DE202007009783U1

DE202007009783U1 - Fotovoltaikanlage

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Publication number: DE202007009783U1
Application number: DE202007009783U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2017-07-12

Abstract

Fotovoltaikanlage mit mindestens einem Fotovoltaikelement, insbesondere mit mehreren elektrisch miteinander verbunden Fotovoltaikelementen, sowie elektrischen Verbindungsleitungen zur Bereitstellung von elektrischem Strom, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromfluss und/oder die Spannung und/oder die elektrische Verbindung an mindestens einem Fotovoltaikelement (2, 2a, 21) und/oder innerhalb mindestens eines Fotovoltaikelements und/oder zwischen mehreren Fotovoltaikelementen steuerbar ist.Fotovoltaikanlage with at least one photovoltaic element, in particular with several electrically interconnected photovoltaic elements, as well as electrical Connecting cables for the provision of electricity, characterized in that the current flow and / or the voltage and / or the electrical connection to at least one photovoltaic element (2, 2a, 21) and / or within at least one photovoltaic element and / or controllable between a plurality of photovoltaic elements.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fotovoltaikanlage mit mindestens einem Fotovoltaikelement, insbesondere mit mehreren elektrisch miteinander verbundenen Fotovoltaikelementen, sowie mit elektrischen Verbindungsleitungen zur Bereitstellung von elektrischem Strom.The The present invention relates to a photovoltaic system with at least a photovoltaic element, in particular with several electrically connected to each other connected photovoltaic elements, as well as electrical connection lines to provide electricity.

Derartige Fotovoltaikanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Umwandlung von solarer Strahlungsenergie in vielfältigen Varianten eingesetzt. Bekannte Anordnungen sehen eine Vielzahl von einzelnen Fotovoltaikmodulen vor, die beispielsweise auf Gebäudedächern, an Fassaden oder auf Freiflächen aufgestellt und gruppiert sein können. Die einzelnen Module sind in der Regel in Gruppen in Serie geschaltet, so dass die heute meist bereitgestellte elektrische Gleichspannung dann erforderlichenfalls etwa vor Einspeisung in ein öffentliches Stromnetz zu einem Wechselrichter geleitet oder ggf. auch direkt oder ggf. nach Umspannung oder ggf. nach Umwandlung in einem Elektromotor mit Generator oder ggf. nach Zwischenspeicherung in ein öffentliches Stromnetz eingespeist oder zur eigenen Verwendung bereitgestellt werden kann. Mittlerweile ist es auch möglich, durch bestimmte Fotovoltaikmodule Wechselspannung zu erzeugen.such Photovoltaic systems are known and are known from the prior art for generating electrical energy by conversion of solar Radiation energy in diverse Variants used. Known arrangements see a variety of individual photovoltaic modules before, for example, on building roofs, to Facades or open spaces can be set up and grouped. The individual modules are usually connected in groups in series, so that today's most provided electrical DC voltage if necessary, for example, before being fed into a public Power grid directed to an inverter or possibly directly or possibly after re-tensioning or if necessary after conversion in an electric motor Generator or, if necessary, after temporary storage in a public Power supply fed or provided for their own use can be. Meanwhile, it is also possible through certain photovoltaic modules To generate AC voltage.

Im Schadens- oder Störfall, insbesondere bei Bränden, können die von der Anlage bereitgestellten elektrischen Spannungswerte jedoch zu schwerwiegenden Problemen führen.in the Damage or accident, especially in fires, can the electrical voltage levels provided by the system however, cause serious problems.

Bei den Fotovoltaikanlagen aus dem Stand der Technik ist es zwar mittlerweile möglich, diese durch Betätigung bestimmter Freischalter vom Netz zu nehmen. Realisiert ist diese DC(= Gleichstrom)-Freischaltung meist erst am Übergang zum Wechselrichter. Kommt es beispielsweise zum Brandfall, kann die Feuerwehr zumindest über diese Freischaltung das Gebäude teilweise stromlos schalten. Dies gilt jedoch nicht für die Fotovoltaikmodule und die elektrischen Leitungen bis zum DC-Freischalter. Diese bleiben trotzdem unter Spannung. Im Falle eines Fotovoltaikdaches ist das gesamte Dach bzw. die Leitungen, Module, Anschlußdosen oder auch weitere Komponenten – zumindest tagsüber – mit bis zu vielen hundert Volt unter Spannung (meist Gleichspannung). Diese Situation ändert sich real so gut wie nicht, wenn der DC-Freischalter geöffnet wird.at Although the photovoltaic systems of the prior art, it is now possible, this by operation certain disconnectors from the network. Realized is this DC (= DC) -freerischaltung usually only at the transition to the inverter. For example, if there is a fire, the fire department can at least about this activation the building partially de-energized. However, this does not apply to the photovoltaic modules and the electrical cables to the DC disconnector. These stay still under tension. In the case of a photovoltaic roof that is entire roof or lines, modules, junction boxes or other components - at least during the day - with to to many hundred volts under voltage (usually DC voltage). These Situation changes Really as good as not when the DC disconnector is opened.

Durch das Vorliegen hoher Spannungen (z.B. 900 Volt bei größeren Fotovoltaikanlagen) im Bereich der Fotovoltaikanlagen besteht Lebensgefahr, wenn elektrisch leitende Teile (z.B. freiliegende Verbindungsleitungen ohne Isolierung zwischen den Fotovoltaik-Modulen) berührt werden. Große Gefahren ergeben sich für die Einsatzkräfte der Feuerwehr beim Löschen eines Brandes mit Löschwasser im Bereich der Fotovoltaikanlagen, insbesondere der Fotovoltaik-Module.By the presence of high voltages (e.g., 900 volts for larger photovoltaic systems) In the field of photovoltaic systems there is danger to life, if electric conductive parts (e.g., exposed connection lines without insulation between the photovoltaic modules). Great dangers arise for the emergency services the fire department when deleting a fire with extinguishing water in the field of photovoltaic systems, in particular the photovoltaic modules.

Diesem Problem widmet sich DE 20 2006 007 613 U1 , welches eine thermische Stromkreistrennung (bei ca. 100–200°C) hauptsächlich irreversibel vorsieht. Eine derartige thermische Stromkreistrennung ist faktisch jedoch völlig unzureichend, weil es dazu im Bereich der Module bereits brennen muss, damit eine solche „Absicherung" überhaupt erst greifen kann. Ob die Schutzfunktion aktiviert wird, kann man optisch nicht sehen. Erst wenn die Flammen schon über die Module schlagen, ist eventuell davon auszugehen, dass die Schutzfunktion aktiviert wurde. Die im genannten Dokument zitierte thermische Stromkreistrennung erfolgt nur passiv und kann nicht aktiv ausgelöst werden.This problem is dedicated DE 20 2006 007 613 U1 , which provides a thermal Stromkreistrennung (at about 100-200 ° C) mainly irreversible. However, such thermal circuit separation is in fact completely inadequate, because it must already burn in the area of the modules, so that such a "protection" can even grab. Whether the protective function is activated, you can not optically see If the modules strike, it may be assumed that the protection function has been activated.The thermal circuit separation cited in the cited document occurs only passively and can not be triggered actively.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der Fotovoltaikanlagen aus dem Stand der Technik zu überwinden.The Object of the present invention is the disadvantages of photovoltaic systems to overcome from the prior art.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fotovoltaikanlage mit mindestens einem Fotovoltaikelement, insbesondere auch mit mehreren elektrisch miteinander verbundenen Fotovoltaikelementen, sowie mit elektrischen Verbindungsleitungen zur Bereitstellung von elektrischem Strom gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Stromfluss und/oder die Spannung und/oder die elektrische Verbindung an mindestens einem Fotovoltaikelement und/oder innerhalb mindestens eines Fotovoltaikelements und/oder zwischen mehreren Fotovoltaikelementen steuerbar ist.These The object is achieved by a Photovoltaic system with at least one photovoltaic element, in particular also with several electrically interconnected photovoltaic elements, as well as with electrical connection lines for the provision of Electricity solved, the characterized in that the current flow and / or the voltage and / or the electrical connection to at least one photovoltaic element and / or within at least one photovoltaic element and / or between several photovoltaic elements is controllable.

So ist es mit der erfindungsgemäßen Fotovoltaikanlage beispielsweise möglich, diese bei Bedarf, z.B. im Notfall, komplett von lebensgefährlichen Spannungswerten zu befreien bzw. stromlos zu schalten. Dadurch können sämtliche elektrisch leitende Teile der Fotovoltaikanlage gefahrlos berührt werden. Auch ist es bei der erfindungsgemäßen Fotovoltaikanlage ohne Weiteres möglich, sämtliche Teile der Anlage im Brandfall gefahrlos mit Löschwasser zu löschen.So it is with the photovoltaic system according to the invention for example, possible these as needed, e.g. in an emergency, complete with life-threatening voltage values to free or to de-energize. This allows all electrically conductive Parts of the photovoltaic system are safely touched. It is also at the photovoltaic system according to the invention without further ado, all parts In case of fire, extinguish the system safely with extinguishing water.

In der Regel weist die erfindungsgemäße Fotovoltaikanlage eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verbundenen Fotovoltaikelementen auf. Bei den Fotovoltaikelementen handelt es sich vorzugsweise um Fotovoltaikmodule. Es ist jedoch auch denkbar, dass eine ganze Fotovoltaikanlage aus einem einzigen Fotovoltaik-Element besteht. Auch ist es denkbar, dass die einzelnen Fotovoltaik-Elemente Fotovoltaik-Dachziegel sind. Auch können die Fotovoltaik-Elemente mit Fotovoltaik-Farbe gestrichene oder mit fotovoltaischer Beschichtung überzogene bzw. beschichtete Flächen, insbesondere auch mit evtl. zusätzlichen Komponenten sein. Ferner ist es denkbar, dass die Fotovoltaik-Elemente mit fotovoltaisch wirksamen Elementen versehene Bahnen sind, die aufgeklebt werden können und evtl. auch besonders elastisch sind oder über keine glatte Oberfläche verfügen. Unter einem Fotovoltaik-Element versteht man allgemein ein Element, welches bei Einfall elektromagnetischer Strahlung bzw. von Photonen (Licht) elektrischen Strom meist über den fotoelektrischen Effekt bereitstellt. Dieser wird in der Regel von Element zu Element durch eine jeweilige Anschlussdose auf der Elementunterseite über die Verbindungsleitungen geleitet. Jede andere Verbindungsvariante soll hier mit einbezogen und abgedeckt sein.As a rule, the photovoltaic system according to the invention has a plurality of photovoltaic elements electrically connected to one another. The photovoltaic elements are preferably photovoltaic modules. However, it is also conceivable that a whole photovoltaic system consists of a single photovoltaic element. It is also conceivable that the individual photovoltaic elements are photovoltaic roof tiles. The photovoltaic elements can also be coated with photovoltaic paint or coated with photovoltaic coating or coated surfaces, in particular with may be additional components. It is also conceivable that the photovoltaic elements are provided with photovoltaically active elements sheets that can be glued and possibly also very elastic or have no smooth surface. A photovoltaic element is generally understood to mean an element which, when incidence of electromagnetic radiation or of photons (light), provides electrical current mostly via the photoelectric effect. This is usually passed from element to element through a respective junction box on the bottom of the element via the connecting lines. Every other connection variant should be included and covered here.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fotovoltaikanlage weist diese eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verbundenen Fotovoltaikelementen auf, wobei vorzugsweise der Stromfluss zwischen mindestens zwei der Fotovoltaikelemente mittels einer Unterbrechungseinrichtung steuerbar ist. Steuerbar bedeutet, dass der Stromfluss ganz oder teilweise – auch reversibel – unterbrochen oder reduziert oder die anliegende Spannung reduziert bzw. innerhalb eines Fotovoltaikelements gesteuert bzw. abgeschaltet werden kann. Durch eine solche Steuerung des Stromflusses bzw. der Spannung an oder in einem bzw. zwischen zwei Fotovoltaikelementen bzw. innerhalb eines Fotovoltaikelements wird auch erreicht, dass Verbindungsleitungen zwischen diesen beiden Fotovoltaikelementen im Wesentlichen strom- bzw. spannungsreduziert, insbesondere auch komplett stromfrei sind und damit möglichst gefahrlos berührt werden können.at a preferred embodiment the photovoltaic system according to the invention this has a plurality of electrically interconnected Fotovoltaikementen, wherein preferably the flow of current between at least two of the photovoltaic elements by means of an interruption device is controllable. Steerable means that the flow of electricity is full or partly - too reversible - interrupted or reduced or the applied voltage reduced or within a photovoltaic element can be controlled or switched off. By Such control of the current flow or the voltage at or in one or between two photovoltaic elements or within a photovoltaic element is also achieved that connecting lines essentially between these two photovoltaic elements. or reduced voltage, in particular are also completely power-free and with it as possible safely touched can be.

Bei einer bestimmten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fotovoltaikanlage können die, insbesondere in Serie geschalteten, Fotovoltaik-Elemente gruppenweise abwechselnd elektrisch voneinander getrennt und wieder verbunden werden.at a particular embodiment the photovoltaic system according to the invention can the, in particular series connected, photovoltaic elements in groups alternately electrically separated and reconnected become.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fotovoltaikanlage können sämtliche, insbesondere in Serie geschalteten, Fotovoltaik-Elemente abwechselnd elektrisch voneinander getrennt und wieder verbunden werden. Dadurch ist es möglich, dass im Bedarfsfall der Stromfluss zwischen sämtlichen Fotovoltaik-Elementen einer Fotovoltaikanlage elektrisch voneinander getrennt werden kann, wodurch sämtliche elektrische Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Fotovoltaik-Elementen im Wesentlichen spannungsfrei gesetzt werden können. Somit können möglichst sämtliche Elemente der Fotovoltaikanlage gefahrlos berührt werden.at a preferred embodiment the photovoltaic system according to the invention can all, in particular connected in series, photovoltaic elements alternately electrically separated and reconnected. Thereby Is it possible, that in case of need the current flow between all photovoltaic elements a photovoltaic system can be electrically separated from each other, which all electrical connection lines between the individual photovoltaic elements Essentially tension-free can be set. Thus, as possible all Elements of the photovoltaic system are safely touched.

Vorzugsweise erfolgt die Steuerung über mindestens einen fernsteuerbaren Schalter, durch dessen Betätigung insbesondere der Stromfluss zwischen den Fotovoltaikelementen unterbrochen bzw. wiederhergestellt werden kann. Der Schalter ist vorzugsweise drahtlos gesteuert. Die Steuerung kann beispielsweise über Funk, Licht, elektrisch etc. erfolgen.Preferably Control takes place via at least a remotely controllable switch, by the operation of which in particular the flow of current interrupted or restored between the photovoltaic elements can be. The switch is preferably wirelessly controlled. The Control can be over, for example Radio, light, electrical etc. done.

Der Schalter kann beispielsweise ein Magnetschalter sein.Of the Switch can be for example a magnetic switch.

Es können auch Leitungen zu oder zwischen den Fotovoltaik-Elementen zur Steuerung verwendet werden, insbesondere auch Verbindungsleitungen. Auch ist eine aktive Selbstaktivierung, vorzugsweise evtl. mittels Sensoren und Mikroprozessorsteuerung, möglich.It can also leads to or between the photovoltaic elements for control be used, especially connecting lines. Also is an active self-activation, preferably possibly by means of sensors and microprocessor control, possible.

Mit Vorteil ist mindestens ein Fotovoltaikelement mindestens teilweise einzeln steuerbar, insbesondere abschaltbar. Dadurch können gefährliche Ströme erst garnicht aus den Fotovoltaik-Elementen herausfließen. Eine Abschaltung einzelner Fotovoltaik-Elemente kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass im Fotovoltaik-Element ein oder mehrere Schalter enthalten sind, durch die der Stromkreis innerhalb eines Fotovoltaik-Elements unterbrechbar ist.With Advantage is at least one photovoltaic element at least partially individually controllable, in particular switched off. As a result, dangerous currents can only not at all out of the photovoltaic elements. A Shutdown of individual photovoltaic elements, for example, thereby done that in the photovoltaic element one or more switches contained by the circuit within a photovoltaic element is interruptible.

Eine weitere Möglichkeit, einzelne Fotovoltaik-Elemente abzuschalten besteht darin, in den einzelnen Fotovoltaik-Elementen Kurzschlüsse zu erzeugen. Diese Kurzschlüsse können ebenfalls durch steuerbare Schalter geschlossen und wieder entfernt werden.A another possibility switching off individual photovoltaic elements is in the individual photovoltaic elements to generate short circuits. These short circuits can also closed by controllable switch and removed again.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fotovoltaikanlage sind die Wafer innerhalb eines Fotovoltaikelements mindestens teilweise einzeln oder insgesamt steuerbar, insbesondere abschaltbar. Dadurch wird ebenfalls erreicht, dass einzelne Fotovoltaik-Elemente abschaltbar sind.at a further embodiment the photovoltaic system according to the invention the wafers within a photovoltaic element are at least partially individually or in total controllable, in particular switched off. Thereby is also achieved that individual photovoltaic elements can be switched off are.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Fotovoltaikelemente von der Energiequelle, insbesondere der Sonne, mechanisch, pysikalisch, biologisch, chemisch oder biochemisch getrennt werden, insbesondere auch im Hinblick auf eine Reduzierung der Wirksamkeit des fotoelektrischen Effekts in den Fotovoltaikelementen.at a further embodiment of the invention the photovoltaic elements of the energy source, in particular the Sun, mechanical, physical, biological, chemical or biochemically separated especially with a view to reducing efficacy of the photoelectric effect in the photovoltaic elements.

So können die Fotovoltaik-Elemente oder Teile hiervon, insbesondere auch die Wafer mechanisch oder auf elektrischem/elektromagnetischen, kristalltechnischem Wege bzw. biologischem oder chemischem oder biochemischem bzw. optischem Wege verschattet werden (Ausführungsvarianten: mit Flüssigkristallen, „Jalousien", Raster, Blenden, Linsensystem etc.). Ergebnis ist eine fotovoltaische Steuerung auch bis hin zur Abschaltung der Fotovoltaik-Elemente insbesondere durch zumindest teilweise Abriegelung der Licht- bzw. Energiequelle oder Reduzierung der einwirkenden Lichtintensität bzw. Leistung auf die fotovoltaisch relevanten Komponenten.Thus, the photovoltaic elements or parts thereof, in particular the wafer mechanically or by electrical / electromagnetic, crystal technological ways or biological or chemical or biochemical or optical means are shaded (variants: with liquid crystals, "blinds", grid, aperture, The result is a photovoltaic control even up to the shutdown of the photovoltaic elements in particular by at least partially blocking the light or energy source or reducing the applied light intensity or power to the photovoltaic relevant components th.

Wie bereits oben erwähnt, sind die Fotovoltaik-Elemente vorzugsweise Fotovoltaik-Module.As already mentioned above, the photovoltaic elements are preferably photovoltaic modules.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.Further Features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments the invention in conjunction with the drawings and the dependent claims. in this connection can the individual features for each be realized alone or in combination with each other.

In den Zeichnungen zeigen:In show the drawings:

1a: eine schematische Darstellung des grundsätzlichen Aufbaues einer Fotovoltaikanlage aus dem Stand der Technik; 1a : a schematic representation of the basic structure of a photovoltaic system from the prior art;

1b: eine Darstellung einer nach dem aktuellen Stand der Technik üblichen Anordnung von Fotovoltaik-Elementen; 1b a representation of a conventional prior art arrangement of photovoltaic elements;

1c: ein Schaltbild einer Fotovoltaikanlage aus dem Stand der Technik; 1c a circuit diagram of a photovoltaic system of the prior art;

2: ein schematisches Schaltbild eines Fotovoltaik-Moduls einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fotovoltaikanlage; 2 : a schematic circuit diagram of a photovoltaic module of an embodiment of a photovoltaic system according to the invention;

3: ein schematisches Schaltbild einer Fotovoltaik-Element-Anschlussdose zur Verwendung bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fotovoltaikanlage; 3 a schematic diagram of a photovoltaic element junction box for use in another embodiment of the photovoltaic system according to the invention;

4: ein schematisches Schaltbild eines Fotovoltaik-Moduls einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fotovoltaikanlage. 4 : A schematic circuit diagram of a photovoltaic module of another embodiment of the photovoltaic system according to the invention.

1a zeigt eine schematische Darstellung eines grundsätzlichen Aufbaus einer Fotovoltaikanlage 1 aus dem Stand der Technik, welche sich auf dem Dach eines Wohnhauses befindet. Die Fotovoltaikanlage ist aus einzelnen Fotovoltaik-Modulen 2 aufgebaut, die gruppenweise in Serie (sog. „String") und mehrere Gruppen gegebenenfalls parallel (nicht dargestellt) geschaltet sind. Die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Fotovoltaik-Modulen 2 erfolgt über elektrische Verbindungsleitungen 3. Weiterhin ist eine elektrische Übergabestelle 4 erkennbar, die beispielsweise ein Schaltkasten, ein sogenannter Gleichspannungs-Freischalter (DC-Freischalter) oder dergleichen sein kann, an dem die von den Fotovoltaik-Modulen 2 insgesamt gelieferte Gleichspannung zur Verfügung gestellt wird. 1a shows a schematic representation of a basic structure of a photovoltaic system 1 from the state of the art, which is located on the roof of a residential building. The photovoltaic system is made up of individual photovoltaic modules 2 which are connected in groups in series (so-called "string") and several groups if necessary in parallel (not shown) .The electrical connection between the individual photovoltaic modules 2 via electrical connection lines 3 , Furthermore, an electrical transfer point 4 recognizable, which may be, for example, a control box, a so-called DC voltage disconnector (DC-disconnector) or the like, on which of the photovoltaic modules 2 supplied DC voltage is provided.

Die von der Anlage 1 gelieferte Gleichspannung wird normalerweise zu einem Wechselrichter 5 geleitet, der für eine Einspeisung in ein öffentliches Stromnetz erforderlich ist, damit die Spannung auf netzkonforme Werte – typischerweise 230 Volt und 50 Hertz – gebracht werden kann. Im Falle eines Notfalls, beispielsweise im Falle eines Brandes, kann die Fotovoltaikanlage am DC-Freischalter vom Stromnetz abgetrennt werden. Durch die Abtrennung der Fotovoltaikanlage am DC-Freischalter 4 wird jedoch nicht erreicht, dass die Spannung von den leitenden Elementen (z.B. den Verbindungsleitungen 3) der Fotovoltaikanlage 1 entfernt wird. So können beispielsweise an den Leitungen 3 zwischen den Fotovoltaik-Modulen 2 Spannungen von mehreren 100 Volt anliegen (abhängig von der Anzahl der in Serie geschalteten Fotovoltaik-Module 2). Dies birgt selbstverständlich große Gefahren für Personen, beispielsweise Feuerwehrleute, die mit diesen Teilen in Berührung kommen. Durch die vorliegende Erfindung wird erreicht, dass sämtliche Teile einer Fotovoltaikanlage bei Bedarf evtl. auch reversibel von gefährlichen elektrischen Spannungswerten befreit werden können. Dadurch soll beispielsweise bei auftretenden Bränden eine Gefährdung der Brandbekämpfer zuverlässig verhindert werden.The of the plant 1 supplied DC voltage usually becomes an inverter 5 required to be fed into a public grid so that the voltage can be brought to grid conforming levels - typically 230 volts and 50 hertz. In the case of an emergency, for example in the event of a fire, the photovoltaic system on the DC disconnector can be disconnected from the mains. By separating the photovoltaic system at the DC disconnector 4 However, it is not achieved that the voltage from the conductive elements (eg the connecting lines 3 ) of the photovoltaic system 1 Will get removed. For example, on the lines 3 between the photovoltaic modules 2 Voltages of several 100 volts applied (depending on the number of series connected photovoltaic modules 2 ). Of course, this poses great risks for persons, for example firefighters, who come into contact with these parts. By means of the present invention it is achieved that all parts of a photovoltaic system can possibly also be reversibly freed of dangerous electrical voltage values if necessary. This should be reliably prevented, for example, in fires occurring a threat to the fire fighters.

1b zeigt eine detailliertere Darstellung der Fotovoltaikmodule 2 aus 1. Jedes der Module 2 weist eine Anschlussdose 6 auf, aus der die Verbindungsleitungen 3 treten. Die einzelnen Verbindungsleitungen 3 können über Stecker 7 mit männlichem Verbindungsteil 7a und weiblichem Verbindungsteil 7b miteinander verbunden werden. Die Verbindungsleitungen 3 können auch einer Signalübertragung dienen. 1b shows a more detailed representation of the photovoltaic modules 2 out 1 , Each of the modules 2 has a junction box 6 on, from which the connecting lines 3 to step. The individual connecting lines 3 can over plug 7 with male connector 7a and female connector 7b be connected to each other. The connection lines 3 can also serve a signal transmission.

1c zeigt ein typisches Schaltbild einer heute nach dem aktuellen Stand der Technik üblichen Fotovoltaikanlage. Nach dem Prinzip von 1a bzw. 1b können verschiedene Stränge von jeweils nach 1a bzw. 1b verbundenen Fotovoltaik-Elementen 2 zusammengefasst werden – hier unterbrechbar durch Freischalter 4 vor der Zusammenführung am Wechselrichter 5. Der Wechselrichter 5 wandelt bei den heute meist üblichen Fotovoltaikanlagen den meist durch Gleichstrom-Fotovoltaik-Elemente zur Verfügung gestellten Gleichstrom in Wechselstrom um, der für elektrische Verbraucher oder den Netzanschluss für das öffentliche Netz üblich ist. Wie in der vorliegenden Darstellung gezeigt ist, können mehrere Wechselrichter 5 wiederum auch abgesichert zusammengefasst werden, bevor der Strom über den Zählerverteilerkasten 8 nochmals abgesichert in das öffentliche Stromnetz eingespeist oder für elektrische Verbraucher zur Verfügung gestellt werden kann. 1c shows a typical circuit diagram of a conventional today according to the current state of the art photovoltaic system. According to the principle of 1a respectively. 1b can different strands of each after 1a respectively. 1b connected photovoltaic elements 2 be summarized - here interruptible by unlockers 4 before the merger at the inverter 5 , The inverter 5 In today's most common photovoltaic systems, converts the direct current usually provided by DC photovoltaic elements into alternating current, which is customary for electrical consumers or the grid connection for the public grid. As shown in the present illustration, multiple inverters 5 in turn, also be fused summarized before the current through the meter distribution box 8th again secured in the public grid can be fed or made available for electrical consumers.

2 zeigt eine schematische Schaltbilddarstellung eines Fotovoltaikmoduls 2a einer Ausführungform einer erfindungsgemäßen Fotovoltaikanlage. Wie auch die in 1b dargestellten Fotovoltaik-Module weist auch das vorliegende Fotovoltaik-Modul 2a eine Anschlussdose 9 auf. Das Fotovoltaik-Modul 2a weist ferner mehrere Einheiten fotoelektrisch wirksamer (fotovoltaischer) Komponenten, in diesem Fall sogenannte Wafer 10, auf. Das Fotovoltaik-Modul 2a weist ferner eine Steuereinheit 11 mit Empfänger und Verstärker zur Schaltung eines Relais 12 auf. Die Steuerung kann sich eigenständig über Sensoren und integrierte Logik bzw. Mechanismen in Gang setzen oder von außen mittels gesendeter Signale betätigt werden. Im Gefahrfall bzw. bei Bedarf kann das Fotovoltaik-Element 2a elektrisch abgetrennt werden, so dass kein gefährliches elektrisches Gefahrpotential mehr außen am Modul anliegt (weder hohe Spannung noch hohe elektrische Leistung). Erreicht wird dies durch die externe oder interne Aktivierung der Steuereinheit 11, bei der das Relais 12 betätigt wird, was den Schalter 13 im Relais öffnet. Dadurch ist der Stromkreis innerhalb des Moduls 2a unterbrochen. 2 shows a schematic diagram of a photovoltaic module 2a an embodiment of a photovoltaic system according to the invention. Like the in 1b shown photovoltaic modules also has the present photovoltaic module 2a a junction box 9 on. The Fotovol voltaic module 2a also comprises several units of photoelectrically active (photovoltaic) components, in this case so-called wafers 10 , on. The photovoltaic module 2a also has a control unit 11 with receiver and amplifier for switching a relay 12 on. The controller can start independently via sensors and integrated logic or mechanisms or be actuated externally by means of transmitted signals. In case of danger or if necessary, the photovoltaic element 2a be separated electrically, so that no dangerous electrical hazard potential is applied to the outside of the module (neither high voltage nor high electrical power). This is achieved by the external or internal activation of the control unit 11 in which the relay 12 is pressed, which is the switch 13 in the relay opens. This makes the circuit inside the module 2a interrupted.

Dies könnte auch auf Ebene der einzelnen oder einer einzelnen anderen Komponente am oder im Fotovoltaik-Modul erfolgen. Wird die Steuerung aufgrund externen Signals aktiviert, kann dieses per Funk oder anderer Signale übertragen werden. Es können aber auch Signale über einen hinsichtlich Signalübertragung noch durchlassenden Leistungsübertragungsweg (etwa durch induktive Übertragung via galvanisch entkoppelte Komponenten) übertragen werden.This could also at the level of the individual or a single other component take place on or in the photovoltaic module. Will the controller due external signal activated, this can be transmitted by radio or other signals become. It can but also signals over one regarding signal transmission still passing power transmission path (about by inductive transmission via galvanically decoupled components) are transmitted.

Wird durch den Schalter 13 der Stromkreis innerhalb des Fotovoltaik-Moduls 2a unterbrochen, kann selbstverständlich auch kein Strom mehr aus dem Fotovoltaik-Modul 2a zu einem anderen Fotovoltaik-Modul fließen, so dass auch eine Verbindungsleitung zwischen dem Fotovoltaik-Modul 2a und einem benachbarten Fotovoltaik-Modul stromlos wird.Will by the switch 13 the circuit within the photovoltaic module 2a interrupted, of course, no electricity from the photovoltaic module 2a flow to another photovoltaic module, so that also a connecting line between the photovoltaic module 2a and a neighboring photovoltaic module is de-energized.

3 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Vorrichtung zur Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen zwei Fotovoltaik-Modulen, im Nachfolgenden als Trennbox 14 bezeichnet. Durch die hier dargestellte Trennbox 14 ist es möglich, bereits bestehende und montierte Fotovoltaikanlagen erfindungsgemäß auszurüsten. 3 shows a schematic diagram of a device for interrupting the electrical connection between two photovoltaic modules, hereinafter as a separation box 14 designated. Through the Trennbox shown here 14 It is possible to equip existing and assembled photovoltaic systems according to the invention.

Die Trennbox 14 weist Anschlussbuchsen 15 und 16 auf, an welche die Verbindungsleitungen, welche zu jeweils einem Fotovoltaik-Modul führen, angeschlossen werden können. Die Trennbox 14 weist eine Steuereinheit 17 zur Schaltung eines Relais 18 auf. Die Steuerung kann sich eigenständig über Sensoren und integrierte Logik bzw. Mechanismen in Gang setzen oder von außen mittels gesendeter Signale betätigt werden. Durch den Schalter 19 im Relais 18 kann die elektrische Verbindung in der Trennbox 14 getrennt werden. Dadurch wird der Stromfluss zwischen den Fotovoltaik-Modulen, die über die Anschlussbuchsen 15 bzw. 16 mit der Trennbox verbunden sind, unterbrochen. Ferner weist die Trennbox 14 eine Einrichtung 20 auf, die z.B. trotz Leitungstrennung dafür sorgt, dass noch ein Signal über den Stromkreis übertragen werden kann, jedoch keine nennenswerte Leistung mehr, insbesondere keine gefährliche elektrische Leistung oder Spannung. Als Variante ist eine galvanische Trennung und Kopplung durch induktive Elemente, Halbleiter- oder andere Schaltungen mit entsprechenden Passeigenschaften denkbar.The separation box 14 has connection sockets 15 and 16 on, to which the connecting lines, which lead to each a photovoltaic module, can be connected. The separation box 14 has a control unit 17 for switching a relay 18 on. The controller can start independently via sensors and integrated logic or mechanisms or be actuated externally by means of transmitted signals. Through the switch 19 in the relay 18 can the electrical connection in the separation box 14 be separated. This will increase the current flow between the photovoltaic modules, which are via the connection sockets 15 respectively. 16 connected to the separation box, interrupted. Furthermore, the separation box 14 An institution 20 on, for example, in spite of line separation ensures that even a signal can be transmitted through the circuit, but no significant power more, especially no dangerous electrical power or voltage. As a variant, a galvanic isolation and coupling by inductive elements, semiconductor or other circuits with corresponding fitting properties is conceivable.

4 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Fotovoltaik-Moduls 21 einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fotovoltaikanlage. Auch das Fotovoltaik-Modul 21 weist eine Vielzahl von Wafern 10 auf. Das Fotovoltaik-Modul 21 weist ebenfalls eine Steuereinheit 22 mit Verstärker und Empfänger auf, welche ebenfalls zur Schaltung eines Relais 23 bzw. eines darin integrierten Schalters 24 dient. In der vorliegenden Ausführungsvariante kann durch Betätigung des Schalters 24 (Schließen des Schalters) ein interner Kurzschluss im Fotovoltaik-Modul 21 erzeugt werden, so dass ein Potentialausgleich zwischen den Anschlüssen des Fotovoltaik-Moduls 21 hergestellt wird. Dadurch wird erreicht, dass außen am Fotovoltaik-Modul 21 keine gefährdungsrelevante oder auch nur störende bzw. zu steuernde Spannung anliegt oder Strom fließt. Man kann so beispielsweise bei Berührung der äußeren Kontakte des Fotovoltaik-Moduls 21 keinen elektrischen Stromschlag mehr erhalten, weil dort keine hinreichende Potentialdifferenz mehr anliegt und das Fotovoltaik-Modul intern kurzgeschlossen wurde. Der Kurzschluss wird analog den anderen Ausführungsformen und Lösungen durch einen Schalter 24 im Relais 23 durch die Steuerung 22 aktiviert. 4 shows a schematic diagram of a photovoltaic module 21 a further embodiment of a photovoltaic system according to the invention. Also the photovoltaic module 21 has a variety of wafers 10 on. The photovoltaic module 21 also has a control unit 22 with amplifier and receiver, which is also used to switch a relay 23 or a switch integrated therein 24 serves. In the present embodiment, by actuation of the switch 24 (Closing the switch) an internal short circuit in the photovoltaic module 21 be generated, so that a potential equalization between the terminals of the photovoltaic module 21 will be produced. This ensures that the outside of the photovoltaic module 21 no hazardous or even disturbing or to be controlled voltage is applied or current flows. For example, it is possible to touch the outer contacts of the photovoltaic module 21 no more electrical shock, because there is no sufficient potential difference more and the photovoltaic module was shorted internally. The short circuit is analogous to the other embodiments and solutions by a switch 24 in the relay 23 through the controller 22 activated.

Bei allen Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass das Steuersignal, das durch insbesonder Funk, Licht, elektrisch (allgemein elektromagnetisch) übermittelt wird, oder das intern mittels Sensoren etc. ausgelöst werden kann, schaltungstechnisch von einer Absicherung der Anlage mit FI-Schutzschaltern begleitet wird und einer damit verbundenen Asymetrie-Schaltung der Ströme, welche zu einem Auslösen der FI-Schutzschalter führen. Schaltet die Steuerung (z.B. Steuereinheit 22 oder 11) ein Relais danach, kann das Schalten lastfrei erfolgen, was zu wesentlich geringerer erforderlicher Dimensionierung der Relais-Schaltleistungen führt, weil zum Schaltzeitpunkt bereits der Stromkreis geöffnet ist.In all embodiments, it is preferred that the control signal, which is transmitted by in particular radio, light, electrical (generally electromagnetic), or which can be triggered internally by means of sensors, etc., is technically accompanied by a protection of the system with RCCBs, and an associated asymmetry circuit of the currents, which lead to a tripping of the residual current circuit breaker. Switches the control (eg control unit 22 or 11 ) a relay thereafter, the switching can be done free of load, resulting in much lower required dimensioning of the relay switching performance, because at the switching time already the circuit is open.

Es versteht sich, dass die dargestellten Ausführungformen nur exemplarisch das Prinzip der vorliegenden Erfindung verdeutlichen. Es sind zahlreiche weitere technische Varianten zur Ausführung der Erfindung möglich. So kann beispielsweise die Stromunterbrechung im Bereich der Fotovoltaik-Module bzw. im Bereich der elektrischen Leitungen, die von den Fotovoltaik-Modulen zum Wechselrichter führen, durch alle denkbaren Stromunterbrechungsvorrichtungen erfolgen.It is understood that the illustrated embodiments only exemplify the principle of the present invention. There are numerous other technical variants for carrying out the invention possible. For example, the power interruption in the area of the photovoltaic modules or in the area of the electrical lines leading from the photovoltaic modules to the inverter lead through all conceivable power interruption devices.

Beim Abschalten einer erfindungsgemäßen Fotovoltaikanlage wird vorzugsweise zuerst der Wechselrichter von der Fotovoltaikanlage abgetrennt. Erst dann folgt beispielsweise ein Abschalten der einzelnen Fotovoltaik-Module. Durch die Abtrennung des Wechselrichters wird zunächst der geschlossene Stromkreis unterbrochen und die einzelnen Module müssen weitaus weniger Stromfluss aushalten als bei einem geschlossenen Stromkreis. Dadurch müssen die Module nicht exakt zur selben Zeit abgeschaltet werden, um diese nicht zu beschädigen.At the Switching off a photovoltaic system according to the invention Preferably, first, the inverter of the photovoltaic system separated. Only then follows, for example, a shutdown of the individual Photovoltaic modules. By disconnecting the inverter is first the closed circuit is interrupted and the individual modules have to withstand much less current flow than with a closed one Circuit. Thereby have to the modules are not shut down at exactly the same time as these not to damage.

Claims

Photovoltaic system having at least one photovoltaic element, in particular with a plurality of photovoltaic elements electrically connected to one another, and electrical connecting lines for providing electrical current, characterized in that the current flow and / or the voltage and / or the electrical connection to at least one photovoltaic element ( 2 . 2a . 21 ) and / or within at least one photovoltaic element and / or between a plurality of photovoltaic elements is controllable.

Photovoltaic system according to claim 1, characterized in that it comprises a plurality of electrically interconnected photovoltaic elements ( 2 . 2a . 21 ), wherein preferably the current flow between at least two of the photovoltaic elements by means of an interruption device ( 12 . 13 . 18 . 19 . 23 . 24 ), is controllable.

Photovoltaic system according to one of the preceding claims, characterized in that the photovoltaic elements (in particular connected in series) ( 2 . 2a . 21 ) can be alternately electrically separated and reconnected in groups.

Photovoltaic system according to one of the preceding claims, characterized in that all, in particular connected in series, photovoltaic elements ( 2 . 2a . 21 ) can be alternately electrically separated and reconnected.

Photovoltaic system according to one of the preceding claims, characterized in that the control via at least one remotely controllable switch ( 13 . 19 . 24 ), by the actuation of which in particular the current flow between the photovoltaic elements ( 2 . 2a . 21 ) can be interrupted or restored.

Photovoltaic system according to claim 5, characterized in that the switch ( 13 . 19 . 24 ) is controlled wirelessly.

Photovoltaic system according to one of claims 5 or 6, characterized in that the switch ( 13 . 19 . 24 ) is a magnetic switch.

Photovoltaic system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one photovoltaic element ( 2 . 2a . 21 ) at least partially individually controllable, in particular switched off.

Photovoltaic system according to claim 8, characterized in that at least one photovoltaic element ( 2 . 2a . 21 ) at least partially individually by generating a short circuit can be switched off.

Photovoltaic system according to one of the preceding claims, characterized in that the wafers ( 10 ) within a photovoltaic element ( 2 . 2a . 21 ) at least partially individually or in total controllable, in particular be switched off.

Photovoltaic system according to one of the preceding claims, characterized in that the photovoltaic elements photovoltaic modules ( 2 . 2a . 21 ) are.

Photovoltaic system according to one of the preceding Claims, characterized in that the photovoltaic elements of the power source, especially the sun, mechanical, physical, biological, chemical or can be separated biochemically, especially in the With a view to reducing the effectiveness of the photoelectric Effects in the photovoltaic elements.