WO2012000496A2 - Solarkraftwerk mit erhöhter lebensdauer - Google Patents

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WO2012000496A2
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Uffe Borup
Frerk Haase
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Danfoss Solar Inverters A/S
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    • H01L31/02021—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to an arrangement (technical arrangement), which has at least one electrical potential change device for changing the electrical see potential of at least one electrical device to ground potential.
  • the number of solar power plants in which direct electrical power is generated using solar photovoltaic elements is increasing.
  • the size of such solar power plants can range from relatively small-scale facilities, such as on a house roof for (partial) supply of a single or multi-family house with electrical energy to large power plants with a power output of several megawatts and beyond.
  • back-contacted solar cells Even in the case of back-contacted solar cells (often referred to by the term “backside contacted solar cells”), similar problems occur. He has shown in practice that in an operation of back contacted solar cells under an unfavorable electrical potential whose efficiency can deteriorate comparatively quickly. This is known as the so-called "polarization effect". An unfavorable electrical potential is present in the case of back-contacted solar cells (in contrast to thin-film solar cells) if parts of the back-contacted solar cell are operated with a positive bias relative to their surroundings. Although the polarization effect is usually reversible, it is desirable to avoid the relatively time-consuming regeneration phases.
  • the systems described therein are fundamentally functional, they still have disadvantages.
  • the DC voltage sources described there are usually relatively numerous, expensive, complex and complex. This not only affects the sources themselves, but also the installation. Often there is no adequate security against breakdowns, vandalism and / or theft. Furthermore, a remote control of the DC voltage sources used there often proves difficult.
  • the object of the invention is thus to propose a comparison with the prior art improved arrangement with at least one electrical potential change device.
  • the invention solves the problem. It is proposed that an arrangement which has at least one electrical potential change device for changing the electrical potential of at least one electrical device to ground potential, and which additionally has at least one equipment room device, is designed such that the electric potential change device in the operating state at least partially in the at least one equipment room device is arranged. It is usually necessary in such systems anyway that a technical room equipment must be provided. In all re- Gel is also available in this equipment room device sufficient space to accommodate more components in it. Even in the event that the equipment room equipment needs to be (slightly) planned larger, the associated costs usually increase significantly less than the available space or space increases.
  • the electrical potential-changing device is located in such a tool room, then it is possible, for example, for the housing of the electrical potential-changing device to be made simpler and less expensive. Further advantages may also result from the proposed training in a simple manner.
  • technical room equipment is usually provided at more central points or for central and / or essential technical components.
  • the electric potential changing device is (partially) provided in a technology room device, the electric potential changing device is also usually in or adjacent to such a central point. This makes it possible, for example, that an external control (which may optionally be done by telecontrol principles and / or by manual intervention) is easier. In particular, components which are often required anyway can be resorted to.
  • the number of cables to be laid can be reduced, which can not only reduce costs in terms of cables, but in particular also laying costs.
  • due to the equipment room equipment there is generally greater protection against environmental influences, vandalism, interference or theft.
  • the entire, resulting arrangement can also have a higher level of operational reliability.
  • a particularly great advantage in the case of a central arrangement (in particular in electrical terms, but possibly also additionally or alternatively in geometric terms) of at least one electrical potential change device can result if (protective) switches and / or fuses are provided in real systems (which is usually the case).
  • the design within the equipment room device it is also possible to be able to protect the potential change device against external temperature influences, for example.
  • the reliability of the arrangement can be increased here.
  • the potential-changing device in particular a battery used for this purpose, larger in order to be able to keep larger safety margins in stock in this way.
  • the at least one equipment room device is at least partially designed as a building device and / or as a closable device and / or at a central location.
  • a building device can be designed, for example, in the form of a small house (for example a transformer house known per se), as a container device, as a cellar facility and / or as an optionally closed room in a larger building. Regardless of the training as a building device, a particularly high weather protection, a particularly great protection against vandalism and other damage, but also a protection against accidental touching and the like can be realized.
  • such building facilities are provided in connection with solar power plants and other technical devices anyway, in particular to accommodate certain technical equipment (for example, transformers, transmission electronics and the like), but also to use them as a control room and / or as a break room.
  • the technical room equipment can also be designed otherwise, for example as a control cabinet or the like.
  • Under one ner lockable device is in particular a backup by a lock (mechanical key, electronic access) and the like to understand.
  • a lock mechanical key, electronic access
  • Attaching the equipment room equipment in a central location can shorten the distances (both for cables to be laid and for the operator, who may be in close proximity, if necessary, especially when performing certain monitoring tasks) and the like.
  • the at least one equipment room device serves to at least partially accommodate further components, such as, in particular, transformer devices and / or inverter devices.
  • further components such as, in particular, transformer devices and / or inverter devices.
  • the electric potential varying device can be accommodated without further modifications in the engineering space device. If necessary, however, it may also be necessary to dimension the technical room equipment, for example, a little larger than usual.
  • transformer devices and / or inverter devices generate a certain amount of waste heat during operation. This waste heat can be used for heating purposes, in particular also for heating the electrical potential change device. As a result, the reliability can be increased, in particular if the electrical potential-changing device has a battery.
  • the at least one equipment room device additionally lent the at least partially receiving at least one transformer device and at least one inverter device is used.
  • Such a design makes it possible for the number of technologically available nikraum painen can be further reduced and / or the quality of housings (for example, housings for the inverter devices) may be lower.
  • a generally significantly reduced theft protection, vandalism protection, access protection and / or weather protection is sufficient (in comparison to an arrangement "in the field"). In general, it even proves to be more than sufficient if a simple contact protection against accidental contact is provided.
  • the "actual” backup or the “actual” weather protection can indeed be provided by the equipment room equipment. Access to the equipment room facility, however, is generally limited to suitably qualified and authorized personnel.
  • Another advantage of the proposed embodiment is that the waste heat from both inverter devices, as well as transformer devices can be used to heat the potential variation device, which may have corresponding (combination) advantages. Contrary to the hitherto prevailing view that the inverter devices are to be arranged as close as possible to the photovoltaic cell modules in order to reduce energy transmission losses, the inventors have surprisingly found that this disadvantage does not usually occur, especially with a corresponding, suitable grouping of the photovoltaic cell modules even possibly an advantage.
  • the arrangement additionally comprises at least parts of a photovoltaic system, in particular at least one transformer device, at least one inverter device, at least one photovoltaic cell, at least one photovoltaic cell module at least one photovoltaic cell panel and / or at least one preferably movably formed holding device, in particular for at least one photovoltaic cell, for at least one photovoltaic cell module and / or for at least one photovoltaic cell panel. More preferably, the arrangement can also be designed as a photovoltaic power plant.
  • a photovoltaic system in particular at least one transformer device, at least one inverter device, at least one photovoltaic cell, at least one photovoltaic cell module at least one photovoltaic cell panel and / or at least one preferably movably formed holding device, in particular for at least one photovoltaic cell, for at least one photovoltaic cell module and / or for at least one photovoltaic cell panel.
  • the arrangement can also be designed as a photovoltaic power plant
  • an unfavorable electrical potential relative to the ground potential can lead to premature degradation of efficiency, premature degradation, premature power loss, premature wear or even premature failure of the plant or plant components (in particular of the photovoltaic cells yourself). Therefore, the use of the arrangement in this context proves to be particularly advantageous. This applies in particular if at least partially thin-film photovoltaic cells and / or photovoltaic cells contacted on the back side are used as photovoltaic cells. Experiments have shown that just such thin-film photovoltaic cells or photovoltaic cells contacted on the back side can react particularly sensitively to unfavorable electrical potentials or unfavorable electric fields.
  • photovoltaic cell Under a photovoltaic cell is usually understood a unit that can be made of a so-called wafer (usually by sawing). Typical diameters of photovoltaic cells are therefore in the range of 5 cm, 10 cm, 20 cm or 30 cm. Most photovoltaic cells are not as individual cells, but as so said photovoltaic cell modules distributed, which have a size of, for example, 50 x 50 cm 2 and in which a plurality of individual photovoltaic cells are electrically and mechanically connected to each other in a holding frame. As photovoltaic panels are typically understood arrangements of multiple photovoltaic cell modules. Photovoltaic panels can have sizes of several square meters.
  • the at least one inverter device is designed as a galvanically insulating inverter device and / or as a galvanically non-insulating inverter device and / or as a two-phase alternating current generating inverter device and / or three-phase alternating current generating inverter device and / or multi-phase alternating current generating inverter device.
  • galvanically insulating inverter device Because of the galvanically insulating inverter device, different areas of the solar cell array are galvanically separated from each other without the need for additional components. It is also possible that the solar cell areas and the current-conducting areas (in particular between the inverter and the transformer) can be set to different potentials. This is usually an advantage, for example, when determining insulation problems. If, on the other hand, galvanically non-insulating inverter devices are used, it is generally possible to manage with a particularly low number of electrical potential-changing devices (possibly also with a single electrical potential-changing device), which can reduce the overall outlay for the system. In particular, this can also reduce any interconnection effort.
  • Two-phase alternating current, three-phase alternating current or multiphase alternating current may prove to be particularly advantageous depending on the size of the solar cell array.
  • an electrical potential change device with a substantially arbitrary potential (that is, not just a grounding possibility) can be provided. Because of a suitable position of the potential an unfavorable potential for the photovoltaic cells can be prevented or largely avoided even with negative half-wave components and the like.
  • the electrical potential of at least one negative voltage line and / or at least one positive voltage line and / or one AC voltage line and / or at least one neutral line changes (or is fixed).
  • advantageous electrical potentials for the photovoltaic cells or advantageous electric fields in the photovoltaic cells can be realized, which in particular can have positive effects on the durability of the system.
  • the risk for operating personnel, passers-by or other persons can also be reduced by static stresses.
  • the size of the potential shift is at least partially and / or at least partially variable, and in particular time-dependent, light intensity-dependent, temperature-dependent, voltage-dependent, current-dependent and / or dependent on the control input of an interface device.
  • an input can be made via an interface device by manual input and / or by remote control input.
  • the electrical potential change device centrally and / or in the vicinity of certain components, in particular transformers and / or inverters. arranged directions. Because such components usually have anyway input options (both by manual input or by telecontrol inputs).
  • the interface device can transmit data in both directions.
  • the DC voltage source can measure the applied "correction voltage" and output these measurements via the interface device. If necessary, the measured values can be transmitted further via remote data transmission lines.
  • the photovoltaic cells in particular parts of the photovoltaic cell modules and / or parts of the photovoltaic cell panels (if present) are electrically grouped, such that the individual groups at least partially different current paths for the generated Have current.
  • the grouping of the photovoltaic cells takes place in such a way that these groups are based on the irradiation intensity (which in turn depends on the position of the sun).
  • the different solar irradiation, and thus the different generated electrical power can then be taken into account and / or compensated for, for example, by the inverters or by other measures, so that the overall efficiency of the overall system can possibly increase appreciably.
  • At least parts of at least one inverter are arranged adjacent to at least one photovoltaic device.
  • power line losses can be avoided by a DC transmission at relatively low voltage. Due to the relatively low voltage incidentally, the currents are correspondingly large. Accordingly, it is with the training also possible to be able to save particularly thick (and thus particularly costly) cable. This can significantly reduce the costs of the system.
  • power electronics for inverters are only available up to a certain maximum power or make economic sense. Accordingly, a splitting into a larger number of inverters is often required anyway. If these are each arranged adjacent to a specific group of photovoltaic elements, the efficiency of the system can be increased again or the costs for the system can be reduced even further.
  • a further preferred embodiment of the arrangement may result if at least one switch device and / or at least one securing device is provided. It is preferred if at least one electrical potential change device is arranged between the at least one switch device and / or the at least one fuse device and at least one electrical device, in particular at least one transformer device and / or at least one inverter device. In particular, if at least one switch device (which can be switched, for example, by operating personnel, maintenance personnel and / or by remote action) is provided, it is possible that parts of the system can be electrically separated from the other parts of the system.
  • a small portion of a solar power plant can be switched off in order to carry out maintenance work (for example, replacement of solar cells, maintenance of solar cell supports, maintenance of inverters, and the like).
  • maintenance work for example, replacement of solar cells, maintenance of solar cell supports, maintenance of inverters, and the like.
  • the solar power plant as such can still generate electrical energy.
  • the power loss of the solar power plant is possibly barely noticeable.
  • Such a construction is advantageous under the principle of security of supply. The same applies when providing safety devices.
  • an electrical fault occurs, Only a small proportion of the system The loss of generated electrical energy until repair is then comparatively low.
  • the proposed arrangement of the at least one electrical potential change device relative to the at least one electrical device and the at least one switch device and / or the at least one safety device therefore usually proves to be particularly advantageous, because then usually still functional (not disconnected) parts of the overall system can still be operated with a suitable (suitably set) electrical potential. At the same time a particularly high level of security can be ensured, in particular for maintenance personnel and other persons.
  • At least one safety shutdown device in particular a residual current circuitbreaker device, is provided for switching off the electrical potential change device in the system.
  • the safety shutdown device additionally or alternatively also switches off other electrical components of the system (such as, for example, inverters, servo motors and the like).
  • Fig. 1 A first embodiment of a solar power plant in a schematic component representation
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a solar power plant in a schematic component representation
  • 3 shows a third exemplary embodiment of a solar power plant in a schematic component representation
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment of a substation in different schematic views.
  • a possible, first embodiment of a solar power plant 1 is shown in a schematic component view.
  • the solar power plant has a larger number of solar cells 2, which are indicated only schematically in Fig. 1.
  • the solar cells 2 are installed in the form of commercially available solar cell modules.
  • a plurality of solar cell modules are mechanically and electrically combined to solar cell panels.
  • the solar cell panels are typically mounted with a suitable slope on handrails (which may also be movably mounted).
  • the DC voltage generated by the solar cells 2 (positive pole in Fig. 1 above, negative pole shown in Fig. 1 below) is fed via an appropriately dimensioned DC cable 3 an inverter 4.
  • the inverter 4 generates from the DC voltage 5 an AC voltage 6, in the presently illustrated embodiment of the solar power plant 1 a Dreiphasenwech- selschreib 6 with separate neutral conductor 7.
  • the inverter 4 is formed in the illustrated embodiment as a transformer-free inverter 4, which consequently acts galvanically non-insulating ,
  • solar cells 2 and inverters 4 are arranged "in the field.”
  • the inverter 4 is arranged in the immediate vicinity of the solar cells 2 so as to transfer the losses due to the DC voltage transmission 5 (which takes place with a comparatively low voltage)
  • the inverter 4 it is possible for the inverter 4 to be mounted on a support bracket for solar cell panels or on the back side of solar cell panels Especially possible because thanks to the now available power electronics, the weight of modern inverter 4 has greatly decreased.
  • the transmission of the three-phase alternating current 6 in the direction of the substation 8 (schematically illustrated by a dashed line in FIG. 1), on the other hand, takes place at an increased voltage in the form of three-phase alternating current 6.
  • Substation 8 and solar cells 2 are typically several tens of meters to several hundred meters apart arranged.
  • the substation 8 may, for example, be a typical transformer house, which in particular may be designed according to a typical appearance for the respective country. A possible embodiment for such a substation 8 can be found in Fig. 4. Typically, substations 8 are weatherproof (ie rainproof and the like) executed by their structural design. Furthermore, substations 8 are secured against unauthorized entry, for example, by mechanical locks or electronic access mechanisms. As usual, in the substation 8 shown in FIG. 1, a transformer 9 is optionally arranged, which transforms the three-phase alternating current 6 led via a cable 10 to a generally significantly higher voltage and outputs it via a high-voltage output 11. For example, voltages of several or more than 10 kV can be present here. The transformer 9 also acts galvanically insulating. High voltage output 11 and AC cable 10 (as well as the solar cell 2 via the inverter 4) are thus galvanically isolated from each other.
  • a transformer 9 is optionally arranged, which transforms the three-phase alternating current 6 led via a cable 10
  • a DC voltage source 12 (the electrical potential change device) which places the neutral conductor 7 of the three-phase AC cable 10 at a defined potential, which is increased from the ground potential.
  • the height the potential of the neutral conductor 7 is chosen so that each individual phase of the three-phase alternating current 6 is maintained at any time above the ground potential, but at least at ground potential.
  • the voltage of the DC voltage source 12 is further selected so that both poles of the DC voltage 5 (in particular, the negative pole) are above the ground potential, but at least at ground potential.
  • the inverter 4 in Fig. 1 is of the non-galvanic insulating type, a suitable potential shift for both the solar cell 2, as well as for the AC cable 10 (including inverter 4), with a single DC voltage source 12th be varied.
  • the DC voltage source 12 is designed so that it draws its E nergy requirements on the electrical energy generated by the solar power plant 1.
  • additional batteries can be provided.
  • the level of the voltage of the DC voltage source 12 can also be changed variably and, for example, by a timer (night service), by user intervention (for example by a control panel) or by remote control (for example data transmission networks).
  • the DC voltage source 12 is located in an area separated by an intermediate wall 13 from the space provided for the transformer 9 space within the substation 8.
  • the DC voltage source 12 can therefore be provided with a much less expensive housing (usually no weather protection required), as the weather protection is provided by the building of substation 8.
  • the DC voltage source 12 is also protected against unauthorized manipulation, vandalism or theft.
  • the waste heat of the transformer 9 can increase the operational reliability of the DC voltage source (in particular its battery), especially in winter.
  • transformers 9 (or electrical contactors within substation 8) of the present state of the art often need to be switched (both by manual access and by remote control).
  • the second embodiment of a solar power plant 14 is similar to that shown in Fig. 1, the first embodiment of a solar power plant 1. However, in the presently illustrated, the second embodiment of a solar power plant 14, a galvanically insulating inverter 15 is provided. Because of this galvanic isolation, not only is the high voltage output 11 galvanically isolated from the other components (ie, solar cells 2 and three-phase AC cables 10), but AC cables 10 and solar cells 2 are also galvanically isolated from each other. Accordingly, now two different potentials must be defined with respect to the ground potential, namely the potential of the three-phase alternating current 6, as well as the potential of the DC voltage 5 in the solar cell. 2
  • a first direct voltage source 16 is used, which defines the potential of the neutral conductor 7 with respect to the ground potential.
  • the potential of the other phases (or lines) of the three-phase alternating voltage 6 is also indirectly determined.
  • a second DC voltage source 17 which may be formed independently of the first DC voltage source 16, is provided.
  • the second DC voltage source 17 controls the electrical potential of the DC voltage 5 via an electrical connection to the DC cable 3, which derives the current of the solar cell 2.
  • the electrical potential of the positive or negative voltage output of the solar cells 2 to be determined, as a result of which the potential of the positive or negative output of the solar cells 2 is also determined indirectly.
  • the first DC voltage source 16 and the second DC voltage source 17 may preferably be controlled independently of each other. From the construction, however, the two DC voltage sources 16, 17 may be constructed substantially identical. In addition, the structure can be similar to the construction of the DC voltage source 12 shown in FIG.
  • the two DC voltage sources 16, 17 are arranged within the substation 8 in a separated by an intermediate wall 13 from the space of the transformer 9 subarea.
  • the advantages already described arise analogously. A little problematic in the illustrated arrangement, if necessary, that the copper cable 3 between solar cell 2 and inverter 15 now a have greater length. Therefore, it is also possible that instead of the left outer wall 18 shown in FIG. 2, the alternative outer wall 19 of the substation 8 is provided. In this case, the inverter 15 and the second power source 17 are "outdoors.” Specifically, it is possible for the second power source 17 to be formed together with the inverter 15 in a housing.
  • a "long" copper cable 3 (with a correspondingly short AC cable 10) may even prove to be particularly advantageous in terms of inevitable losses.
  • this advantage may arise independently of whether only a single DC voltage source 12 (similar to the exemplary embodiment shown in FIG. 1) or a plurality of DC voltage sources 16, 17, 17 '...
  • the second DC voltage source 17 can also be arranged at an alternative location 17 ', where the DC voltage source 17' determines the potential of the plus side of the solar cells 2 (and thus indirectly also the potential of the minus side of the solar cells 2).
  • Fig. 3 is a variation of the embodiment of a solar power plant 14 shown in Fig. 2, a third embodiment of a solar power plant 20 is shown schematically. The third embodiment of a solar power plant 20 is very similar to the solar power plant 14 shown in FIG.
  • the solar power plant 20 shown here has a larger number of solar cells 2, 2 '.
  • a second inverter 15 ' is provided which converts the direct current 5' supplied by the second solar cell unit 2 'into a three-phase alternating current 6'.
  • the two inverters 15, 15- are connected in parallel to each other, so that the current strengths of the two three-phase alternating currents 6, 6 'add.
  • the two inverters 15, 15 ' are of course designed such that they take into account the phase position of the respective other inverter 15, 15'.
  • the two inverters 15, 15 ' are designed as galvanically insulating inverters 15, 15', the potentials of the two direct voltages 5, 5 'and of the three-phase alternating current 6, 6' can each be determined independently of one another.
  • DC voltage sources 16, 17, 17 ' To establish serve in Fig. 3 to be recognized DC voltage sources 16, 17, 17 '.
  • FIG. 4 shows a typical design for a substation 8 from different directions.
  • Fig. 4b shows the substation 8 from the front, wherein the (lockable) door 21 (preferably provided with two door wings) is shown.
  • FIG. 4 d shows how the rear side can also be provided with a door 21.
  • Figures 4c and 4e show the side walls of the substation 8, wherein in Fig. 4e in the region of the side wall additionally a lamellar ventilation grille 22 is provided for cooling purposes.
  • the substation 8 is, as can be seen Fig. 4b - 4e partially sunk in the bottom 23.
  • first and second electrical contactors 25, 26, 26 ' can be seen, which are presently designed as 4-way contactors 25, 26, 26'.
  • the first electric contactor 25 it is possible to electrically disconnect the transformer 9 from the AC power cable 10.
  • the first DC voltage source 16 is arranged on the transformer side in front of the first electrical contactor 25. If the first electrical contactor 25 is opened, the AC cable 10 is thus simultaneously disconnected from the DC electrical voltage of the first DC voltage source 16. This is particularly advantageous in terms of job security.
  • the second electric contactors 26, 26 ' are respectively provided in the vicinity of the inverters 15, 15' between the inverters 15, 15 'and the AC power cable 10 (AC bus).
  • AC bus AC power cable
  • the corresponding part of the system for example, the respective inverter 15, 15 '
  • This is particularly economical, and also particularly advantageous under the aspect of security of supply.
  • the control signal for controlling the corresponding second electrical contactor 26, 26 'at the same time switches off the second DC voltage source 17, 17' corresponding thereto.
  • the solar power plant 20 shown in FIG. 3 instead of galvanically insulating inverters 15, 15 ', galvanically non-separating Inverter to use.
  • galvanically insulating inverters 15, 15 ' galvanically non-separating Inverter to use.
  • basically only the use of a single DC voltage source 16, 17, 17 'for the entire solar power plant 20 is necessary.
  • the arrangement of the DC voltage source at the location of the first DC voltage source 16 shown in FIG. 3 is particularly advantageous.
  • the substation 8 is shown in a schematic cross section from above. To recognize the located on the front and the back of the substation 8 doors 21. In a sub-area 24 of the substation 8 of the transformer 9 is arranged. Through an intermediate wall 13 results in a subspace 24 of the substation 8, in which in particular the DC voltage source or the DC voltage sources 16, 17, 17 ', 12 and optionally other components can be arranged.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1, 14, 20) mit zumindest einer elektrischen Potentialveränderungsvorrichtung (12, 16, 17, 17') zur Veränderung des elektrischen Potentials zumindest einer elektrischen Vorrichtung (2, 2', 4, 15, 15') gegenüber Erdpotential, sowie einer Technikraumeinrichtung. Die elektrische Potentialveränderungsvorrichtung (12, 16, 17, 17') ist im Be¬ triebszustand in der Technikraumeinrichtung (8) angeordnet.

Description

Solarkraftwerk mit erhöhter Lebensdauer
Die Erfindung betrifft eine Anordnung (technische Anordnung), die zumindest eine elektrische Potentialveränderungsvorrichtung zur Veränderung des elektri- sehen Potentials zumindest einer elektrischen Vorrichtung gegenüber Erdpotential aufweist.
Insbesondere aufgrund von Umweltproblemen und auch teilweise aufgrund der damit einher gehenden öffentlichen Förderung, nimmt die Anzahl an Solarkraft- anlagen, bei denen unter Verwendung von photovoltaischen Elementen aus Sonnenlicht unmittelbar elektrischer Strom erzeugt wird, in zunehmendem Ausmaß zu. Die Anlagengröße derartiger Solarkraftanlagen kann von relativ kleinräumigen Anlagen, wie beispielsweise auf einem Hausdach zur (teilweisen) Versorgung eines Ein- oder Mehrfamilienhauses mit elektrischer Energie bis zu Großkraftanlagen mit einer Leistungsabgabe von mehreren Megawatt und auch darüber hinaus reichen.
Da Photovoltaikzellen bauartbedingt lediglich Gleichstrom erzeugen können, andererseits aber heutzutage übliche elektrische Verbraucher auf Wechsel- Spannung ausgelegt sind (typischerweise 230 V/50 Hz oder 110 V/60 Hz), ist es erforderlich, den von den Photovoltaikzellen erzeugten elektrischen Gleichstrom zunächst in Wechselstrom umzuwandeln. Hierfür werden nach dem heutigen Stand der Technik üblicherweise sogenannte Wechselrichter verwendet. Ein weiterer Vorteil bei der Erzeugung von Wechselspannung ist (insbesondere bei größeren Solarkraftwerken), dass Wechselspannung transformiert werden kann, und somit bei entsprechend hoher Spannung der elektrische Strom auch über relativ große Entfernungen ohne übermäßige Verluste transportiert werden kann. In der Praxis hat sich gezeigt, dass es bei Solarkraftwerken unter bestimmten Rahmenbedingungen zu unerwartet frühen Verschlechterungen des Wirkungs- grads der Solarzellen, zu einer Degradation von Solarzellen bis hin zum Ausfall von Solarzellen kommen kann.
Dies gilt insbesondere dann, wenn sogenannte Dünnschichtsolarzellen ver- wendet werden. Obgleich die zugrunde liegenden Prozesse noch nicht vollständig verstanden sind, hat sich in der Praxis gezeigt, dass dieses Problem insbesondere dann auftritt, wenn (Teile) der Solarzellen mit negativer Vorspannung gegenüber ihrer Umgebung betrieben werden. Dies führt zu elektrischen Feldern entgegen der vorgesehenen Feldrichtung. Im Fall von Dünnschichtso- larzellen ist der Effekt nicht-reversibel. Dementsprechend kommt es zu einer Degradation beziehungsweise Zerstörung der Solarzelle.
Auch bei rückseitig kontaktierten Solarzellen (oftmals mit dem englischen Begriff "backside contacted solar cells" bezeichnet) treten ähnlich gelagerte Prob- lerne auf. Er hat sich in der Praxis gezeigt, dass sich bei einem Betrieb von rückseitig kontaktierten Solarzellen unter einem ungünstigen elektrischen Potential deren Wirkungsgrad vergleichsweise rasch verschlechtern kann. Dies ist als so genannter "Polarisationseffekt" bekannt. Ein ungünstiges elektrisches Potential liegt bei rückseitig kontaktierten Solarzellen (im Gegensatz zu Dünn- schichtsolarzellen) dann vor, wenn Teile der rückseitig kontaktierten Solarzelle mit positiver Vorspannung gegenüber ihrer Umgebung betrieben werden. Obgleich der Polarisationseffekt in der Regel reversibel ist, ist es erwünscht die vergleichsweise zeitaufwändigen Regenerationsphasen zu vermeiden. Um hierdurch hervorgerufene Degradationen, Verschlechterungen, Verschlechterung des Wirkungsgerades bzw. Schäden zu vermeiden, wurde im Stand der Technik bereits vorgeschlagen, dass Teile des Solarkraftwerks, insbesondere die Solarzellen, unter Verwendung einer Spannungsquelle auf ein bestimmtes Potential gegenüber Erde gebracht werden. Dies ist insbesondere deshalb möglich, weil die üblicherweise ohnehin vorzusehenden spannungstransformie- renden Transformatoren auch galvanisch trennende Eigenschaften haben. Somit kann eine Vorspannung vorgesehen werden, ohne dass hierbei auf die elektrischen Übertragungsleitungen Rücksicht genommen werden müsste. Selbst wenn an sich kein Transformator erforderlich wäre, kann dennoch ein galvanischer Trenner (der von seinem Aufbau einem spannungstransformie- renden Transformator ähnelt) verwendet werden, um auch hier im Wesentli- chen beliebige Vorspannungen erzielen zu können. Derartige Systeme sind beispielsweise im Deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2006 008 936 U1 , in der US-Patentanmeldung US 2009/0101191 A1 , in der Europäischen Patentschrift EP 2 136 449 B1 bzw. in der Internationalen Offenlegungsschrift WO 2010/051812 A1 beschrieben.
Obgleich die dort beschriebenen Systeme grundsätzlich funktionstüchtig sind, weisen diese nach wie vor Nachteile auf. So sind zum Beispiel die dort beschriebenen Gleichspannungsquellen meist relativ zahlreich, teuer, aufwändig und komplex. Dies betrifft nicht nur die Quellen selbst, sondern auch die Instal- lation. Oftmals ist auch keine ausreichende Sicherheit gegenüber Ausfällen, Vandalismus und/oder Diebstahl gegeben. Weiterhin erweist sich eine Fernsteuerung der dort verwendeten Gleichspannungsquellen oftmals als schwierig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Anordnung mit zumindest einer elektrischen Potentialveränderungsvorrichtung vorzuschlagen.
Die Erfindung löst die Aufgabe. Es wird vorgeschlagen, dass eine Anordnung, die zumindest eine elektrische Potentialveränderungsvorrichtung zur Veränderung des elektrischen Potentials zumindest einer elektrischen Vorrichtung gegenüber Erdpotential aufweist, und die zusätzlich zumindest eine Technikraumeinrichtung aufweist, derart ausgebildet wird, dass die elektrische Potentialveränderungsvorrichtung im Betriebs- zustand zumindest teilweise in der zumindest einen Technikraumeinrichtung angeordnet ist. Üblicherweise ist es bei derartigen Anlagen ohnehin erforderlich, dass eine Technikraumeinrichtung vorgesehen werden muss. In aller Re- gel steht in dieser Technikraumvorrichtung auch ausreichend Platz zur Verfügung, um weitere Komponenten darin aufnehmen zu können. Selbst für den Fall, dass die Technikraumeinrichtung (geringfügig) größer geplant werden muss, so steigen die damit einhergehenden Kosten üblicherweise deutlich ge- ringer an als der zur Verfügung stehende Platz bzw. Raum zunimmt. Befindet sich die elektrische Potentialveränderungsvorrichtung jedoch in einem derartigen Technikraum, so ist es beispielsweise möglich, dass das Gehäuse der e- lektrischen Potentialveränderungsvorrichtung einfacher und kostengünstiger ausgebildet werden kann. Auch weitere Vorteile können sich durch die vorge- schlagene Ausbildung auf einfache Weise ergeben. So werden beispielsweise Technikraumeinrichtungen in der Regel an zentraleren Punkten bzw. für zentrale und/oder essentielle technische Komponenten vorgesehen. Wird also die elektrische Potentialveränderungsvorrichtung (teilweise) in einer Technikraumeinrichtung vorgesehen, so befindet sich auch die elektrische Potential- Veränderungsvorrichtung üblicherweise in bzw. benachbart zu einem derartigen zentralen Punkt. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, dass eine externe Steuerung (die gegebenenfalls durch Fernwirkprinzipien und/oder durch manuellen Eingriff erfolgen kann) einfacher möglich ist. Insbesondere kann auf oftmals ohnehin erforderliche Komponenten zurückgegriffen werden. Auch kann gegebenenfalls die Anzahl der zu verlegenden Kabel reduziert werden, was nicht nur Kosten hinsichtlich der Kabel, sondern insbesondere auch Verlegekosten verringern kann. Weiterhin ist - bedingt durch die Technikraumeinrichtung - in der Regel ein höherer Schutz gegenüber Umwelteinflüssen, Vanda- lismus, Interferenzen oder Diebstahl gegeben. Dadurch kann auch die gesam- te, resultierende Anordnung eine höhere Betriebssicherheit aufweisen. Ein besonders großer Vorteil bei einer zentralen Anordnung (insbesondere in elektrischer Hinsicht, gegebenenfalls aber auch zusätzlich oder alternativ in geometrischer Hinsicht) zumindest einer elektrischen Potentialveränderungsvorrichtung kann sich ergeben, wenn bei realen Systemen (Schutz-) Schalter und/oder Si- cherungen vorgesehen werden (was in aller Regel der Fall ist). Wenn nun beispielsweise eine der vorgesehenen Sicherungen durchbrennt, so wird bei einer zentralen Anordnung der elektrischen Potentialveränderungsvorrichtung ledig- lieh der hinter der entsprechenden Sicherung liegende Anlagenteil elektrisch von der elektrischen Potentialveränderungsvorrichtung getrennt. Wäre die zumindest eine elektrische Potentialveränderungsvorrichtung dagegen in einem "Nebenast" angeordnet, so wären fast alle Anlagenteile (bis auf den Nebenast) beim Durchbrennen einer Sicherung elektrisch von der elektrischen Potentialveränderungsvorrichtung getrennt, was in der Regel weitaus nachteiliger wäre.
Durch die Ausbildung innerhalb der Technikraumeinrichtung ist es darüber hinaus auch möglich, die Potentialveränderungsvorrichtung beispielsweise gegen- über äußeren Temperatureinflüssen schützen zu können. Insbesondere dann, wenn eine Batterie vorgesehen wird, kann hier die Betriebssicherheit der Anordnung erhöht werden. Auch ist es möglich, die Potentialveränderungsvorrichtung, insbesondere eine hierfür verwendete Batterie, größer zu dimensionieren, um auf diese Weise größere Sicherheitsmargen vorrätig halten zu können.
Bevorzugt ist es, wenn die zumindest eine Technikraumeinrichtung zumindest teilweise als Gebäudeeinrichtung und/oder als verschließbare Einrichtung und/oder an einem zentralen Ort ausgebildet ist. Eine Gebäudeeinrichtung kann beispielsweise in Form eines kleinen Häuschens (beispielsweise ein an sich bekanntes Transformatorenhäuschen), als Containereinrichtung, als Kellereinrichtung und/oder als gegebenenfalls abgeschlossener Raum in einem größeren Gebäude ausgebildet sein. Unabhängig davon kann durch die Ausbildung als Gebäudeeinrichtung ein besonders hoher Wetterschutz, ein besonders großer Schutz gegenüber Vandalismus und sonstigen Schäden, aber auch ein Schutz gegen zufälliges Berühren und dergleichen realisiert werden. Oftmals werden derartige Gebäudeeinrichtungen im Zusammenhang mit Solarkraftwerken und sonstigen technischen Vorrichtungen ohnehin vorgesehen, insbesondere um hier bestimmte technische Gerätschaften (zum Beispiel Transformatoren, Übertragungselektronik und dergleichen) unterzubringen, a- ber auch um diese als Steuerraum und/oder als Pausenraum zu nutzen. Grundsätzlich kann die Technikraumeinrichtung jedoch auch anderweitig ausgebildet sein, wie beispielsweise als Schaltschrank oder dergleichen. Unter ei- ner verschließbaren Einrichtung ist insbesondere eine Sicherung durch ein Schloss (mechanischer Schlüssel, elektronischer Zugang) und dergleichen zu verstehen. Je nach Art des Verschlussmechanismus können hier unterschiedliche Sicherheitsstufen realisiert werden. Ein Anbringen der Technikraumeinrich- tung an einem zentralen Ort kann die Wege verkürzen (sowohl für zu verlegende Kabel, als auch für das Bedienpersonal, das sich gegebenenfalls in unmittelbarer Nähe befinden kann, insbesondere wenn es bestimmte Überwachungsaufgaben verrichten muss) und dergleichen. Vorteilhaft ist es, wenn die zumindest eine Technikraumeinrichtung der zumindest teilweisen Aufnahme weiterer Komponenten wie insbesondere von Transformatoreinrichtungen und/oder von Wechselrichtereinrichtungen dient. Hierdurch können insbesondere Kosten gespart werden, da die Technikraumeinrichtung insbesondere für die genannten Komponenten beispielsweise aus Gründen der Sicherungspflicht gegenüber Passanten (insbesondere Schutz gegen zufällige Berührung) und dergleichen ohnehin vorgesehen werden muss. Üblicherweise kann die elektrische Potentialveränderungsvorrichtung ohne weitere Modifikationen in der Technikraumeinrichtung aufgenommen werden. Gegebenenfalls kann es sich aber auch als erforderlich erweisen, dass die Tech- nikraumeinrichtung beispielsweise ein wenig größer dimensioniert wird, als ansonsten üblich. Darüber hinaus erzeugen insbesondere Transformatoreinrichtungen und/oder Wechselrichtereinrichtungen im Betrieb eine bestimmte Menge an Abwärme. Diese Abwärme kann zu Heizzwecken, insbesondere auch zur Erwärmung der elektrischen Potentialveränderungsvorrichtung dienen. Hier- durch kann die Ausfallsicherheit erhöht werden, insbesondere dann, wenn die elektrische Potentialveränderungsvorrichtung eine Batterie aufweist.
Insbesondere kann es sich bei der vorgeschlagenen Anordnung als besonders bevorzugt erweisen, wenn die zumindest eine Technikraumeinrichtung zusätz- lieh der zumindest teilweisen Aufnahme von zumindest einer Transformatoreinrichtung und von zumindest einer Wechselrichtereinrichtung dient. Durch eine derartige Ausbildung ist es möglich, dass die Anzahl der vorzuhaltenden Tech- nikraumeinrichtungen nochmals verringert werden kann und/oder die Güte von Gehäusungen (beispielsweise von Gehäusungen für die Wechselrichtereinrichtungen) geringer ausfallen kann. Insbesondere ist bei einer (teilweisen) Anordnung einer entsprechenden Vorrichtung bzw. der entsprechenden Vorrichtun- gen innerhalb einer Technikraumeinrichtung ein in der Regel deutlich verminderter Diebstahlschutz, Vandalismusschutz, Zugriffsschutz und/oder Wetterschutz ausreichend (im Vergleich zu einer Anordnung "im Feld"). In der Regel erweist es sich sogar als üblicherweise (mehr als) ausreichend, wenn ein einfacher Berührungsschutz gegen zufälliges Berühren vorgesehen wird. Denn die "eigentliche" Sicherung bzw. der "eigentliche" Wetterschutz kann ja durch die Technikraumeinrichtung bereitgestellt werden. Zugang zu der Technikraumeinrichtung hat jedoch in aller Regel nur entsprechend qualifiziertes und autorisiertes Personal. Ein weiterer Vorteil bei der vorgeschlagenen Ausbildung besteht darin, dass die Abwärme sowohl von Wechselrichtereinrichtungen, als auch von Transformatoreneinrichtungen zur Erwärmung der Potentialveränderungsvorrichtung genutzt werden kann, was entsprechende (Kombinations-) Vorteile haben kann. Entgegen der bislang vorherrschenden Ansicht, dass die Wechselrichtereinrichtungen möglichst benachbart zu den Photovoltaikzellenmodulen anzuordnen sind, um hierdurch Energieübertragungsverluste zu verringern, ha- ben die Erfinder überraschenderweise festgestellt, dass - insbesondere bei einer entsprechenden, geeigneten Gruppierung der Photovoltaikzellenmodule - dieser Nachteil üblicherweise nicht auftritt, und sogar gegebenenfalls einen Vorteil darstellen kann. Werden beispielsweise entsprechend viele Photovoltaikzellenmodule geeignet miteinander gekoppelt, so sind Spannungen im Be- reich von typischerweise ca. 1000 V zu übertragen. Daher spielt der ohmsche Widerstand der entsprechenden Übertragungskabel eine in der Regel vergleichsweise geringe Rolle. Ganz im Gegenteil, wenn lediglich eine "einfache" Wechselrichtereinrichtung (die nicht noch zusätzlich die Spannung transformiert) zwischen Photovoltaikzellenmodul und Transformatoreinrichtung ge- schaltet wird, so haben die Erfinder zu ihrer eigenen Überraschung festgestellt, dass die Wechselrichtereinrichtung vielmehr einen Spannungsverlust bewirken kann (der beispielsweise durch Wandlerverluste hervorgerufen wird). So würde eine Anordnung einer Wechselrichtereinrichtung benachbart zu den Photovol- taikzellenmodulen also ganz im Gegenteil zu einer Erhöhung der Energieübertragungsverluste führen. Dementsprechend kann sich eine möglichst eng zueinander benachbarte Anordnung von Wechselrichtereinrichtung(en), Trans- formatoreinrichtung(en) und Potentialveränderungsvorrichtung(en) als besonders vorteilhaft erweisen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anordnung zusätzlich zumindest Teile einer Photovoltaikanlage, wie insbesondere zumindest eine Transformatorein- richtung, zumindest eine Wechselrichtereinrichtung, zumindest eine Photovoltaikzelle, zumindest ein Photovoltaikzellenmodul zumindest ein Photovoltaikzel- lenpaneel und/oder zumindest eine vorzugsweise beweglich ausgebildete Halteeinrichtung, insbesondere für zumindest eine Photovoltaikzelle, für zumindest ein Photovoltaikzellenmodul und/oder für zumindest ein Photovoltaikzellenpa- neel aufweist. Weiter bevorzugt kann die Anordnung auch als Photovoltaik- kraftwerk ausgebildet sein. Wie bereits eingangs erwähnt, kann ein ungünstiges elektrisches Potential gegenüber dem Erdpotential gerade bei Photovoltaikan- lagen zu einer vorzeitigen Wirkungsgradverschlechterung, einer vorzeitigen Degradation, einem vorzeitigen Leistungsverlust, einem vorzeitigen Verschleiß oder sogar einem vorzeitigen Ausfall der Anlage bzw. von Anlagenteilen (insbesondere von den Photovoltaikzellen selbst) führen. Von daher erweist sich die Verwendung der Anordnung in diesem Zusammenhang als besonders vorteilhaft. Insbesondere gilt dies, wenn als Photovoltaikzellen zumindest teilweise Dünnschichtphotovoltaikzellen und/oder rückseitig kontaktierte Photovoltaikzel- len verwendet werden. Versuche haben ergeben, dass gerade derartige Dünnschichtphotovoltaikzellen beziehungsweise rückseitig kontaktierte Photovoltaikzellen besonders empfindlich auf ungünstige elektrische Potentiale bzw. ungünstige elektrische Felder reagieren können. Unter einer Photovoltaikzelle wird in der Regel eine Einheit verstanden, die aus einem so genannten Wafer (in der Regel durch absägen) hergestellt werden kann. Typische Durchmesser von Photovoltaikzellen liegen daher im Bereich von 5 cm, 10 cm, 20 cm oder 30 cm. Meist werden Photovoltaikzellen nicht als einzelne Zellen, sondern als so genannte Photovoltaikzellenmodule vertrieben, die eine Größe von beispielsweise 50 x 50 cm2 haben und bei denen mehrere einzelne Photovoltaikzellen in einem Halterahmen elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind. Als Photovoltaikpaneele werden typischerweise Anordnungen aus mehreren Photovoltaikzellenmodulen verstanden. Photovoltaikpaneele können Größen von mehreren Quadratmetern aufweisen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der Anordnung die zumindest eine Wechselrichtereinrichtung als galvanisch isolierende Wechselrichtereinrichtung und/oder als galvanisch nicht-isolierende Wechselrichtereinrichtung und/oder als zweiphasenwechselstromerzeugende Wechselrichtereinrichtung und/oder dreiphasenwechselstromerzeugende Wechselrichtereinrichtung und/oder vielphasenwechselstromerzeugende Wechselrichtereinrichtung ausgebildet ist. Erste Versuche haben ergeben, dass sich insbesondere bei den genannten Ausbildungsformen der zumindest einen Wechselrichtereinrichtung besonders große Vorteile ergeben können. So ist es beispielsweise mit einer galvanisch isolierenden Wechselrichtereinrichtung möglich, dass unterschiedliche Bereiche der Solarzellenanordnung mit einem unterschiedlichen Potential versehen werden können. Denn aufgrund der galvanisch isolierenden Wechselrichtereinrich- tung sind unterschiedliche Bereiche des Solarzellenfelds galvanisch voneinander getrennt, ohne dass zusätzliche Bauteile vonnöten wären. Auch ist es möglich, dass die Solarzellenbereiche und die stromleitenden Bereiche (insbesondere zwischen Wechselrichter und Transformator) auf unterschiedliche Potentiale gelegt werden können. Dies ist beispielsweise bei der Ermittlung von Isola- tionsproblemen üblicherweise von Vorteil. Werden dagegen galvanisch nichtisolierende Wechselrichtereinrichtungen verwendet, so ist es in der Regel möglich, mit einer besonders niedrigen Anzahl von elektrischen Potentialveränderungsvorrichtungen (gegebenenfalls auch mit einer einzigen elektrischen Potentialveränderungsvorrichtung) auszukommen, was den Gesamtaufwand für die Anlage verringern kann. Insbesondere kann sich hierdurch auch etwaiger Ver- schaltungsaufwand reduzieren. Zweiphasenwechselstrom, Dreiphasenwechselstrom bzw. Vielphasenwechselstrom (insbesondere mit vier oder mehr Pha- sen) kann sich je nach Größe des Solarzellenfeldes als besonders vorteilhaft erweisen. Insbesondere im Zusammenhang mit Wechselstrom ist es auch von besonderem Vorteil, wenn eine elektrische Potentialveränderungsvorrichtung mit einem im Wesentlichen beliebigen Potential (also nicht lediglich eine Er- dungsmöglichkeit) vorgesehen werden kann. Denn durch geeignete Lage des Potentials kann auch bei negativen Halbwellenanteilen und dergleichen ein ungünstiges Potential für die Photovoltaikzellen verhindert bzw. weitgehend vermieden werden. Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn bei der Anordnung das elektrische Potential zumindest einer negativen Spannungsleitung und/oder zumindest einer positiven Spannungsleitung und/oder einer Wechselstromspannungsleitung und/oder zumindest einer Nullleiterleitung verändert (beziehungsweise festgelegt) wird. Hierdurch können insbesondere vorteilhafte elekt- rische Potentiale für die Photovoltaikzellen bzw. vorteilhafte elektrische Felder in den Photovoltaikzellen realisiert werden, was insbesondere positive Auswirkungen auf die Haltbarkeit der Anlage haben kann. Zusätzlich oder alternativ kann insbesondere bei der vorgeschlagenen Weiterbildung auch das Risiko für Bedienpersonal, Passanten oder sonstige Personen durch statische Spannun- gen vermindert werden.
Besonders vorteilhaft kann es auch sein, wenn bei der Anordnung zumindest teilweise und/oder zumindest bereichsweise die Größe der Potentialverschiebung veränderlich ist, und insbesondere zeitabhängig, lichtintensitätsabhängig, temperaturabhängig, spannungsabhängig, stromabhängig und/oder von der Steuereingabe einer Schnittstelleneinrichtung abhängig ist. Auf diese Weise kann die Anlage besonders flexibel, dauerhaft und wartungsfreundlich betrieben werden. Insbesondere kann eine Eingabe über eine Schnittstelleneinrichtung durch manuelle Eingabe und/oder durch eine Fernwirkeingabe erfolgen. In beiden Fällen erweist es sich in der Regel als vorteilhaft, wenn die elektrische Potentialveränderungsvorrichtung zentral und/oder in der Nähe von bestimmten Komponenten, wie insbesondere Transformatoren und/oder Wechselrichterein- richtungen angeordnet ist. Denn derartige Komponenten weisen in der Regel ohnehin Eingabemöglichkeiten (sowohl durch manuelle Eingabe bzw. durch Fernwirk-Eingaben) auf. Auf diese Wiese ist es beispielsweise möglich, Datenübertragungsleitungen zu verkürzen bzw. einzusparen und gegebenenfalls auch Datenübertragungsfehler zu vermeiden. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Schnittstelleneinrichtung Daten in beide Richtungen übertragen kann. So kann beispielsweise die Gleichspannungsquelle die angelegte "Korrekturspannung" messen, und diese Messwerte über die Schnittstelleneinrichtung ausgeben. Die Messwerte können gegebenenfalls über Datenfern über- tragungsleitungen weiter übertragen werden.
Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn bei der Anordnung zumindest Teile der Photovoltaikzellen, insbesondere Teile der Photovoltaikzel- lenmodule und/oder Teile der Photovoltaikzellenpaneele (soweit vorhanden) elektrisch gruppiert sind, derart, dass die einzelnen Gruppen zumindest bereichsweise unterschiedliche Strompfade für den erzeugten Strom aufweisen. Auf diese Weise kann eine besonders große Ausfallsicherheit und/oder Effizienz der Anlage realisiert werden. Insbesondere ist es beispielsweise möglich, dass die Gruppierung der Photovoltaikzellen derart erfolgt, dass diese Gruppen auf der Bestrahlungsintensität (die ihrerseits vom Sonnenstand abhängig ist) basieren. Bei einer derartigen Gruppierung kann dann beispielsweise durch die Wechselrichter oder durch sonstige Maßnahmen die unterschiedliche Sonneneinstrahlung, und damit die unterschiedliche erzeugte elektrische Leistung berücksichtigt und/oder ausgeglichen werden, sodass die Gesamteffizienz der Gesamtanlage gegebenenfalls spürbar steigen kann.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn bei der Anordnung zumindest Teile zumindest eines Wechselrichters benachbart zu zumindest einer Photovoltaik- einrichtung angeordnet sind. Hierdurch können insbesondere Stromleitungsver- luste durch eine Gleichstromübertragung bei relativ niedriger Spannung vermieden werden. Aufgrund der relativ niedrigen Spannung sind im Übrigen auch die Stromstärken entsprechend groß. Dementsprechend ist es mit der vorge- schlagenen Ausbildung auch möglich, besonders dicke (und damit besonders kostenintensive) Kabel einsparen zu können. Dies kann die Kosten für die Anlage zum Teil deutlich verringern. Darüber hinaus ist darauf hinzuweisen, dass Leistungselektronik für Wechselrichter nur bis zu bestimmten Maximalleistun- gen erhältlich bzw. wirtschaftlich sinnvoll ist. Dementsprechend ist oftmals ohnehin eine Aufspaltung in eine größere Anzahl von Wechselrichtern erforderlich. Wenn diese jeweils benachbart zu einer bestimmten Gruppe von Photovol- taikelementen angeordnet sind, so kann die Effizienz der Anlage nochmals erhöht werden bzw. können die Kosten für die Anlage nochmals verringert Werden.
Eine weitere bevorzugte Ausbildung der Anordnung kann sich ergeben, wenn zumindest eine Schaltereinrichtung und/oder zumindest eine Sicherungseinrichtung vorgesehen wird. Bevorzugt ist es dabei, wenn zumindest eine elektri- sehe Potentialveränderungsvorrichtung zwischen der zumindest einen Schaltereinrichtung und/oder der zumindest einen Sicherungseinrichtung und zumindest einer elektrischen Vorrichtung, wie insbesondere zumindest einer Transformatoreinrichtung und/oder zumindest einer Wechselrichtereinrichtung angeordnet ist. Insbesondere dann, wenn zumindest eine Schaltereinrichtung (wel- che beispielsweise durch Bedienpersonal, Wartungspersonal und/oder mittels Fernwirkung geschaltet werden kann) vorgesehen ist, ist es möglich, dass Teile der Anlage von den übrigen Teilen der Anlage elektrisch getrennt werden können. Dadurch kann beispielsweise ein kleiner Anteil eines Solarkraftwerks ausgeschaltet werden, um hier Wartungsarbeiten durchführen zu können (bei- spielsweise Austauschen von Solarzellen, Wartung von Solarzellenhalterungen, Wartung von Wechselrichtern und dergleichen). Dennoch ist es möglich, dass das Solarkraftwerk als solches nach wie vor elektrische Energie erzeugen kann. Insbesondere dann, wenn nur ein vergleichsweise kleiner Anteil des Solarkraftwerks abgeschaltet wird, ist der Leistungsabfall des Solarkraftwerks gegebe- nenfalls kaum spürbar. Ein solcher Aufbau ist unter dem Prinzip der Versorgungssicherheit von Vorteil. Entsprechendes gilt beim Vorsehen von Sicherungseinrichtungen. Hier fällt beim Auftreten eines elektrischen Fehlers übli- cherweise nur ein kleiner Anteil der Anlage aus. Der Verlust an erzeugter elektrischer Energie bis zur erfolgten Reparatur ist dann vergleichsweise gering. Die vorgeschlagene Anordnung der zumindest einen elektrischen Potentialveränderungsvorrichtung relativ zu der zumindest einen elektrischen Vorrichtung sowie der zumindest einen Schaltereinrichtung und/oder der zumindest einen Sicherungseinrichtung erweist sich üblicherweise deshalb als besonders vorteilhaft, weil dann in der Regel die noch funktionstüchtigen (nicht abgeschalteten) Teile der Gesamtanlage nach wie vor mit einem geeigneten (geeignet eingestellten) elektrischen Potential betrieben werden können. Gleichzeitig kann dabei eine besonders große Sicherheit, insbesondere für Wartungspersonal und sonstige Personen gewährleistet werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn bei der Anlage zumindest eine Sicherheitsabschalteinrichtung, insbesondere eine Fehlerstromschutzschaltereinrichtung, zur Abschaltung der elektrischen Potentialveränderungsvorrichtung vorgesehen ist. Auf diese Weise kann der Schutz für das Bedienpersonal, das Wartungspersonal oder für sonstige Personen nochmals erhöht werden. Denkbar ist es aber auch, dass die Sicherheitsabschalteinrichtung zusätzlich oder alternativ auch andere elektrische Komponenten der Anlage abschaltet (wie beispiels- weise Wechselrichter, Stellmotoren und dergleichen).
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 : Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Solarkraftwerks in einer schematischen Komponentendarstellung;
Fig. 2: ein zweites Ausführungsbeispiel eines Solarkraftwerks in einer schema- tischen Komponentendarstellung; Fig. 3: ein drittes Ausführungsbeispiel eines Solarkraftwerks in einer schema- tischen Komponentendarstellung;
Fig. 4: ein Ausführungsbeispiel für eine Unterstation in unterschiedlichen schematischen Ansichten.
In Fig. 1 ist in einer schematischen Komponentenansicht ein mögliches, erstes Ausführungsbeispiel eines Solarkraftwerks 1 dargestellt. Das Solarkraftwerk weist eine größere Anzahl von Solarzellen 2 auf, die in Fig. 1 nur schematisch angedeutet sind. Die Solarzellen 2 sind in Form von handelsüblichen Solarzellenmodulen verbaut. Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Solarzellenmodule mechanisch und elektrisch zu Solarzellenpaneelen zu- sammengefasst. Die Solarzellenpaneele wiederum sind typischerweise mit einer geeigneten Schräge an Haltestangen (die gegebenenfalls auch beweglich angeordnet sind) montiert.
Die von den Solarzellen 2 erzeugte Gleichspannung (Pluspol in Fig. 1 oben, Minuspol in Fig. 1 unten eingezeichnet) wird über entsprechend dimensionierte Gleichstromkabel 3 einem Wechselrichter 4 zugeführt. Der Wechselrichter 4 erzeugt aus der Gleichspannung 5 eine Wechselspannung 6, im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel des Solarkraftwerks 1 eine Dreiphasenwech- selspannung 6 mit gesondertem Nullleiter 7. Der Wechselrichter 4 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als transformatorenfreier Wechselrichter 4, der demzufolge galvanisch nicht-isolierend wirkt, ausgebildet.
Solarzellen 2 und Wechselrichter 4 sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel„im Feld" angeordnet. Bevorzugt ist der Wechselrichter 4 in unmittelbarer Nähe zu den Solarzellen 2 angeordnet, um so die Verluste durch die Gleichspannungsübertragung 5 (die mit einer vergleichsweise niedrigen Span- nung erfolgt) über die Gleichstromkabel 3 gering zu halten. Beispielsweise ist es möglich, dass der Wechselrichter 4 an einer Haltestütze für Solarzellenpaneele, bzw. auf der Rückseite von Solarzellenpaneelen montiert ist. Dies ist insbesondere möglich, da dank der inzwischen erhältlichen Leistungselektronik das Gewicht moderner Wechselrichter 4 stark abgenommen hat. Die Übertragung des Dreiphasenwechselstroms 6 in Richtung der Unterstation 8 (in Fig. 1 schematisch durch eine gestrichelte Linie veranschaulicht) erfolgt dagegen bei einer erhöhten Spannung in Form von Dreiphasenwechselstrom 6. Unterstation 8 und Solarzellen 2 sind typischerweise mehrere 10 m bis mehrere 100 m voneinander entfernt angeordnet.
Bei der Unterstation 8 kann es sich beispielsweise um ein typisches Transfor- matorenhäuschen handeln, welches insbesondere gemäß einem für das jeweilige Land typischen Aussehen gestaltet sein kann. Ein mögliches Ausführungsbeispiel für eine derartige Unterstation 8 findet sich in Fig. 4. Typischerweise sind Unterstationen 8 von ihrer baulichen Ausführung her wetterfest (also regensicher und dergleichen) ausgeführt. Weiterhin sind Unterstationen 8 bei- spielsweise durch mechanische Schlösser oder elektronische Zugangsmechanismen gegen unbefugtes Betreten gesichert. Wie üblich, ist in der in Fig. 1 gezeigten Unterstation 8 gegebenenfalls ein Transformator 9 angeordnet, der den über ein Kabel 10 heran geführten Dreiphasenwechselstrom 6 auf eine in der Regel deutlich höhere Spannung transformiert und über einen Hochspan- nungsausgang 11 abgibt. Beispielsweise können hier Spannungen von mehreren bzw. mehreren 10 KV vorliegen. Der Transformator 9 wirkt darüber hinaus galvanisch isolierend. Hochspannungsausgang 11 und Wechselstromkabel 10 (sowie über den Wechselrichter 4 auch die Solarzellen 2) sind somit galvanisch voneinander isoliert.
Nachdem sich gezeigt hat, dass es bei Verwendung von Dünnschichtsolarzellen zu einer raschen Verschlechterung des Wirkungsgrads der Solarzellen 2 kommen kann, wenn diese (teilweise) gegenüber dem umgebenden Erdpotential eine niedrigere Spannung aufweisen, wird vorliegend eine Gleichspan- nungsquelle 12 (der elektrischen Potentialveränderungsvorrichtung) vorgesehen, die den Nullleiter 7 des Dreiphasenwechselstrom-Kabels 10 auf ein definiertes Potential legt, welches gegenüber dem Erdpotential erhöht ist. Die Höhe des Potentials des Nullleiters 7 ist dabei so gewählt, dass jede einzelne Phase des Dreiphasenwechselstroms 6 zu jedem Zeitpunkt oberhalb des Erdpotentials, zumindest aber auf Erdpotential gehalten wird. Die Spannung der Gleichspannungsquelle 12 ist weiterhin so gewählt, dass auch beide Pole der Gleich- Spannung 5 (insbesondere auch der negative Pol) oberhalb des Erdpotentials, zumindest jedoch auf Erdpotential liegen. Da der Wechselrichter 4 in Fig. 1 , wie bereits erwähnt, vom nicht-galvanisch isolierenden Typ ist, kann eine geeignete Potentialverschiebung sowohl für die Solarzellen 2, als auch für das Wechselstromkabel 10 (einschließlich Wechselrichter 4), mit einer einzelnen Gleich- spannungsquelle 12 variiert werden.
Werden anstelle von Dünnschichtsolarzellen dagegen rückseitig kontaktierte Solarzellen verwendet, so ist es erforderlich, dass die elektrischen Potentiale der rückseitig kontaktierten Solarzellen möglichst jederzeit unterhalb des Erd- potentials liegen (insbesondere auch der positive Pol der rückseitig kontaktierte Solarzellen), um einer raschen Verschlechterung des Wirkungsgrads vorzubeugen.
Bevorzugt ist die Gleichspannungsquelle 12 so ausgelegt, dass diese ihren E- nergiebedarf über die vom Solarkraftwerk 1 erzeugte elektrische Energie bezieht. Insbesondere für die Überbrückung von Nachtphasen und dergleichen können jedoch auch (zusätzlich) Batterien vorgesehen werden. Vorzugsweise kann auch die Höhe der Spannung der Gleichspannungsquelle 12 variabel und beispielsweise von einer Zeitschaltuhr (Nachtschaltung), durch Benutzereingriff (beispielsweise durch eine Schalttafel) oder über Fernwirken (beispielsweise Datenübertragungsnetze) verändert werden.
Wie im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Gleichspannungsquelle 12 in einem durch eine Zwischenwand 13 vom für den Trans- formator 9 vorgesehenen Stellraum abgetrennten Bereich innerhalb der Unterstation 8. Die Gleichspannungsquelle 12 kann daher mit einem deutlich weniger aufwändigen Gehäuse versehen werden (in der Regel ist kein Wetterschutz erforderlich), da der Wetterschutz durch das Gebäude der Unterstation 8 zur Verfügung gestellt wird. Da die Unterstation 8 darüber hinaus gegenüber unbefugtem Betreten gesichert ist, ist auch die Gleichspannungsquelle 12 gegen unbefugte Manipulation, Vandalismus oder Diebstahl geschützt. Darüber hin- aus kann die Abwärme des Transformators 9 zur Erhöhung der Betriebssicherheit der Gleichspannungsquelle (insbesondere deren Batterie), speziell im Winter fungieren. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass Transformatoren 9 (bzw. elektrische Schütze innerhalb der Unterstation 8) nach dem heutigen Stand der Technik oftmals geschaltet werden müssen (sowohl durch manuellen Zugriff, als auch durch Fernwirken). Erfolgt ein Schalten durch manuellen Zugriff, so kann der Bediener der Anlage nicht nur den Transformator 9, sondern auch gleichzeitig die Gleichspannungsquelle 12 mit schalten. Dadurch können Kosten für Betriebspersonal gespart werden. Auch im Falle von Fernwirken kann sich die Situation besonders einfach darstellen, da die für die Schaltung des Transformators 9 vorgesehenen Steuerleitungen auch für die Ansteuerung der Gleichspannungsquelle 12 genutzt werden können. Aufgrund der räumlichen Nähe von Gleichspannungsquelle 12 und Transformator 9 kann auf das Verlegen längerer Datenleitungen verzichtet werden, was sich insbesondere kostendeckend (bzw. kostenmindernd) auswirken kann. Auch können zumindest einige Komponenten der Datenfernübertragungseinrichtung innerhalb der Unterstation 8 angeordnet werden, so dass diese ebenfalls insbesondere Wettergeschützt, Diebstahlgesichert und Vandalismusgesichert angeordnet sind. In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Solarkraftwerks 14 dargestellt. Das zweite Ausführungsbeispiel eines Solarkraftwerks 14 ähnelt dem in Fig. 1 dargestellten, ersten Ausführungsbeispiel eines Solarkraftwerks 1. Jedoch wird beim vorliegend dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiel eines Solarkraftwerks 14 ein galvanisch isolierender Wechselrichter 15 vorgesehen. Aufgrund dieser galvanischen Isolierung ist nicht nur der Hochspannungsausgang 11 von den sonstigen Komponenten (also Solarzellen 2 und Dreiphasen- wechselstromkabel 10) galvanisch getrennt, sondern Wechselstromkabel 10 und Solarzellen 2 sind auch voneinander galvanisch getrennt. Dementsprechend müssen nunmehr zwei unterschiedliche Potentiale gegenüber dem Erdpotential definiert werden, nämlich das Potential des Dreiphasenwechselstroms 6, sowie das Potential der Gleichspannung 5 bei den Solarzellen 2.
Um das Potential des Dreiphasenwechselstroms 6 festzulegen, dient (analog zum in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel) eine erste Gleichspannungsquelle 16, die das Potential des Nullleiters 7 gegenüber dem Erdpotential festlegt. Hierdurch wird mittelbar auch das Potential der sonstigen Phasen (bezie- hungsweise Leitungen) der Dreiphasenwechselspannung 6 festgelegt. Auf der nunmehr galvanisch unabhängigen Solarzellenseite des Wechselrichters 15 ist eine zweite Gleichspannungsquelle 17, die unabhängig von der ersten Gleichspannungsquelle 16 ausgebildet sein kann, vorgesehen. Die zweite Gleichspannungsquelle 17 steuert das elektrische Potential der Gleichspannung 5 über eine elektrische Verbindung mit dem Gleichstromkabel 3, das den Strom der Solarzellen 2 ableitet. Insbesondere ist es möglich, dass das elektrische Potential des positiven oder negativen Spannungsausgangs der Solarzellen 2 festgelegt wird, wodurch mittelbar auch das Potential des positiven beziehungsweise negativen Ausgangs der Solarzellen 2 festgelegt wird.
Die erste Gleichspannungsquelle 16 und die zweite Gleichspannungsquelle 17 können vorzugsweise unabhängig voneinander gesteuert werden. Vom Aufbau können jedoch die beiden Gleichspannungsquellen 16, 17 im Wesentlichen identisch aufgebaut sein. Der Aufbau kann darüber hinaus ähnlich zum Aufbau der in Fig. 1 dargestellten Gleichspannungsquelle 12 erfolgen.
Auch im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Gleichspannungsquellen 16, 17 innerhalb der Unterstation 8 in einem durch eine Zwischenwand 13 vom Raum des Transformators 9 abgetrennten Teilbereich an- geordnet. Die bereits beschriebenen Vorteile ergeben sich analog. Ein bisschen problematisch ist bei der dargestellten Anordnung gegebenenfalls, dass die Kupferkabel 3 zwischen Solarzellen 2 und Wechselrichter 15 nunmehr eine größere Länge aufweisen. Von daher ist es auch möglich, dass anstelle der in Fig. 2 dargestellten linken Außenwand 18 die alternative Außenwand 19 der Unterstation 8 vorgesehen wird. In diesem Fall befinden sich Wechselrichter 15 und zweite Spannungsquelle 17„im Freien". Insbesondere ist es möglich, dass die zweite Spannungsquelle 17 gemeinsam mit dem Wechselrichter 15 in einem Gehäuse ausgebildet wird.
Erste Versuche haben jedoch gezeigt, dass eine zueinander benachbarte Anordnung von Transformator 9, Wechselrichter 15 sowie Spannungsquelle 16 und/oder Spannungsquelle 17 innerhalb der Unterstation 8 sogar Vorteile hinsichtlich der auftretenden Energieverluste aufweisen kann. Zwar ist dann das Kupferkabel 3 zwischen Solarzellen 2 und Wechselrichter 15 vergleichsweise lang (wobei das Wechselstromkabel 10 in aller Regel dementsprechend deutlich kürzer ist). Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass bei einer Verwen- dung eines Wechselrichters 15, der keine (zusätzliche) Spannungstransformation durchführt (also insbesondere bei Verwendung von galvanisch nichtisolierenden Wechselrichtern 15) ein gewisser Wandlerverlust auftritt, so dass die Spannung vor dem Wechselrichter 15 (also im Kupferkabel 3) höher ist, als nach dem Wechselrichter 15 (also im Wechselstrom kabel 10). Dementspre- chend kann sich ein "langes" Kupferkabel 3 (bei entsprechend kurzem Wechselstromkabel 10) sogar als besonders vorteilhaft hinsichtlich der unvermeidlicher Weise auftretenden Verluste erweisen. Dieser Vorteil kann sich natürlich unabhängig davon ergeben, ob lediglich eine einzelne Gleichspannungsquelle 12 (ähnlich zum in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel) oder eine Mehr- zahl von Gleichspannungsquellen 16, 17, 17' ... vorhanden ist.
Lediglich der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass die zweite Gleichspannungsquelle 17 auch an einem alternativen Ort 17' angeordnet werden kann, wo die Gleichspannungsquelle 17' das Potential der Plusseite der Solarzellen 2 festlegt (und damit mittelbar auch das Potential der Minusseite der Solarzellen 2). ln Fig. 3 ist als Variation zum in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Solarkraftwerks 14 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Solarkraftwerks 20 schematisch dargestellt. Das dritte Ausführungsbeispiel eines Solarkraftwerks 20 ähnelt stark dem in Fig. 2 dargestellten Solarkraftwerk 14.
Das vorliegend dargestellte Solarkraftwerk 20 weist jedoch eine größere Anzahl an Solarzellen 2, 2' auf. Um den Wechselrichter 15 nicht übermäßig vergrößern zu müssen, wird ein zweiter Wechselrichter 15' vorgesehen, der den von der zweiten Solarzelleneinheit 2' gelieferten Gleichstrom 5' in einen Dreiphasen- Wechselstrom 6' umwandelt. Die beiden Wechselrichter 15, 15- sind parallel zueinander geschaltet, sodass sich die Stromstärken der beiden Dreiphasenwechselströme 6, 6' addieren. Insgesamt steht somit am Hochspannungsausgang 11 des Solarkraftwerks 20 eine größere Leistung zur Verfügung. Hierzu sind die beiden Wechselrichter 15, 15' selbstverständlich derart ausgebildet, dass sie die Phasenlage des jeweils anderen Wechselrichters 15, 15' berücksichtigen.
Da die beiden Wechselrichter 15, 15' als galvanisch isolierende Wechselrichter 15, 15' ausgebildet sind, können die Potentiale der beiden Gleichspannungen 5, 5' sowie des Dreiphasenwechselstroms 6, 6' jeweils unabhängig voneinander festgelegt werden. Zur Festlegung dienen dabei die in Fig. 3 zu erkennenden Gleichspannungsquellen 16, 17, 17'. Selbstverständlich ist es (insbesondere bei einer höheren Ausgangsleistung des Solarkraftwerks 20) auch möglich, eine größere Anzahl von Wechselrichtern 15, 15' (einschließlich der "dazugehöri- gen" Komponenten) vorzusehen.
In Fig. 4 ist schließlich noch eine typische Bauform für eine Unterstation 8 aus unterschiedlichen Richtungen dargestellt. Fig. 4b zeigt die Unterstation 8 von vorne, wobei die (abschließbare) Tür 21 (vorzugsweise mit zwei Türflügeln versehen) dargestellt ist. Fig. 4d zeigt wie auch die Rückseite mit einer Tür 21 versehen sein kann. Die Figuren 4c und 4e zeigen die Seitenwände der Unterstation 8, wobei in Fig. 4e im Bereich der Seitenwand zusätzlich ein lamellenartiges Belüftungsgitter 22 zu Kühlungszwecken vorgesehen ist. Die Unterstation 8 ist, wie man Fig. 4b - 4e entnehmen kann teilweise im Boden 23 versenkt.
Weiterhin sind in Fig. 3 erste und zweite elektrische Schütze 25, 26, 26' zu erkennen, die vorliegend als 4-Weg-Schütze 25, 26, 26' ausgebildet sind. Mit dem ersten elektrischen Schütz 25 ist es möglich, den Transformator 9 elektrisch vom Wechselstromkabel 10 zu trennen. Die erste Gleichspannungsquelle 16 ist dabei transformatorenseitig vor dem ersten elektrischen Schütz 25 angeordnet. Wird das erste elektrische Schütz 25 geöffnet, wird somit gleichzeitig das Wechselstromkabel 10 von der elektrischen Gleichspannung der ersten Gleichspannungsquelle 16 getrennt. Dies ist insbesondere unter dem Aspekt der Arbeitsplatzsicherheit von Vorteil.
Die zweiten elektrischen Schütze 26, 26' sind jeweils in der Nähe der Wechselrichter 15, 15' zwischen den Wechselrichtern 15, 15' und dem Wechselstromkabel 10 (Wechselstrombus) vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, einzelne Wechselrichter 15, 15' mitsamt den dahinter liegenden Anlagenteilen (insbe- sondere Gleichstromkabel 3, 3' und Solarzellen 2, 2') vom "Hauptanlagenteil" des Solarkraftwerks 20 zu trennen. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, den entsprechenden Anlagenteil (beispielsweise den betreffenden Wechselrichter 15, 15') zu warten beziehungsweise auszutauschen, ohne dass das gesamte Solarkraftwerk 20 abgeschaltet werden muss. Dies ist insbesondere wirtschaftlich, als auch unter dem Aspekt der Versorgungssicherheit besonders vorteilhaft. Möglich ist es im Übrigen, dass das Steuersignal zur Ansteuerung des entsprechenden zweiten elektrischen Schützes 26, 26' gleichzeitig die dazu korrespondierende zweite Gleichspannungsquelle 17, 17' mit ausschaltet. Der Vollständigkeit halber sollte darauf hingewiesen werden, dass es bei einer Variation des in Fig. 3 gezeigten Solarkraftwerks 20 möglich ist, anstelle von galvanisch isolierenden Wechselrichtern 15, 15', galvanisch nicht-trennende Wechselrichter zu verwenden. Bei einer derartigen Bauausführung ist grundsätzlich nur die Verwendung einer einzigen Gleichspannungsquelle 16, 17, 17' für das gesamte Solarkraftwerk 20 nötig. Besonders vorteilhaft ist in einem derartigen Fall die Anordnung der Gleichspannungsquelle am Ort der in Fig. 3 ge- zeigten ersten Gleichspannungsquelle 16. Hier kann durch Abschalten eines einzelnen, nämlich des ersten elektrischen Schützes 25 das gesamte Solarkraftwerks 20 gleichspannungsfrei geschaltet werden. Ansonsten wäre es gegebenenfalls erforderlich eine größere Anzahl oder alle der zweiten elektrischen Schütze 26, 26' schalten zu müssen, bis der gleichspannungsfreie Zu- stand erreicht wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass das Solarkraftwerks 20 beim Abschalten des ersten elektrischen Schützes 25 ohnehin keine elektrische Energie mehr produziert. Ein Abschalten nur einzelner Anlagenteile 2, 2', 3, 3', 15, 15' ergibt von daher keinen Sinn. In Fig. 4a ist die Unterstation 8 in einem schematischen Querschnitt von oben dargestellt. Zu erkennen sind die auf der Vorderseite sowie der Rückseite der Unterstation 8 befindlichen Türen 21. In einem Teilbereich 24 der Unterstation 8 ist der Transformator 9 angeordnet. Durch eine Zwischenwand 13 ergibt sich ein Teilraum 24 der Unterstation 8, in dem insbesondere die Gleichspannungs- quelle bzw. die Gleichspannungsquellen 16, 17, 17', 12 und gegebenenfalls weitere Komponenten angeordnet werden können.
Bezugszeichenliste:
1. Solarkraftwerk
2. Solarzellen
3. Gleichstromkabel
4. Wechselrichter (galvanisch nicht-trennend)
5. Gleichspannung
6. Dreiphasenwechselspannung
7. Nullleiter
8. Unterstation
9. Trafo
10. Wechselstromkabel
11. Hochspannungsausgang
12. Gleichspannungsquelle
13. Zwischenwand
14. Solarkraftwerk
15. Wechselrichter (galvanisch isolierend)
16. Erste Gleichspannungsquelle
17. Zweite Gleichspannungsquelle
18. Linke Außenwand
19. Alternative Außenwand
20. Solarkraftwerk
21. Tür
22. Lüftungsgitter
23. Boden
24. Teilraum
25. erster elektrischer Schütz
26. zweiter elektrischer Schütz

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Anordnung (1 , 14, 20), aufweisend zumindest eine elektrische Potentialveränderungsvorrichtung (12, 16, 17, 17') zur Veränderung des elektri- sehen Potentials zumindest einer elektrischen Vorrichtung (2, 2', 4, 15,
15') gegenüber Erdpotential, gekennzeichnet durch zumindest eine Technikraumeinrichtung, wobei die elektrische Potentialveränderungsvorrichtung (12, 16, 17, 17') im Betriebszustand zumindest teilweise in der zumindest einen Technikraumeinrichtung (8) angeordnet ist.
2. Anordnung (1 , 14, 20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Technikraumeinrichtung (8) zumindest teilweise als Gebäudeeinrichtung (8) und/oder als verschließbare (21) Einrichtung (8) und/oder an einem zentralen Ort ausgebildet ist.
3. Anordnung (1 , 14, 20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Technikraumeinrichtung (8) der zumindest teilweisen Aufnahme weiterer Komponenten, wie insbesondere von Transformatoreinrichtungen (9) und/oder von Wechselrichtereinrichtun- gen (4, 15, 15') dient.
4. Anordnung (1 , 14, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Technikraumeinrichtung (8) zusätzlich der zumindest teilweisen Aufnahme von zumindest einer Transformatoreinrichtung (9) und von zumindest einer Wechselrichtereinrichtung (4, 15, 15') dient.
5. Anordnung (1 , 14, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest Teile einer Photovoltaikanlage (1 , 14, 20), wie insbesondere zumindest eine Transformatoreinrichtung (9), zumindest eine Wechselrichtereinrichtung (4, 15, 15'), zumindest eine Photo- voltaikzelle (2, 2'), zumindest ein Photovoltaikzellenmodul , zumindest ein Photovoltaikzellenpaneel (2, 2') und/oder zumindest eine vorzugsweise beweglich ausgebildete Halteeinrichtung, insbesondere für zumindest eine Photovoltaikzelle, für zumindest ein Photovoltaikzellenmodul und/oder für zumindest ein Photovoltaikzellenpaneel (2, 2'), bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung als Photovoltaikkraftwerk (1 , 14, 20) ausgebildet ist.
6. Anordnung (1 , 14, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Wechselrichtereinrichtung (4, 15, 15') als galvanisch isolierende Wechselrichtereinrichtung (4) und/oder als galvanisch nichtisolierende Wechselrichtereinrichtung (15, 15') und/oder als zweipha- senwechselstromerzeugende Wechselrichtereinrichtung und/oder drei- phasenwechselstromerzeugende Wechselrichtereinrichtung (4, 15, 15') und/oder als vielphasenwechselstromerzeugende Wechselrichtereinrichtung ausgebildet ist.
7. Anordnung (1 , 14, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Potential zumindest einer negativen Spannungsleitung (3) und/oder zumindest einer positiven Spannungsleitung (3) und/oder zumindest einer Wechselstromspannungsleitung (10) und/oder zumindest einer Nullleiterleitung (7) verändert wird.
8. Anordnung (1 , 14, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest teilweise und/oder zumindest bereichsweise die Größe der Potentialverschiebung veränderlich ist, und insbesondere zeitabhängig, lichtintensitätsabhängig, temperaturabhängig, spannungsabhängig, stromabhängig und/oder in Abhängigkeit von der Steuereingabe über eine Schnittstelleneinrichtung ist.
9. Anordnung (1, 14, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile der Photovoltaikzellen (2, 2'), insbesondere Teile der Photovoltaikzellenmodule und/oder Teile der Photovoltaikzellenpa- neele (2, 2') elektrisch gruppiert sind, derart, dass die einzelnen Gruppen zumindest bereichsweise unterschiedliche Strompfade (6, 6') für den erzeugten Strom aufweisen.
10. Anordnung (1 , 14, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ins- besondere nach Anspruch 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile zumindest eines Wechselrichters (4, 15, 15') benachbart zu zumindest einer Photovoltaikeinrichtung (2, 2') angeordnet sind.
11. Anordnung (1 , 14, 20) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ge- kennzeichnet durch zumindest eine Schaltereinrichtung (25, 26, 26') und/oder zumindest eine Sicherungseinrichtung, wobei bevorzugt zumindest eine elektrische Potentialveränderungsvorrichtung (12, 16, 17, 17') zwischen der zumindest einen Schaltereinrichtung (25, 26, 26') und/oder der zumindest einen Sicherungseinrichtung und zumindest ei- ner elektrischen Vorrichtung (4, 9, 15, 15'), wie insbesondere zumindest einer Transformatoreinrichtung (9) und/oder zumindest einer Wechselrichtereinrichtung (4, 15, 15') angeordnet ist.
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