WO2013007638A2 - Steuersystem für eine spannungssichere photovoltaikanlage - Google Patents

Steuersystem für eine spannungssichere photovoltaikanlage Download PDF

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WO2013007638A2
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photovoltaic
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Uwe Ade
Bernd MOZER
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Robert Bosch Gmbh
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
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    • H01L31/02019—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a control system for a photovoltaic system.
  • the control system has a control device with an input for a photovoltaic module and with an output for connection to an electrical load, in particular an inverter or an energy store for storing electrical energy.
  • the control device has a controllable disconnect switch, in particular a relay or a semiconductor switch.
  • the circuit breaker is connected to the input for the photovoltaic module and to the output and designed to separate the output from the input in response to a control signal received on the input side, in particular the enable signal.
  • the control system preferably has a transmitting unit which is designed to generate the control signal.
  • the controller also includes a receiver for the control signal, the receiver being configured to receive the control signal and to send the control signal to the circuit breaker.
  • the photovoltaic module preferably comprises at least one solar cell, more preferably a plurality of solar cells.
  • a photovoltaic system which in the case of several serially interconnected photovoltaic modules, a voltage of, for example, more than one hundred volts, one thousand volts or generate more than one thousand volts, be separated in the event of a fault or fire from a connected to the output electrical load, in particular an inverter or from an electrical energy storage.
  • a rescuer will use the
  • the circuit breaker is for example a relay or a semiconductor switch.
  • the semiconductor switch is, for example, a thyristor or a transistor, in particular a field-effect transistor.
  • the transmitting unit is also called transmitter in the following.
  • the transmitting unit preferably has a connection for an AC voltage network and is designed to generate the control signal by means of an AC voltage from the AC voltage network.
  • control device is designed to receive a supply voltage from the input of the photovoltaic module.
  • the circuit breaker may be formed to connect the output to the input by means of the circuit breaker in response to the control signal.
  • the circuit breaker for example a relay
  • the output remains connected to the input as long as the control signal is generated.
  • the photovoltaic module is disconnected from the inverter or the energy storage, as far as the control device receives no supply voltage to generate the control signal or the control unit generated by the transmission unit to the circuit breaker, in particular the relay or a Forward semiconductor switch.
  • control device has a control connected to the output controllable switch, in particular an opener and is adapted to short-circuit the output by means of the switch in response to the control signal or to connect low resistance.
  • the photovoltaic modules can be connected without voltage during maintenance or installation, if the photovoltaic cells in the photovoltaic module during maintenance by solar irradiation already generate a photovoltage.
  • a photovoltaic voltage generated by the photovoltaic module can then reach an inverter or connection only after the release signal has been generated.
  • the transmitting unit is designed to be indirectly connected to the output via an electrical line to the inverter or energy storage.
  • the receiver is at least indirectly connected to the output and designed to be
  • Control signal to receive at the output can advantageously serve as a message channel for transmitting the control signal, in particular the enable signal.
  • the control signal is, for example, an alternating signal with a signal frequency which is superimposed on the electrical line which transmits a DC voltage generated by the photovoltaic module to the energy store or inverter, the DC voltage.
  • the receiver is formed for example by a filter, which is designed to separate the alternating signal from the DC voltage and the alternating signal of the control device for activating the
  • the control device has, for example, in a simple case, a signal amplifier which is connected on the input side to the receiver and is connected on the output side to the disconnecting switch.
  • the control system has a processing unit, for example a microprocessor, a microcontroller
  • ASIC Application-Specific-Integrated-Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the processing unit is designed to keep the circuit breaker connected in response to an enable signal, in particular by means of an electrical current which holds the connection between the output and the input and to represent the enable signal, and in dependence on the control signal, in particular in the absence of the control signal to connect the
  • the photovoltaic module can advantageously produce no dangerous output voltage, since the disconnecting switch is preferably open without a control signal.
  • the control system has at least one fire sensor connected to the transmission unit.
  • the fire sensor is preferably designed to detect a fire and to generate an alarm signal depending on the fire.
  • the fire sensor has, for example, a light or radiation barrier which is designed to detect an extinction caused by dust or soot particles for light or electromagnetic radiation and to generate the alarm signal as a function of the detected extinction.
  • the fire sensor has at least one gas sensor, which is designed to detect a gas, for example carbon monoxide, and to generate the alarm signal as a function of the detected gas.
  • the transmitting unit is preferably designed to generate the transmission signal as a function of the alarm signal.
  • the transmitting unit is designed to generate the control signal, in particular enable signal for activating the photovoltaic module and to interrupt or no longer generate depending on the alarm signal.
  • the invention also relates to a photovoltaic system with at least one photovoltaic module and with a control system according to the above-described type.
  • the photovoltaic module preferably comprises the control device and is furthermore preferably connected to the control device.
  • the control device is connected to a housing or frame of the photovoltaic module.
  • control device is accommodated, for example, in a connection box of the photovoltaic module.
  • a dangerous DC voltage generated by the photovoltaic module can be advantageously already applied in the area of the photovoltaic module.
  • taik module for example, be turned off in the range of a roof of a house, or in addition to be short-circuited.
  • the photovoltaic system has an emergency button or emergency switch connected to the transmitting unit.
  • the emergency switch is configured to generate an alarm signal in response to user interaction.
  • the transmitting unit can thus advantageously interrupt the transmission signal, in particular the release signal, or no longer generate it, as a function of an alarm signal generated by a user, and deactivate the at least one photovoltaic module in the manner already described.
  • the output is connected to an energy store for storing electrical energy.
  • the energy store is for example an accumulator, in particular a lead-acid battery or a nickel-containing accumulator.
  • the energy storage device for storing electrical energy is an electrolysis device which is designed to split water into hydrogen and oxygen by means of electrolysis, the electrolysis device being connected to a hydrogen storage device and configured to store the hydrogen produced by electrolysis in the hydrogen storage device.
  • the invention also relates to a method for operating a photovoltaic system, wherein the photovoltaic system comprises at least one photovoltaic module.
  • the photovoltaic system additionally includes a consumer connected to the photovoltaic module, in particular inverters and / or energy storage.
  • an enable signal for operating the photovoltaic system is generated.
  • the release signal is interrupted or no longer generated and the photovoltaic module is disconnected from the inverter, in particular by means of a circuit breaker and in particular by means of a further switch on the output side at least low-ohmic connected or short-circuited.
  • the photovoltaic module in the local area of the module, in particular a module housing, short-circuited and / or disconnected from the energy storage device or consumer.
  • Figure 1 shows an embodiment of a photovoltaic system with a control system, which is designed to switch the photovoltaic system in dependence of a fire voltage;
  • FIG. 2 shows a method for operating a photovoltaic system.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a photovoltaic system 1.
  • the photovoltaic system 1 has a photovoltaic module 3 and a photovoltaic module 5.
  • the photovoltaic modules 3 and 5 are connected in series in this embodiment.
  • the photovoltaic system 1 also has a Steuervorrich- device 7 and a control device 9.
  • the control device 7 is connected to the
  • Photovoltaic module 3 in particular connected to a housing or a connection box of the photovoltaic module 3.
  • the control device 9 is connected to the photovoltaic module 5, in particular a housing of the photovoltaic module 5.
  • the control device 7 has an input 40 and an input 41, wherein the inputs 40 and 41 are connected to the photovoltaic module, in particular to electrical terminals for receiving photovoltaically generated current.
  • the control device 9 has an input 44 and an input 45, which are each connected to the photovoltaic module 5.
  • the control device 7 has a disconnect switch 10, which is designed to be controllable.
  • the circuit breaker 10 connects the input 40 with a
  • the control device 7 also has a processing unit 18.
  • the processing unit 18 is connected to the input 40 and the input 41 for receiving a supply voltage of the processing unit 18.
  • the processing unit 18 is also connected on the input side via a connecting line 58 to a receiver 22.
  • the processing unit 18 is connected via a connecting line 60 on the output side to a control terminal of a switch 14, in this exemplary embodiment of a short-circuit switch.
  • the short-circuit switch 14 has a switching path, which is connected with a first connection to the output 42 and with a second connection to an output 43 of the control device 7.
  • the switch 14 is designed to separate the outputs 42 and 43 in dependence on a control signal received via the connecting line 60. In the case of no received control signal, the switch 14 is designed to connect the outputs 42 and 43 with each other.
  • the switch 14 is formed in this embodiment as an opener. Also conceivable is an embodiment as a closing switch.
  • the processing unit 18 is connected on the output side via a connecting line 59 to a control terminal of the disconnector 10.
  • the disconnecting switch 10 is designed to connect the input 40 to the output 42 as a function of a control signal received via the connecting line 59.
  • the input 40 and the output 42 In this embodiment, in the case of no control signal received via the connection line 59 are electrically separated from each other.
  • the photovoltaic system 1 also has a transmitter 25.
  • the transmitter 25 is connected on the input side via a connecting line 56 to an emergency switch 29 and is designed to receive an alarm signal generated by the emergency switch via the connecting line 56.
  • the transmitter 25 is also connected via a connecting line 55 on the input side to a fire sensor 27.
  • the fire sensor 27 is designed to detect flue gas and to generate an alarm signal as a function of the detected flue gas and to send this on the output side via the connecting line 55 to the transmitter 25.
  • the transmitter 25 is designed to generate, depending on the alarm signal received via the connecting line 56 and / or via the connecting line 55, a radio signal 70 representing a control signal and to send this to the receiver 22.
  • the transmitter 25 is connected in this embodiment via a connection line 66 to an input 48 of an inverter 30 as a consumer.
  • the transmitter 25 is connected to an AC voltage network, for example, and is designed to generate the control signal, in particular the enable signal, from the AC voltage network by means of an AC voltage.
  • connection of the transmitter 25 to an energy store for example an electrolysis device or an accumulator.
  • the input 48 is connected via an electrical line 50 to the output 42.
  • the transmitter 25 is designed to generate the control signal - in the case of no alarm signal received from the fire sensor 27 or the alarm button 29 - as an enable signal and via the connecting line 66, further via the input 48, the electrical line 50 and the output 42 to send the control device 7.
  • the control device 7 is designed to receive the enable signal at the output 42.
  • the receiver 22 may receive the enable signal from the output 42 via the disconnect switch 14, which is closed without a control signal, and further via the connection line 64.
  • Receiver 22 may, depending on the received enable signal, which is formed for example by a high-frequency signal, generate a control signal corresponding to the enable signal and send it via the connecting line 58 to the processing unit 18.
  • the receiver 22 has, for example, a filter, which on the line 50 from the transmitter 25th modulated release signal can separate from a DC voltage generated by the photovoltaic module 3.
  • the processing unit 18 is designed to generate a control signal for closing the circuit breaker 10 in response to the input side via the connecting line 58 received control signal and to send it via the connecting line 59 to the control terminal of the circuit breaker 10.
  • the processing unit 18 can also generate a control signal for opening the switch 14 as a function of the control signal received on the input side and send it via the connecting line 60 to the control terminal of the switch 14.
  • the receiver 22 has - as an alternative to the connecting line 64 or in addition to it - an antenna 32 and is designed to receive via the antenna 32, a control signal representing the radio signal 70, which represents the enable signal.
  • the transmitter 25 has alternatively to the connecting line 66 or in addition to an antenna 35 and is designed to emit a radio signal 70 via the antenna 35, which represents the enable signal.
  • the transmitter 25 can no longer generate an enable signal depending on the alarm signal received from the fire sensor 27, after previously having generated an enable signal without the alarm signal.
  • the variant with the signaling of the fire on the enable signal is safer, however, since damage to the transmitter unit by a fire in case of power failure or shutdown of the transmitter unit supplying energy supply network, the photovoltaic modules are disabled in the absence of enable signal.
  • the photovoltaic module 5 is connected to the photovoltaic module 3 in series to one
  • the output 43 of the control device 7 is connected to an output 46 of the control device 9.
  • the control device 9 is constructed in accordance with the control device 7.
  • the circuit breaker 12 corresponds to the circuit breaker 10
  • a switch 16 in this embodiment, a controllable opener
  • the switch 14 a processing unit 20th corresponds to the processing unit 18
  • a receiver 24 corresponds to the receiver 22.
  • the receiver 24 is connected via a connecting line 65 to the input 45, which is connected to an output 47 of the control device 9.
  • the processing unit 20 is connected via a connecting line 62 to the control terminal of the switch 16, and via a connecting line 61 to the control terminal of the circuit breaker 12.
  • the receiver 24 is connected to the processing unit 20 via a connection line 63.
  • the receiver 24 has an antenna 34, which corresponds to the antenna 32 of the receiver 22.
  • the receiver 24 can receive the radio signal 70 via the antenna 34.
  • the photovoltaic modules 3 and 5 can thus receive the release signal by means of the receivers 22 and 24, and in the event of an alarm signal generated by the fire sensor 27 or the alarm button 29, the release signal interrupt or no longer generate and so the photovoltaic module 3 and Short-circuit the photovoltaic module 5 by means of the switches 14 or 16 and by means of the disconnectors 10 and 12 from the inverter
  • the photovoltaic system has in this embodiment, a circuit breaker 36, which connects an output of the inverter 30 via a further safety switch 37 with a phase L of an AC voltage network.
  • the inverter 30 is connected via a connecting line 54 to a neutral conductor N of the alternating voltage network.
  • the circuit breaker 36 has a control input and is connected to the control input to the transmitter 25.
  • the transmitter 25 is formed in this embodiment, depending on the input side received alarm signal to first generate a control signal to open the circuit breaker 36, and then terminate the generation of the enable signal. This advantageously ensures that the photovoltaic module 3 is disconnected from the output 42 without load.
  • the photovoltaic module 5 is thereby advantageously separated by means of the circuit breaker 12 load-free from the output 46.
  • the output 47 of the control device 9 is connected by means of a connecting line 53 to an input 49 of the inverter 30.
  • the string comprising two photovoltaic modules connected in series, namely the photovoltaic modules 3 and 5, is connected to the inverter 30 via the inputs 48 and 49.
  • control devices 7 and 9 each have, for example, a DC-DC converter which is embodied, one of the photovoltaic module 3 or the photovoltaic module, respectively.
  • taik module 5 to be generated in such a way that a current which can be output by the control devices 7 and 9, is the same.
  • the processing unit 18 is no longer supply voltage available. Despite concern of a release signal, the processing unit
  • the circuit breaker 10 separates in this case, the photovoltaic module from the string, the switch 14 is closed without the control signal and connects the output 42 to the output 43.
  • the other photovoltaic modules contained in the string in this embodiment the photovoltaic module
  • the output 43 can be connected to the input 49 via a connecting line 51 (shown by dashed lines).
  • the receivers 22 and 24 are each - formed by means of an additional transmitter - as a transceiver.
  • the transmitter 25 is also in this embodiment by means of another receiver as
  • the processing unit 18 may, for example, be connected to a temperature sensor connected to the photovoltaic module 3.
  • the processing unit 18 is designed to receive from the temperature sensor a temperature signal which represents the module temperature and to transmit this to the transceiver 22 formed in this exemplary embodiment.
  • the transceiver 22 may convert the temperature signal into a radio signal and send it to the transceiver 25.
  • the transceiver 25 can, for example, evaluate the temperature signal according to the alarm signal and no longer generate the enable signal as a function of the temperature signal.
  • the photovoltaic modules, in particular the Temperature sensor of the photovoltaic module can thus detect a malfunction of the photovoltaic module and prevent further increase in temperature of the photovoltaic module.
  • the processing unit 18 regardless of the enable signal - open the disconnect switch 10 and open the switch 14, so that the photovoltaic module 5 can continue to generate electricity.
  • the processing unit 10 may detect, for example, in addition to the temperature signal generated by the photovoltaic module 3 at the input 40 and the input 41 voltage and generate a voltage signal - for example by means of an analog-to-digital converter - and this to the
  • Transceiver 22 send.
  • the transceiver 22 can generate a corresponding radio signal and send it to the transceiver 25, which can receive the radio signal.
  • the transceiver 25 is designed, for example, as a function of the module voltage signals received via the radio signals of the transceivers 22 and 24, for controlling the aforementioned DC-DC signals.
  • the output current of the photovoltaic modules can be regulated and matched to one another.
  • Power supply is fed to which the inverter 30 is connected for feeding.
  • the power supply of the transmitter 25 can then take place depending on the alarm signal of the fire detector 27 or by a remote shutdown of a power grid - for example, by a local network operator or energy provider.
  • the transmitter can not switch off the network
  • FIG. 2 shows, in a method for operating a photovoltaic system, wherein the photovoltaic system has at least one photovoltaic module and a load connected to the photovoltaic module, in particular an inverter and / or
  • Energy storage includes.
  • a step 70 the photovoltaic module by means of a short-circuit switch, in particular a controllable opener, at least nie- derohmig connected or short-circuited, and separated by a circuit breaker from a consumer.
  • a short-circuit switch in particular a controllable opener
  • an enable signal is generated and, depending on the enable signal, the disconnect switch is closed and the short-circuit switch is opened.
  • the photovoltaic module can deliver photovoltaically generated charge carriers from the solar irradiation to the inverter or energy storage.
  • the enable signal is generated, for example, by means of an AC voltage of an AC network.
  • an alarm signal is generated as a function of a fire and the load is disconnected from the photovoltaic module or switched without load. It is also conceivable to switch off an AC voltage of a power grid connected to the inverter by an energy supplier, so that no release signal can be generated more.
  • a step 76 the photovoltaic module is disconnected from the inverter, in particular by means of a circuit breaker, after the load has been switched without load or disconnected from the photovoltaic module in step 70.
  • the photovoltaic module is connected on the output side, in particular by means of a further switch, in particular a controllable opener, in the local area of the module, in particular a module housing, at least low-impedance or short-circuited.
  • an acknowledgment signal is generated, which represents a voltage-free of the photovoltaic system.
  • an activated in response to the confirmation signal flashing light by means of, for example, green light a rescuer signal widely visible that the photovoltaic system is de-energized. The rescuer can then safely extinguish the fire with extinguishing water, without receiving an electric shock.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine Photovoltaik-Anlage. Das Steuersystem weist eine Steuervorrichtung mit einem Eingang für ein Photovoltaik-Modul und mit einem Ausgang zum Verbinden mit einem elektrischen Verbraucher, insbesondere Wechselrichter oder einem Energiespeicher zum Speichern elektrischer Energie auf. Die Steuervorrichtung weist einen steuerbar ausgebildeten Trennschalter, insbesondere einen Relais oder einen Halbleiterschalter auf. Der Trennschalter ist mit dem Eingang für das Photovoltaik-Modul und mit dem Ausgang verbunden und ausgebildet, in Abhängigkeit eines eingangsseitig empfangenen Steuersignals, insbesondere Freigabesignals, den Ausgang vom Eingang zu trennen. Das Steuersystem weist eine Sendeeinheit auf, welche ausgebildet ist, das Steuersignal zu erzeugen. Die Steuervorrichtung weist auch einen Empfänger für das Steuersignal auf, wobei der Empfänger ausgebildet ist, das Steuersignal zu empfangen und das Steuersignal an den Trennschalter zu senden.

Description

Beschreibung
Titel
Steuersystem für eine spannungssichere Photovoltaikanlage
Stand der Technik
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine Photovoltaik-Anlage. Das Steuersystem weist eine Steuervorrichtung mit einem Eingang für ein Photovoltaik- Modul und mit einem Ausgang zum Verbinden mit einem elektrischen Verbraucher, insbesondere Wechselrichter oder einem Energiespeicher zum Speichern elektrischer Energie auf. Die Steuervorrichtung weist einen steuerbar ausgebildeten Trennschalter, insbesondere einen Relais oder einen Halbleiterschalter auf. Der Trennschalter ist mit dem Eingang für das Photovoltaik-Modul und mit dem Ausgang verbunden und ausgebildet, in Abhängigkeit eines eingangsseitig empfangenen Steuersignals, insbesondere Freigabesignals, den Ausgang vom Eingang zu trennen. Das Steuersystem weist bevorzugt eine Sendeeinheit auf, welche ausgebildet ist, das Steuersignal zu erzeugen. Die Steuervorrichtung weist auch einen Empfänger für das Steuersignal auf, wobei der Empfänger ausgebildet ist, das Steuersignal zu empfangen und das Steuersignal an den Trennschalter zu senden. Das Photovoltaik-Modul umfasst bevorzugt wenigstens eine Solarzelle, weiter bevorzugt eine Mehrzahl von Solarzellen.
Durch das so ausgebildete Steuersystem kann eine Photovoltaik-Anlage, welche im Falle mehrerer seriell miteinander verschalteter Photovoltaik-Module eine Spannung von beispielsweise mehr als einhundert Volt, eintausend Volt oder mehr als eintausend Volt erzeugen kann, im Falle eines Fehlers oder eines Brandes von einem mit dem Ausgang verbundenen elektrischen Verbraucher, insbesondere einem Wechselrichter oder von einem elektrischen Energiespeicher getrennt werden. Im Falle eines Brandes kann so vorteilhaft verhindert wer- den, dass beim Löschen des Brandes mit Löschwasser ein Retter über das
Löschwasser einen elektrischen Schlag erhält.
Der Trennschalter ist beispielsweise ein Relais oder ein Halbleiterschalter. Der Halbleiterschalter ist beispielsweise ein Thyristor oder ein Transistor, insbesondere Feldeffekt-Transistor.
Die Sendeeinheit wird im Folgenden auch Sender genannt.
Die Sendeeinheit weist bevorzugt einen Anschluss für ein Wechselspannungsnetz auf und ist ausgebildet, das Steuersignal mittels einer Wechselspannung aus dem Wechselspannungsnetz zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung ausgebildet, eine Versorgungsspannung von dem Eingang des Photovoltaik-Moduls zu erhalten.
Dadurch braucht vorteilhaft keine gesonderte Energieversorgung zum Betreiben der Steuervorrichtung vorhanden sein. Weiter vorteilhaft kann der Trennschalter ausgebildet sein, in Abhängigkeit des Steuersignals den Ausgang mit dem Eingang mittels des Trennschalters zu verbinden. Wenn der Trennschalter, bei- spielsweise ein Relais, das Steuersignal empfängt, so bleibt der Ausgang mit dem Eingang verbunden, solange das Steuersignal erzeugt wird. Im Falle eines Ausfalls des Photovoltaik-Moduls wird das Photovoltaik-Modul von dem Wechselrichter oder dem Energiespeicher getrennt, insoweit die Steuervorrichtung keine Versorgungsspannung mehr erhält, um das Steuersignal zu erzeugen oder das von der Sendeeinheit erzeugte Steuersignal an den Trennschalter, insbesondere das Relais oder einen Halbleiterschalter weiterzuleiten.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Steuersystems weist die Steuervorrichtung einen mit dem Ausgang verbundenen steuerbar ausgebildeten Schalter, insbesondere einen Öffner auf und ist ausgebildet, den Ausgang mittels des Schalters in Abhängigkeit des Steuersignals kurzzuschließen oder niederohmig zu verbinden. Dadurch kann vorteilhaft ein Photovoltaik-Modul in einem String umfassend wenigstens zwei oder mehrere Photovoltaik-Module im Fehlerfall ü- berbrückt werden, so dass die übrigen Module des Strings noch eine Ausgangsspannung generieren können. Dadurch kann weiter vorteilhaft im Falle eines Brandes im Bereich des wenigstens einen Photovoltaik-Moduls, welches beispielsweise auf einem Dach eines Hauses angebracht ist, ein Retter nicht durch einen elektrischen Schlag gefährdet werden, da eine mittels Solarstrahlung erzeugte Photospannung auch bei einem durch Defekt kurzgeschlossenen Trenn- Schalter nicht am Ausgang des Photovoltaik-Moduls anliegen kann.
Weiter vorteilhaft können die Photovoltaik-Module bei einer Wartung oder Montage spannungslos angeschlossen werden, wenn die Photovoltaikzellen im Photovoltaik-Modul während der Wartung durch Solarbestrahlung bereits eine Photospannung generieren. Vorteilhaft kann so erst nach Erzeugen des Freigabesig- nals eine von dem Photovoltaik-Modul erzeugte Photospannung an einen Wechselrichter oder Anschluss gelangen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sendeeinheit ausgebildet, über eine elektrische Leitung zum Wechselrichter oder Energiespeicher mittelbar mit dem Ausgang verbunden zu werden. Der Empfänger ist in dieser Ausführungs- form mit dem Ausgang mindestens mittelbar verbunden und ausgebildet, das
Steuersignal am Ausgang zu empfangen. So kann vorteilhaft die elektrische Verbindungsleitung von der Steuervorrichtung bis hin zum Wechselrichter oder E- nergiespeicher als Nachrichtenkanal zum Übertragen des Steuersignals, insbesondere Freigabesignals dienen.
Das Steuersignal ist beispielsweise ein Wechselsignal mit einer Signalfrequenz, welches auf der elektrischen Leitung, die eine Gleichspannung, generiert durch das Photovoltaik-Modul zum Energiespeicher oder Wechselrichter überträgt, der Gleichspannung überlagert wird. Der Empfänger ist beispielsweise durch ein Filter gebildet, welches ausgebildet ist, das Wechselsignal von der Gleichspannung zu trennen und das Wechselsignal der Steuervorrichtung zum Aktivieren des
Trennschalters zur Verfügung zu stellen. Die Steuervorrichtung weist dazu beispielsweise in einem einfachen Falle einen Signalverstärker auf, welcher ein- gangsseitig mit dem Empfänger verbunden ist und ausgangsseitig mit dem Trennschalter verbunden ist. Beispielsweise weist das Steuersystem eine Verar- beitungseinheit auf, beispielsweise ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller, ein
ASIC (Application-Specific-Integrated-Circuit) oder ein FPGA (FPGA = Field- Programmable-Gate-Array), welche ausgebildet ist, das Steuersignal, insbesondere Freigabesignal vom Empfänger zu empfangen und ein dementsprechendes Steuersignal zu erzeugen und an den Trennschalter zu senden, um den Trenn- Schalter zum Trennen des Ausgangs vom Eingang zu aktivieren. Vorzugsweise ist die Verarbeitungseinheit ausgebildet, den Trennschalter in Anhängigkeit eines Freigabesignals, insbesondere mittels eines die Verbindung zwischen dem Ausgang und dem Eingang haltenden, das Freigabesignal repräsentierenden elektrischen Stromes verbunden zu halten, und in Abhängigkeit des Steuersignals, ins- besondere beim Fehlen des Steuersignals, den Strom zum Verbinden des
Trennschalters abzuschalten, sodass der Trennschalter im stromlosen Zustand den Ausgang vom Eingang trennt. Dadurch kann vorteilhaft im Falle eines defekten Photovoltaik-Moduls oder einer defekten Steuervorrichtung das Photovoltaik- Modul keine gefährliche Ausgangsspannung erzeugen, da der Trennschalter oh- ne ein Steuersignal bevorzugt geöffnet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Steuersystem wenigstens einen mit der Sendeeinheit verbundenen Brandsensor auf. Der Brandsensor ist bevorzugt ausgebildet, einen Brand zu erfassen und in Abhängigkeit des Brandes ein Alarmsignal zu erzeugen. Der Brandsensor weist beispielsweise eine Licht- oder Strahlungsschranke auf, welche ausgebildet ist, eine durch Staub- oder Rußpartikel verursachte Extinktion für Licht oder elektromagnetische Strahlung zu erfassen und in Abhängigkeit der erfassten Extinktion das Alarmsignal zu erzeugen. In einer anderen Ausführungsform weist der Brandsensor wenigstens einen Gassensor auf, welcher ausgebildet ist, ein Gas, beispielsweise Kohlenmonoxid zu erfassen und das Alarmsignal in Abhängigkeit des erfassten Gases zu erzeugen.
Die Sendeeinheit ist bevorzugt ausgebildet, in Abhängigkeit des Alarmsignals das Sendesignal zu erzeugen. Bevorzugt ist die Sendeeinheit ausgebildet, das Steuersignal, insbesondere Freigabesignal zum Aktivieren des Photovoltaik- Moduls zu erzeugen und in Abhängigkeit des Alarmsignals zu unterbrechen oder nicht mehr zu erzeugen.
Die Erfindung betrifft auch eine Photovoltaik-Anlage mit wenigstens einem Pho- tovoltaik-Modul und mit einem Steuersystem gemäß der vorbeschriebenen Art. Das Photovoltaik-Modul umfasst bevorzugt die Steuervorrichtung und ist weiter bevorzugt mit der Steuervorrichtung verbunden. Beispielsweise ist die Steuervor- richtung mit einem Gehäuse oder Rahmen des Photovoltaik-Moduls verbunden.
Dazu ist die Steuervorrichtung beispielsweise in einer Anschlussbox des Photovoltaik-Moduls aufgenommen.
So kann vorteilhaft im Falle eines Alarmsignals und eines vom Sender nicht mehr erzeugten Steuersignals, insbesondere Freigabesignals, eine vom Photovoltaik- Modul generierte gefährliche Gleichspannung bereits im Bereich des Photovol- taik-Moduls, beispielsweise im Bereich eines Daches eines Hauses abgeschaltet werden, oder zusätzlich kurzgeschlossen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Photovoltaik-Anlage einen mit der Sendeeinheit verbundenen Nottaster oder Notschalter auf. Der Notschalter ist ausgebildet, in Abhängigkeit einer Benutzerinteraktion ein Alarmsignal zu erzeugen. Die Sendeeinheit kann so vorteilhaft in Abhängigkeit eines von einem Benutzer erzeugten Alarmsignals das Sendesignal, insbesondere Freigabesignal unterbrechen oder nicht mehr erzeugen und das wenigstens eine Photovoltaik- Modul in bereits beschriebener Weise zu deaktivieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ausgang mit einem Energiespeicher zum Speichern elektrischer Energie verbunden. Der Energiespeicher ist beispielsweise ein Akkumulator, insbesondere ein Bleiakkumulator oder ein ni- ckelhaltiger Akkumulator. In einer anderen Ausführungsform ist der Energiespeicher zum Speichern elektrischer Energie eine Elektrolysevorrichtung, welche ausgebildet ist, Wasser mittels Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten, wobei die Elektrolysevorrichtung mit einem Wasserstoffspeicher verbunden und ausgebildet ist, den mittels Elektrolyse erzeugten Wasserstoff in dem Wasserstoffspeicher abzuspeichern.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Photovoltaik- Anlage, wobei die Photovoltaikanlage wenigstens ein Photovoltaik-Modul um- fasst. Bevorzugt umfasst die Photovoltaikanlage zusätzlich einen mit dem Photovoltaik-Modul verbundenen Verbraucher, insbesondere Wechselrichter und/oder Energiespeicher. Bei dem Verfahren wird ein Freigabesignal zum Betreiben der Photovoltaikanlage erzeugt. In Abhängigkeit eines Brandes wird das Freigabe- signal unterbrochen oder nicht mehr erzeugt und das Photovoltaik-Modul insbesondere mittels eines Trennschalters von dem Wechselrichter getrennt und insbesondere mittels eines weiteren Schalters ausgangsseitig wenigstens nieder- ohmig verbunden oder kurzgeschlossen. Weiter bevorzugt wird das Photovoltaik- Modul im örtlichen Bereich des Moduls, insbesondere eines Modulgehäuses, kurzgeschlossen und/oder von dem Energiespeicher oder Verbraucher getrennt.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Photovoltaik-Anlage mit einem Steuersystem, welches ausgebildet ist, die Photovoltaikanlage in Abhängigkeit eines Brandes spannungslos zu schalten;
Figur 2 zeigt ein Verfahren zum Betreiben einer Photovoltaikanlage. Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Photovoltaik-Anlage 1. Die Photo- voltaik-Anlage 1 weist ein Photovoltaik-Modul 3 und ein Photovoltaik-Modul 5 auf. Die Photovoltaik-Module 3 und 5 sind in diesem Ausführungsbeispiel seriell miteinander geschaltet. Die Photovoltaik-Anlage 1 weist auch eine Steuervorrich- tung 7 und eine Steuervorrichtung 9 auf. Die Steuervorrichtung 7 ist mit dem
Photovoltaik-Modul 3, insbesondere mit einem Gehäuse oder einer Anschlussbox des Photovoltaik-Moduls 3 verbunden. Die Steuervorrichtung 9 ist mit dem Photovoltaik-Modul 5, insbesondere einem Gehäuse des Photovoltaik-Moduls 5 verbunden. Die Steuervorrichtung 7 weist einen Eingang 40 und einen Eingang 41 auf, wobei die Eingänge 40 und 41 mit dem Photovoltaik-Modul, insbesondere mit elektrischen Anschlüssen zum Empfangen von Photovoltaisch generiertem Strom verbunden sind. Die Steuervorrichtung 9 weist einen Eingang 44 und einen Eingang 45 auf, welche jeweils mit dem Photovoltaik-Modul 5 verbunden sind. Die Steuervorrichtung 7 weist einen Trennschalter 10 auf, welcher steuer- bar ausgebildet ist. Der Trennschalter 10 verbindet den Eingang 40 mit einem
Ausgang 42 der Steuervorrichtung 7. Die Steuervorrichtung 7 weist auch eine Verarbeitungseinheit 18 auf. Die Verarbeitungseinheit 18 ist mit dem Eingang 40 und dem Eingang 41 zum Empfangen einer Versorgungsspannung der Verarbeitungseinheit 18 verbunden. Die Verarbeitungseinheit 18 ist auch eingangsseitig über eine Verbindungsleitung 58 mit einem Empfänger 22 verbunden. Die Verarbeitungseinheit 18 ist über eine Verbindungsleitung 60 ausgangsseitig mit einem Steueranschluss eines Schalters 14, in diesem Ausführungsbeispiel eines Kurzschlussschalters verbunden. Der Kurzschlussschalter 14 weist eine Schaltstrecke auf, welche mit einem ersten Anschluss mit dem Ausgang 42 und mit einem zweiten Anschluss mit einem Ausgang 43 der Steuervorrichtung 7 verbunden ist.
Der Schalter 14 ist ausgebildet, die Ausgänge 42 und 43 in Abhängigkeit eines über die Verbindungsleitung 60 empfangenen Steuersignals voneinander zu trennen. Im Falle keines empfangenen Steuersignals ist der Schalter 14 ausgebildet, die Ausgänge 42 und 43 miteinander zu verbinden. Der Schalter 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Öffner ausgebildet. Denkbar ist auch eine Ausführungsform als schließender Schalter. Die Verarbeitungseinheit 18 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 59 mit einem Steueranschluss des Trennschalters 10 verbunden. Der Trennschalter 10 ist ausgebildet, in Abhängigkeit eines über die Verbindungsleitung 59 empfangenen Steuersignals den Ein- gang 40 mit dem Ausgang 42 zu verbinden. Der Eingang 40 und der Ausgang 42 sind in diesem Ausführungsbeispiel im Falle keines über die Verbindungsleitung 59 empfangenen Steuersignals voneinander elektrisch getrennt.
Die Photovoltaik-Anlage 1 weist auch einen Sender 25 auf. Der Sender 25 ist eingangsseitig über eine Verbindungsleitung 56 mit einem Notschalter 29 ver- bunden und ist ausgebildet, über die Verbindungsleitung 56 ein von dem Notschalter erzeugtes Alarmsignal zu empfangen. Der Sender 25 ist auch über eine Verbindungsleitung 55 eingangsseitig mit einem Brandsensor 27 verbunden. Der Brandsensor 27 ist ausgebildet, Rauchgas zu erfassen und in Abhängigkeit des erfassten Rauchgases ein Alarmsignal zu erzeugen und dieses ausgangsseitig über die Verbindungsleitung 55 an den Sender 25 zu senden. Der Sender 25 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des über die Verbindungsleitung 56 und/oder über die Verbindungsleitung 55 empfangenen Alarmsignals ein ein Steuersignal repräsentierendes Funksignal 70 zu erzeugen und dieses an den Empfänger 22 zu senden. Der Sender 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel über eine Verbin- dungsleitung 66 mit einem Eingang 48 eines Wechselrichters 30 als Verbraucher verbunden. Der Sender 25 ist beispielsweise mit einem Wechselspannungsnetz verbunden und ist ausgebildet, das das Steuersignal, insbesondere Freigabesignal mittels einer Wechselspannung aus dem Wechselspannungsnetz zu erzeugen.
Denkbar ist auch der Anschluss des Senders 25 an einen Energiespeicher, beispielsweise eine Elektrolysevorrichtung oder einen Akkumulator.
Der Eingang 48 ist über eine elektrische Leitung 50 mit dem Ausgang 42 verbunden. Der Sender 25 ist ausgebildet, das Steuersignal - im Falle keines von dem Brandsensor 27 oder der Alarmtaste 29 empfangenen Alarmsignals -als Freiga- besignal zu erzeugen und über die Verbindungsleitung 66, weiter über den Eingang 48, die elektrische Leitung 50 und den Ausgang 42 an die Steuervorrichtung 7 zu senden. Die Steuervorrichtung 7 ist ausgebildet, das Freigabesignal am Ausgang 42 zu empfangen. Der Empfänger 22 kann das Freigabesignal vom Ausgang 42 über den - ohne ein Steuersignal beaufschlagt geschlossenen - Trennschalter 14, und weiter über die Verbindungsleitung 64 empfangen. Der
Empfänger 22 kann in Abhängigkeit des empfangenen Freigabesignals, welches beispielsweise durch ein Hochfrequenz-Signal gebildet ist, ein dem Freigabesignal entsprechendes Steuersignal erzeugen und dieses über die Verbindungsleitung 58 an die Verarbeitungseinheit 18 senden. Der Empfänger 22 weist dazu beispielsweise ein Filter auf, welches das auf die Leitung 50 vom Sender 25 aufmodulierte Freigabesignal von einer vom Photovoltaik-Modul 3 erzeugten Gleichspannung trennen kann.
Die Verarbeitungseinheit 18 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des eingangsseitig über die Verbindungsleitung 58 empfangenen Steuersignals ein Steuersignal zum Schließen des Trennschalters 10 zu erzeugen und dieses über die Verbindungsleitung 59 an den Steueranschluss des Trennschalters 10 zu senden. Die Verarbeitungseinheit 18 kann auch in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangenen Steuersignals ein Steuersignal zum öffnen des Schalters 14 erzeugen und dieses über die Verbindungsleitung 60 an den Steueranschluss des Schalters 14 senden.
Der Empfänger 22 weist - alternativ zur Verbindungsleitung 64 oder zusätzlich dazu - eine Antenne 32 auf und ist ausgebildet, über die Antenne 32 ein das Steuersignal repräsentierendes Funksignal 70 zu empfangen, welches das Freigabesignal repräsentiert. Der Sender 25 weist alternativ zur Verbindungsleitung 66 oder zusätzlich dazu eine Antenne 35 auf und ist ausgebildet, über die Antenne 35 ein Funksignal 70 abzustrahlen, welches das Freigabesignal repräsentiert. Der Sender 25 ist beispielsweise ausgebildet, das Funksignal 70 gemäß einem DECT-Standard (DECT = Digital Enhanced Cordless Telecommunications), einem ZigBee-Standard oder einem Bluetooth-Standard zu erzeugen.
Wenn der Brandsensor 27 ein Feuer detektiert, so kann der Sender 25 in Abhängigkeit des vom Brandsensor 27 empfangenen Alarmsignals kein Freigabesignal mehr erzeugen, nachdem zuvor ohne das Alarmsignal ein Freigabesignal erzeugt wurde. Denkbar ist auch eine aktive Signalisierung eines Brandes an die Steuervorrichtung 7, bei der das Steuersignal erzeugt wird, wenn das Alarmsig- nal vorliegt. Die Variante mit der Signalisierung des Brandes über das Freigabesignal ist jedoch sicherer, da bei einer Beschädigung der Sendeeinheit durch einen Brand, bei Stromausfall oder Abschaltung eines die Sendeeinheit mit Energie versorgenden Versorgungsnetzes die Photovoltaik-Module bei fehlendem Freigabesignal deaktiviert werden.
Das Photovoltaik-Modul 5 ist mit dem Photovoltaik-Modul 3 seriell zu einem
String geschaltet. Dazu ist der Ausgang 43 der Steuervorrichtung 7 mit einem Ausgang 46 der Steuervorrichtung 9 verbunden. Die Steuervorrichtung 9 ist entsprechend der Steuervorrichtung 7 aufgebaut. Dabei entspricht der Trennschalter 12 dem Trennschalter 10, ein Schalter 16, in diesem Ausführungsbeispiel ein steuerbar ausgebildeter Öffner, dem Schalter 14, eine Verarbeitungseinheit 20 entspricht der Verarbeitungseinheit 18, ein Empfänger 24 entspricht dem Empfänger 22. Der Empfänger 24 ist über eine Verbindungsleitung 65 mit dem Eingang 45 verbunden, welcher mit einem Ausgang 47 der Steuervorrichtung 9 verbunden ist. Die Verarbeitungseinheit 20 ist über eine Verbindungsleitung 62 mit dem Steueranschluss des Schalters 16, und über eine Verbindungsleitung 61 mit dem Steueranschluss des Trennschalters 12 verbunden. Der Empfänger 24 ist über eine Verbindungsleitung 63 mit der Verarbeitungseinheit 20 verbunden. Der Empfänger 24 weist eine Antenne 34 auf, welche der Antenne 32 des Empfängers 22 entspricht. Der Empfänger 24 kann über die Antenne 34 das Funksignal 70 empfangen. Die Photovoltaik-Module 3 und 5 können somit mittels der Empfänger 22 und 24 das Freigabesignal empfangen, und im Falle eines Alarmsignals, erzeugt vom Brandsensor 27 oder von der Alarmtaste 29, das Freigabesignal unterbrechen oder nicht mehr erzeugen und so das Photovoltaik-Modul 3 beziehungsweise das Photovoltaik-Modul 5 mittels der Schalter 14 beziehungswei- se 16 kurzschließen und mittels der Trennschalter 10 und 12 vom Wechselrichter
30 trennen. Die Photovoltaik-Anlage weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Trennschalter 36 auf, welcher einen Ausgang des Wechselrichters 30 über einen weiteren Sicherungsschalter 37 mit einer Phase L eines Wechselspannungsnetzes verbindet. Der Wechselrichter 30 ist über eine Verbindungsleitung 54 mit ei- nem Nulleiter N des Wechselspannungsnetzes verbunden.
Der Trennschalter 36 weist einen Steuereingang auf und ist mit dem Steuereingang mit dem Sender 25 verbunden. Der Sender 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangenen Alarmsignals zuerst ein Steuersignal zum öffnen des Trennschalters 36 zu erzeugen, und anschließend das Erzeugen des Freigabesignals zu beenden. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass das Photovoltaik-Modul 3 ohne Last von dem Ausgang 42 getrennt wird. Das Photovoltaik-Modul 5 wird dadurch vorteilhaft mittels des Trennschalters 12 lastfrei vom Ausgang 46 getrennt. Der Ausgang 47 der Steuervorrichtung 9 ist mittels einer Verbindungsleitung 53 mit einem Eingang 49 des Wechselrichters 30 verbunden. So ist der String, umfassend zwei seriell miteinander verschaltete Photovoltaik-Module, nämlich die Photovoltaik-Module 3 und 5, über die Eingänge 48 und 49 mit dem Wechselrichter 30 verbunden.
Die Steuervorrichtungen 7 und 9 weisen jeweils beispielsweise zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Komponenten einen DC-DC-Wandler auf, welcher ausge- bildet ist, eine von dem Photovoltaik-Modul 3 beziehungsweise dem Photovol- taik-Modul 5 erzeugte Spannung derart zu wandeln, dass ein Strom, welcher von den Steuervorrichtungen 7 und 9 ausgegeben werden kann, gleich ist. Zusätzlich dazu kann der DC-DC-Wandler einen MPP-Tracker aufweisen (MPP = Maximum Power Point), welcher ausgebildet ist, einen das Photovoltaik-Modul belastenden elektrischen Lastwiderstand derart zu erzeugen, dass - gemäß einer Strom-
Spannungs-Kennlinie des Photovoltaik-Moduls erzeugte elektrische Leistung maximal ist.
Wenn beispielsweise das Photovoltaik-Modul 3 wegen eines Defekts ausfällt, so steht auch der Verarbeitungseinheit 18 keine Versorgungsspannung mehr zur Verfügung. Trotz Anliegen eines Freigabesignals kann die Verarbeitungseinheit
18 kein Steuersignal mehr für den Trennschalter 10 oder den Schalter 14 erzeugen. Der Trennschalter 10 trennt in diesem Fall das Photovoltaik-Modul von dem String, wobei der Schalter 14 ohne das Steuersignal geschlossen wird und den Ausgang 42 mit dem Ausgang 43 verbindet. Die weiteren in dem String enthalte- nen Photovoltaik-Module, in diesem Ausführungsbeispiel das Photovoltaik-Modul
5, kann dann weiterhin Solarstrom generieren und an den Wechselrichter 30 liefern.
Im Falle nur eines mit dem Wechselrichter 30 verbundenen Photovoltaik-Moduls, beispielsweise dem Photovoltaik-Modul 3, kann der Ausgang 43 mit dem Ein- gang 49 über eine - gestrichelt gezeichnete - Verbindungsleitung 51 verbunden sein.
Denkbar ist auch eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Sender 25 und dem Empfänger 22. Dazu sind die Empfänger 22 und 24 jeweils - mittels eines zusätzlichen Senders - als Transceiver ausgebildet. Der Sender 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel mittels eines weiteren Empfängers ebenfalls als
Transceiver ausgebildet. Die Verarbeitungseinheit 18 kann beispielsweise mit einem mit dem Photovoltaik-Modul 3 verbundenen Temperatursensor verbunden sein. Die Verarbeitungseinheit 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, von dem Temperatursensor ein Temperatursignal zu empfangen, welches die Modultemperatur repräsentiert und dieses an den - in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildeten Transceiver 22 zu senden. Der Transceiver 22 kann das Temperatursignal in ein Funksignal wandeln und an den Transceiver 25 senden. Der Transceiver 25 kann das Temperatursignal beispielsweise entsprechend dem Alarmsignal bewerten und in Abhängigkeit des Temperatursignals das Frei- gabesignal nicht mehr erzeugen. Die Photovoltaik-Module, insbesondere der Temperatursensor des Photovoltaik-Moduls kann somit eine Fehlfunktion des Photovoltaik-Moduls erfassen und einen weiteren Temperaturanstieg des Photovoltaik-Moduls verhindern. Bei einer Übertemperatur des Photovoltaik-Moduls 3 kann die Verarbeitungseinheit 18 - unabhängig vom Freigabesignal - den Trenn- Schalter 10 öffnen und den Schalter 14 öffnen, so dass das Photovoltaik-Modul 5 weiter Strom erzeugen kann.
Die Verarbeitungseinheit 10 kann beispielsweise zusätzlich zu dem Temperatursignal eine von dem Photovoltaik-Modul 3 an dem Eingang 40 und dem Eingang 41 erzeugte elektrische Spannung erfassen und ein Spannungssignal - bei- spielsweise mittels eines Analog-Digital-Wandlers - erzeugen und dieses an den
Transceiver 22 senden. Der Transceiver 22 kann ein entsprechendes Funksignal erzeugen und dieses an den Transceiver 25 senden, welcher das Funksignal empfangen kann. Der Transceiver 25 ist beispielsweise ausgebildet, in Abhängigkeit der über die Funksignale der Transceiver 22 und 24 empfangenen Modul- spannungssignale Steuersignale zum Ansteuern der zuvor erwähnten DC-DC-
Wandler zu erzeugen und an die jeweilige Steuervorrichtung zu senden. So kann mittels der Transceiver 22, 24 und 25, welche jeweils eine Funkschnittstelle bilden, der Ausgangsstrom der Photovoltaik-Module geregelt und aufeinander abgestimmt werden.
Denkbar ist auch eine Ausführungsform, bei der der Sender 25 von einem
Stromnetz gespeist wird, an das der Wechselrichter 30 zum Einspeisen angeschlossen ist. Die Stromversorgung des Senders 25 kann dann in Abhängigkeit des Alarmsignals des Brandmelders 27 oder durch eine Fernabschaltung eines Stromnetzes - beispielsweise durch einen lokalen Netzbetreiber oder Energie- versorger - erfolgen. Der Sender kann nach einem Abschalten des Netzes kein
Freigabesignal mehr erzeugen, so dass die Photovoltaik-Module 3 und 5 vom Wechselrichter 30 getrennt und kurzgeschlossen werden.
Figur 2 zeigt in Verfahren zum Betreiben einer Photovoltaik-Anlage, wobei die Photovoltaikanlage wenigstens ein Photovoltaik-Modul und einen mit dem Photo- voltaik-Modul verbundenen Verbraucher, insbesondere Wechselrichter und/oder
Energiespeicher umfasst.
Bei dem Verfahren ist in einem Schritt 70 das Photovoltaik-Modul mittels eines Kurzschlussschalters, insbesondere eines steuerbaren Öffners, wenigstens nie- derohmig verbunden oder kurzgeschlossen, und mittels eines Trennschalters von einem Verbraucher getrennt.
In einem Schritt 72 wird ein Freigabesignal erzeugt und in Abhängigkeit des Freigebesignals der Trennschalter geschlossen und der Kurzschlussschalter geöff- net. Das Photovoltaik-Modul kann aus der Solareinstrahlung photovoltaisch generierte Ladungsträger an den Wechselrichter oder Energiespeicher liefern. Das Freigabesignal wird beispielsweise mittels einer Wechselspannung eines Wechselstromnetzes erzeugt. In einem Schritt 74 wird in Abhängigkeit eines Brandes ein Alarmsignal erzeugt und der Verbraucher von dem Photovoltaik-Modul ge- trennt oder lastfrei geschaltet. Denkbar ist auch ein Abschalten einer Wechselspannung eines mit dem Wechselrichter verbundenen Stromnetzes durch einen Energieversorger, so dass kein Freigabesignal mehr erzeugt werden kann.
In einem Schritt 76 wird das Photovoltaik-Modul insbesondere mittels eines Trennschalters von dem Wechselrichter getrennt, nachdem der Verbraucher in Schritt 70 lastfrei geschaltet oder vom Photovoltaik-Modul getrennt wurde.
In einem Schritt 78 wird das Photovoltaik-Modul ausgangsseitig insbesondere mittels eines weiteren Schalters, insbesondere eines steuerbaren Öffners, im örtlichen Bereich des Moduls, insbesondere eines Modulgehäuses, wenigstens nie- derohmig verbunden oder kurzgeschlossen.
In einem Schritt 80 wird ein Bestätigungssignal erzeugt, welches eine Spannungsfreiheit der Photovoltaikanlage repräsentiert. Beispielsweise kann eine in Abhängigkeit des Bestätigungssignals aktivierte Blinkleuchte mittels beispielsweise grünem Licht einem Retter weithin sichtbar signalisieren , dass die Photovoltaikanlage spannungsfrei ist. Der Retter kann dann den Brand gefahrlos mit Löschwasser löschen, ohne einen elektrischen Schlag zu erhalten.

Claims

Ansprüche
1 . Steuersystem (7, 9, 25) für eine Photovoltaikanlage (1 ), mit einer Steuervorrichtung (7, 9) mit einem Eingang (40, 41 , 44, 45) für ein Photovoltaik-Modul (3, 5) umfassend wenigstens eine Solarzelle, und mit einem Ausgang (42, 43, 46, 47) zum Verbinden mit einem elektrischen Verbraucher, insbesondere Wechselrichter (30) oder mit einem Energiespeicher, und die Steuervorrichtung (7, 9) einen steuerbar ausgebildeten Trennschalter (10, 12), insbesondere Relais oder Halbleiterschalter aufweist, welcher mit dem Eingang (40, 41 , 44, 45) für das Photovoltaik-Modul (3, 5) und mit dem Ausgang (42, 43, 46, 47) verbunden und ausgebildet ist, in Abhängigkeit eines eingangsseitig empfangenen Steuersignals, insbesondere Freigabesignals, den Ausgang (42, 43, 46, 47) vom Eingang (40, 41 , 44, 45) zu trennen, und das Steuersystem eine Sendeeinheit (25) aufweist, welche ausgebildet ist, das Steuersignal zu erzeugen, und die Steuervorrichtung (7, 9) einen Empfänger (22, 24) für das Steuersignal aufweist und aus- gebildet ist, das Steuersignal zu empfangen und das Steuersignal an den Trennschalter (10, 12) zu senden.
2. Steuersystem (7, 9, 25) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (7, 9) ausgebildet ist, eine Versorgungsspannung zum Betreiben der Steuervorrichtung (7, 9) von dem Eingang (40, 41 , 44, 45) des
Photovoltaik-Moduls zu erhalten.
3. Steuersystem (7, 9, 25) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (7, 9) einen mit dem Ausgang (42, 43, 46, 47) verbunde- nen steuerbar ausgebildeten Schalter (14, 16), insbesondere Öffner aufweist und ausgebildet ist, den Ausgang (42, 43, 46, 47) mittels des Schalters (14, 16) in Abhängigkeit des Steuersignals kurzzuschließen oder niederohmig zu verbinden.
4. Steuersystem (7, 9, 25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Sendeeinheit (25) ausgebildet ist, über eine elektrische Leitung (50) zum
Verbraucher (30) oder Energiespeicher mittelbar mit dem Ausgang (42) verbunden zu werden und der Empfänger (22, 24) mit dem Ausgang (42) mindestens mittelbar verbunden und ausgebildet ist, das Steuersignal am Ausgang (42) zu empfangen.
5. Steuersystem (7, 9, 25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Steuersystem (7, 9, 25) wenigstens einen mit der Sendeeinheit verbundenen Brandsensor (27) aufweist, welcher ausgebildet ist, einen Brand zu erfassen und in Abhängigkeit des Brandes ein Alarmsignal zu erzeugen, und die Sendeeinheit (25) ausgebildet ist, in Abhängigkeit des Alarmsignals das Sendesignal zu erzeugen.
6. Photovoltaikanlage (1 ) mit wenigstens einem Photovoltaik-Modul (3, 5) und mit einem Steuersystem (7, 9, 25) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Photovoltaik-Modul (3, 5) die Steuervorrichtung (7, 9) um- fasst.
7. Photovoltaikanlage (1 ) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Photovoltaikanlage (1 ) einen mit der Sendeeinheit (25) verbundenen Nottaster (29) oder Notschalter aufweist, welcher ausgebildet ist, in Abhängig einer Benutzerinteraktion ein Alarmsignal zu erzeugen.
8. Photovoltaikanlage (1 ) nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ausgang mit einem elektrischen Verbraucher, insbesondere Wechselrichter verbunden ist.
9. Photovoltaikanlage nach Anspruch 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ausgang mit einem Energiespeicher zum Speichern elektrischer Energie verbunden ist.
10. Verfahren zum Betreiben einer Photovoltaikanlage(l ), wobei die Photovoltaikanlage (1 ) wenigstens ein Photovoltaik-Modul (3, 5) und einen mit dem Photovoltaik-Modul (3, 5) verbundenen Verbraucher und/oder Energiespeicher um- fasst, bei dem ein Freigabesignal zum Betreiben der Photovoltaikanlage erzeugt wird und das Freigabesignal in Abhängigkeit eines Brandes unterbrochen oder nicht mehr erzeugt wird (74) und das Photovoltaik-Modul (3, 5) insbesondere mittels eines Trennschalters (10, 12) von dem Verbraucher (30) getrennt wird (76) und - insbesondere mittels eines weiteren Schalters (14, 16) - ausgangsseitig wenigstens niederohmig verbunden oder kurzgeschlossen wird (78).
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