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Kosteneffiziente Energieverteilung für Photovoltaik-Anlagen : Ausgabe 19/2015, 19.11.2015

Solarbranche im Wandel

Wegen veränderten Rahmenbedingungen durchläuft der Photovoltaik-Markt derzeit Anpassungs­prozesse. Dies macht sich auch bei Ausrüstern wie der Boxit Gehäuse & Systeme GmbH bemerkbar, die Grossanlagen mit bis zu 25 MW Leistung mit Schaltschranktechnik für die Energieverteilung beliefert.

Autor: Markus Baumgartner, Verkaufsleiter Fibox (Schweiz) GmbH

Bilder: Andreas Hermsdorf | pixelio.de, Fibox

In Deutschland speisen derzeit über 1 Mio. Photovoltaik-Anlagen ihren Strom in das Versorgungsnetz ein. Spezielle Anforderungen an die Energieverteilung ergeben sich wegen der besonderen Stromquellencharakteristik und den erschwerten Abschaltbedingungen, aber auch hinsichtlich der witterungs- und UV-beständigen Gehäuse-Kapselung. Deshalb setzt die Boxit GmbH, die Solarparks mit Generator-Anschlusskästen und Niederspannungsverteilern ausrüstet, auf robuste Gehäuselösungen von Fibox, die AC-seitig mit langlebigen und betriebssicheren Schaltkomponenten von Wöhner bestückt werden.

Wenngleich die Windkraft den Hauptbeitrag zur Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien leistet, spielt auch die Solarenergie eine wichtige Rolle für den Energiemix der Zukunft. Eine Gesetzesrevision (Photovoltaik-Novelle) von 2012 brachte umfangreiche Änderungen hinsichtlich der Vergütung und Ausbauziele. Zur Anpassung an den Wettbewerb sinken die Vergütungssätze für die Einspeisung von Solarstrom seitdem monatlich um 1 % und die geförderte Gesamtleistung wurde auf 52 GW gedeckelt. Hinzu kommen Grössenbegrenzungen für Solarparks sowie der Wegfall der Einspeisevergütung für neu ans Netz gehende Grossanlagen mit mehr als 500 kW peak (kWp) Leistung. Dadurch verschiebt sich der energiepolitische Schwerpunkt zunehmend auf die Installation kleinerer PV-Anlagen an Gebäuden und auf Dachflächen. Im vergangenen Jahr deckte PV-Strom 7 % des deutschen Energiebedarfs.

Wichtige Schutzelemente

«Der erste grosse Boom ist vorbei», sagt Gerd Rittinghaus, Geschäftsführer Boxit. «Vor 2014 machte die Ausrüstung von Photovoltaik-Anlagen etwa die Hälfte unseres Auftragsvolumens aus. Dieser Anteil ist merklich zurückgegangen.» Spezialisiert auf die Lieferung, Bearbeitung und Konfektionierung von Schaltschränken und Anschlusskästen, stattet Boxit die Solarbranche mit allen Komponenten aus, die für den sicheren Betrieb einer Solarstrom-Anlage auf DC- und AC-Seite nötig sind. Da sich PV-Anlagen verglichen mit anderen Stromerzeugern nicht völlig stromlos schalten lassen, muss der Wechselrichter auf der Gleichstromseite über einen Schalter von den Modulen getrennt werden können, um im Notfall oder bei Wartungsarbeiten den Stromfluss zu unterbrechen. Verursacht durch defekte Solarmodule können ausserdem grosse Gleichspannungen und gefährliche Lichtbögen auftreten. Zur Absicherung der DC-Installation sind daher Überspannungsschutzelemente, Sperrdioden oder Sicherungen in Generator-Anschlussgehäusen installiert.

Verteiler wahlweise 1- oder 3-phasig

Die von Boxit angebotene Komplettbestückung von Generator-Anschlusskästen und Niederspannungsverteilern umfasst alle gebotenen Sicherheitskomponenten wie Freischalt-, Fehlerstromschutz- und Überspannungsschutz-Einrichtungen. Sämtliche Systeme werden anschlussfertig gekapselt in hochwertigen, vollisolierten und UV-beständigen Kunststoffgehäusen ausgeliefert, die mit Druckausgleichselementen gegen Kondenswasser geschützt sind. Zum Schutz ergänzender Elektronik sind Ausführungen mit Schaltschrankheizung erhältlich, die auch bei klirrender Kälte eine konstante Innenraumtemperatur gewährleisten. Um die Stromausbeute der zu Strings in Reihe geschalteten Solarmodule über Stringleitungen in den Generator-Anschlusskästen zu sammeln und über eine Vielzahl von Wechselrichtern in das Stromnetz einzuspeisen, benötigen grosse Anlagen oftmals Hunderte Niederspannungsverteiler. Boxit liefert diese Verteiler wahlweise in 1- oder in 3-phasiger Ausführung. Bei den 3-phasigen Systemen sorgen Eingangs-Schaltleisten für die Leitungsabsicherung, bei 1-phasigen Ausführungen übernehmen Sicherungsautomaten diese Aufgabe. Die Geräteverbindung erfolgt entweder mittels Sammelschienentechnik oder bei kleineren Anlagen durch Tragschienenkomponenten. Zusätzlich zum obligatorischen Lasttrennschalter können Verteiler und Wechselrichter optional mit Überspannungs- und Blitzschutz ausgestattet werden.

Auf 60-mm-Sammelschienen bauen

Für die AC-seitige Bestückung seiner Verteilerkästen verwendet Boxit das sichere, leicht und variabel zu installierende Schaltkomponenten-System von Wöhner. «Wir haben nach einem Hersteller mit grosser Bandbreite gesucht, der alle Komponenten von den Schienenträgern und Sammelschienen über Halterungen, Lasttrenn- und NH-Sicherungslasttrennschalter bis zum Überspannungsschutz schnell und zuverlässig liefern kann», erklärt Rittinghaus. Einen Schwerpunkt legt Wöhner auf die einfache und sichere Montage seiner Systemkomponenten. Mit wenigen Handgriffen können sie durch Aufrasten der mitgelieferten Adapter auf 60-mm-Sammelschienen sowohl montiert als auch kontaktiert werden. Dies sorgt für einen problemlosen Einbau, erübrigt umständliche Montagebohrungen und ermöglicht es, einzelne Schaltelemente einfach und sicher auszutauschen. Ebenso einfach gestaltet sich das Wechseln der Abgangsrichtung. Wegen ihres modularen Aufbaus lassen sich alle Komponenten der Quadron-60-Classic-Baureihe variabel, und den jeweiligen Anforderungen entsprechend, ohne grossen Verdrahtungsaufwand auf den Sammelschienen befestigen. Die Schienen sind in unterschiedlichen Querschnitten bis 30 × 10 mm erhältlich und zur sicheren Übertragung hoher Ströme bis 2500 A auch als doppel-, dreifach-T oder TCC-Profile lieferbar.

Bis 630 A und 1500 V

Weil im Ausseneinsatz hohe Anforderungen an die Schalt- und Verteilerkästen gestellt werden, hat sich Boxit für Gehäuselösungen von Fibox entschieden. «Die in Solarparks installierten Verteilergehäuse müssen 20 Jahre bei Wind und Wetter überstehen. Neben einer möglichst witterungs- und UV-geschützten Anbringung sind deshalb besondere Gehäuseeigenschaften erforderlich», erläutert Rittinghaus. Die Wahl fiel auf ARCA-IEC-Schaltschränke von Fibox, denn sie verfügen über eine hohe UV-Beständigkeit, Stoss- und Schlagfestigkeit und Dichtwirkung. Als weitere Vorteile sind ihr geringes Gewicht und das sehr gute Preis/Leistungs-Verhältnis zu nennen. Ihre Eignung für Aussenbereiche verdankt die Baureihe einer optimierten Polycarbonat-Mischung, die diesen Gehäusen eine bis IK 10 reichende Festigkeit gegen Schlag- und Stosseinwirkungen verleiht und sie ebenso korrosionsfrei wie witterungsbeständig macht. Somit entfällt der bei herkömmlichen Stahlblechschränken erforderliche Wartungsaufwand.

Gehäusematerial vereinfacht die Bearbeitung

Auch die sonst nötige Erdung erübrigt sich bei den berührungssicher ausgeführten ARCA-IEC-Gehäusen, die für eine Nennstromstärke von 630 A und eine Nennisolationsspannung von 1500 VDC ausgelegt sind. Zugleich sorgen die in Schutzart IP 66 gefertigten Polycarbonat-Gehäuse für eine Gewichtseinsparung, die gegenüber Stahlblechkonstruktionen bis zu 50 % beträgt und Transport wie Installation wesentlich erleichtert. Das Gehäusematerial vereinfacht auch die Bearbeitung. So können Durchbrüche zur Kabeldurchführung oder Anbringung von Komponenten schnell und präzise in der Werkstatt oder, falls erforderlich, am Einsatzort mit einem Stufenbohrer vorgenommen werden. Schliesslich zeichnet sich diese Baureihe durch ihr montagefreundliches Design aus. Alle Elektro- und Elektronikkomponenten können ausserhalb des Schaltschranks auf einem Montagerahmen montiert und verdrahtet und die komplette Installation anschliessend einfach in das Gehäuse geschoben und dort verschraubt werden. Alternativ lassen sich Montageplatten mit selbstschneidenden Schrauben und spe­ziellen Montagedomen an allen Innenseiten sowie der Tür, auch im Gehäuseunterteil und an der Türinnenseite anbringen. Der funktionale Aufbau der Gehäuse spart viel Zeit und Aufwand, weil die Anwender alle Bauteile für die Elektrik und Elektronik auf der Montageplatte komplett vorkonfektionieren können und sich auch kundenspezifische Modifika­tionen, wie der Einbau spezieller Schliesszylinder, leicht realisieren lassen. 

Infoservice


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Solarenergie aus Photovoltaik-Anlagen deckte 2014 fast 7 % des deutschen Strombedarfs


In seine Niederspannungsverteiler für die Netzeinspeisung des Solarstroms setzt Boxit die Schaltsystemkomponenten von Wöhner ein