Richtigstellung zur 22. Auflage: Die vorschriftsmäßige Elektroinstallation – Kapitel 14.11
https://www.vde-verlag.de/buecher/484709/die-vorschriftsmaessige-elektroinstallation.html
Druckfehler in der Formel auf Seite 815
Der Korrekturfaktor Ku gibt die Temperaturabhängigkeit der Leerlaufspannung von PV-Modulen /-Strings an. In der Formel zur Berechnung von Ku hat sich in der 22.Auflage durch unbeabsichtigt durch Übertragung meines Manuskriptes ins Buch ein Fehler eingeschlichen.
Die in der auf Seite 815 Formel angegebenen 5°C ist falsch und durch den Klammerausdruck
[Tmin. – 25°C] zu ersetzen.
Anbei die Korrektur:
PV-Generator – Verhalten und Kenngrößen
Die PV-Module werden je nach Strom- und Eingangsspannungsbereichen der Wechselrichter in Reihe zu einem PV-Strang oder parallel zu einem PV-Teilgeneratorfeld geschalten. Die installierte Leistung eines PV-Stromversorgungssystems berechnet sich aus der Summe der Nennleistungen unter STC aller im PV-Generator verschalteten PV-Module. PV-Stromversorungssystem werden nach der installierten Modulnennleistung klassifiziert.
PV-Module sind nichtlineare Gleichstromquellen. Der Kurzschlussstrom steigt proportional zur in die Modulebene eingestrahlte Bestrahlstärke. Die Leerlaufspannung steigt mit fallender Modultemperatur. Demnach stellen diese zwei Grenzwerte die für die Auslegung der Betriebsmittel relevanten Beanspruchungen dar. Die Anlage ist also nach der niedrigsten zu erwartenden Temperatur der PV-Module und nach der am höchsten zu erwartenden Bestrahlstärke auszulegen. PV-Module werden in Reihe zu einen PV-Strang oder / und parallel zu einen PV-Array geschaltet. Die Verbindung erfolgt über Stecker. Je nach Schaltungskonfiguration kann so die Leerlaufspannung eines Stranges ein Vielfaches der einzelnen Modulspannungen sein. Gleiches gilt bei parallel geschalteten PV-Modulen und Strängen bei den Strömen.
Durch die Verschaltung und der damit verbunden Erhöhung der Leerlaufspannungen eines Stranges übersteigt diese nach wenigen in Reihe geschalteten PV-Modulen die Grenze von 120V DC. Ist die Grenze von
nReihe * Uoc,STC * KU > 120V
erreicht, ist die Schutzmaßnahme – Schutz durch Kleinspannung mittels SELV oder PELV nicht anwendbar. Zudem stehen die PV-Stränge und Leitungen permanent unter Spannung. Dies kann bei einem Isolationsfehler oder einem Ziehen der Steckerkontakte zu einem Gleichstromlichtbogen führen. Die PV-Module sind in ihrer Bauart so auszuführen, dass sie mit den Anforderungen an die Schutzklasse 2 übereinstimmen.
Die Auswahl elektrischer Betriebsmitteln auf der DC-Seite sind entsprechend der vom den PV-Modulen (in einer Verschaltung zum Strang oder parallel) nach der maximalen Leerlaufspannung und dem maximalen Kurzschlussstrom auszuwählen.
Das Verfahren zu Berechnung der maximalen Leerlaufspannung und dem maximalen Kurzschlussstrom ist in DIN VDE 0100-712 Anhang B beschrieben.
Die maximale Leerlaufspannung ergibt sich aus
Uoc,max = KU * Uoc,STC
mit
KU = 1 + (αUoc *100) * (TMin – 25°C )
- TMin ist die niedrigste Temperatur der PV-Anlage in °C
- αUoc ist ein negativer Faktor in [mV/°C] oder [%/°C], der das Temperaturverhalten der PV-Module beschreibt
- KU ist der Korrekturfaktor, der die Temperaturabhängigkeit der Leerlaufspannung unter den gegebenen Temperaturen der PV-Anlage beschreibt
Liegen vom Hersteller keine Angaben vor, ist der Korrekturfaktor KU von 1,2 zu verwenden.
Der maximale Kurzschlussstrom eines PV-Modules, -Stranges oder PV-Teilgenerators wird berechnet mit
KI * Isc,STC
Für KI ist eine Mindestwert von 1,25 anzusetzen. Dieser kann je nach Umgebungsbedingungen jedoch höher liegen. Dieser berücksichtigt zum Anteil der direkten und diffusen Strahlung auf die PV-Modulfläche zusätzlich den Anteil reflektierter diffusen Strahlungsanteilen durch die Beschaffenheit des Bodens.
Erläuterung:
Die Sonnenstrahlung setzt sich aus einem direkten und diffusen Strahlungsanteil zusammen. Die auf die Erde einfallende extraterrestrische Sonnenstrahlung wird von der Atmosphäre teils reflektier, absorbiert oder gestreut. Das Maß der Absorption, Reflexion und Streuung hängt vom auftreffenden Winkel, der Wellenlängen der Lichtanteile und der in der Atmosphäre vorkommenden Gase ab. Aus dem an der Erdoberfläche absorbierten und gestreuten Strahlungsanteilen setzt sich die auf der Erdoberfläche auftreffende Globalstrahlung -bestehend aus einen direkten und diffusen Strahlungsanteil- zusammen. Durch den Anstellwinkel der PV-Module und die Ausrichtung kann über das Jahr gesehen dieser Strahlungsanteil aufgrund der Sonnenlaufbahn optimiert werden. Durch die Erdoberfläche werden Teile des Sonnenlichtes reflektiert. Diese diffusen Strahlungsanteile verstärken die auf der Modulfläche auftreffende Bestrahlung. Dieser Strahlungsanteil, der vom Erdboden reflektierte Energie wird über den Reflexionsfaktor – aus Albedo genannt- abgeschätzt.
In unseren Höhenlagen und Breitengraden werden PV-Anlagen – auch Freiflächen-PV-Anlagen- in der Nähe von Straßen, Wäldern, Wiesen o.ä. Errichtet. Die Reflexionsgrade hierfür liegen zwischen 0,1 und 0,3, sodass der Korrekturfaktor KI den reflektierten Strahlungsanteil mit 1,25 in unseren Regionen hinreichend berücksichtigt. In Wüstenregionen und bei Schnee liegt dieser deutlich höher.
Karlsruhe, den 23.08.2019
Marc Fengel
