Elektromagnetische Relais Erstklassiger Netzschutz für PV-Inverter

Funktionsblockschaltbild eines modernen netzgekoppelten Wechselrichters
Funktionsblockschaltbild eines modernen netzgekoppelten Wechselrichters

Die neuesten Standards für netzgekoppelte Solarwechselrichter fordern die Verwendung leistungsstarker elektromagnetischer Relais, die speziell für Netzschutzaufgaben entwickelt wurden.

Schätzungen zufolge wird es im Jahr 2015 eine Kapazität von mehr als 35.000 Megawatt installierter Solarleistung geben. Davon entfallen etwa 15.000 Megawatt auf Eigenheimsysteme bis zu 10 kW und Kleingewerbeanlagen im 10- bis 100-kW-Bereich.

Ein verstärkter Zugriff auf verteilte, an das Stromnetz angeschlossene Systeme im Micro- bis Maxi-Bereich sowie auf Zentralwechselrichter verlangt nach mehr Intelligenz und Leistung, um die Sicherheit von Menschen, die Zuverlässigkeit der Anlage bzw. Geräte und die Qualität der Leistung beizubehalten. Speziell das Design der Anschaltung des Wechselrichternetzes ist von entscheidender Bedeutung. Dazu kommt noch, dass mehr und mehr netzgekoppelte Photovoltaik-System mit einem Akkuantrieb ausgestattet sind, je stärker der Eigenverbrauch vor Ort an Bedeutung gewinnt.

Das hat zur Folge, dass der Wechselrichter einer typischen Solaranlage für Privatverbraucher oder gewerbliche Nutzer sich zu einem ausgeklügelten Energiemanagement-System entwickelt, das in der Lage ist, den Energiefluss in Echtzeit zu regulieren. Zu seinen Aufgaben kann die Drosselung der PV-Anlage gehören, wenn der Verteilnetzbetreiber eine verminderte Nachfrage signalisiert, um so Überlastung im Netz zu vorzubeugen, oder eine zweitweise Abschaltung vom Netz zum Schutz von Menschen und Geräten. Bild 1 veranschaulicht die Hauptfunktionen eines typischen transformatorlosen Wechselrichters für netzgekoppelte Anwendungen.

Ereignisse, die eine Kappung des Wechselrichters notwendig machen, können Kurzschlussausfälle auf Seiten des Erzeugers sein, vorübergehende Transienten auf der Netzseite oder andere Mängel wie ein stark entladener Akku, der das Netz unannehmbar stark belasten kann. Um die steigende Anzahl verteilter netzgebundener Kleinerzeuger zu bewältigen, entwickelten die Netzbetreiber sogenannte Grid Codes (Netzanschlussbedingungen, Netzanschlussrichtlinien, Netzanschlussregeln), die den Einsatz von Inverter-Steuerungssoftware vorsieht, die sicherstellt, dass der Wechselrichter immer dem geforderten Niveau entspricht.