Wie man PV-Systeme vor Blitzschlag schützt

Content:

1. Risiken von Gewittern für PV-Systeme
2. Ziehen PV-Systeme Blitz während Gewitter an?
3. Sollte ich mein PV-System während Gewitter ausschalten?
4. Notwendigkeit der Installation von Blitzschutz
5. Schlüsselkomponenten des Blitzschutzdesigns für PV-Systeme
6. Vier Arten von Blitzschutzmaßnahmen für PV-Systeme
7. Fazit

Risiken von Gewittern für PV-Systeme

PV-Systeme sind während Gewittern verschiedenen Risiken ausgesetzt. Dieser Artikel führt die Bedrohungen durch Gewitter für PV-Systeme ein und die Schutzmaßnahmen für verschiedene Arten von PV-Systemen, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.

1. Direkte Blitzschläge

Direkte Blitzschläge stellen die unmittelbarste Bedrohung für PV-Systeme dar. Wenn der Blitz direkt in PV-Module oder nahegelegene Strukturen einschlägt, kann dies katastrophale Schäden verursachen. Die hohe Energiewelle eines Blitzschlags kann kritische elektronische Komponenten der PV-Module beschädigen, wie Wechselrichter, Batteriemanagementsysteme und Verbindungskabel. Diese Schäden können nicht nur das System zum Stillstand bringen, sondern auch potenziell Brände oder Explosionen verursachen und die Lebensdauer und Sicherheit der Ausrüstung erheblich beeinträchtigen.

Risiken von Gewittern für PV-SystemePV-Systeme sind während Gewittern verschiedenen Risiken ausgesetzt. Dieser Artikel führt die Bedrohungen durch Gewitter für PV-Systeme ein und stellt Schutzmaßnahmen für verschiedene Arten von PV-Systemen vor, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.

2. Direkte Blitzschläge

Direkte Blitzschläge stellen die unmittelbarste Bedrohung für PV-Systeme dar. Wenn der Blitz direkt in PV-Module oder nahegelegene Strukturen einschlägt, kann dies katastrophale Schäden verursachen. Die hohe Energiestromstärke eines Blitzschlags kann kritische elektronische Komponenten von PV-Modulen beschädigen, wie Wechselrichter, Batteriemanagementsysteme und Verbindungskabel. Diese Schäden können nicht nur das System zum Stillstand bringen, sondern auch potenziell Brände oder Explosionen verursachen und die Lebensdauer und Sicherheit der Ausrüstung erheblich beeinträchtigen.

2. Induzierter Blitz

Induzierter Blitz ist eine weitere häufige Form der Schädigung von PV-Systemen, insbesondere in Regionen mit häufigen Gewittern. Selbst wenn der Blitz nicht direkt in die PV-Module einschlägt, kann elektromagnetische Induktion Überspannung im System verursachen. Diese Überspannung kann die Nenn-Arbeitsspannung der Module und elektronischen Geräte überschreiten und zu Komponentenschäden oder Leistungsabfall führen. Die kumulativen Schäden durch induzierten Blitz können die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Systems verkürzen.

3. Erdpotentialanstieg

Erdpotentialanstieg tritt auf, wenn der Blitz in den Boden oder nahegelegene Leiter einschlägt und Überspannung durch das Erdungssystem zum PV-System überträgt. Obwohl das Erdungssystem darauf ausgelegt ist, Blitzströme sicher in den Boden zu leiten, kann Erdpotentialanstieg dazu führen, dass das Erdungssystem die Überspannung nicht effektiv beseitigt. In dieser Situation kann die Überspannung in die Schaltkreise des PV-Systems eindringen und kritische Geräte beschädigen oder sogar vollständig zerstören.

Ziehen PV-Systeme Blitz während Gewitter an?

PV-Systeme ziehen während Gewittern nicht aktiv Blitz an, jedoch ist es ratsam, präventive Maßnahmen zu ergreifen, um das Risiko zu verringern.

Sollte ich mein PV-System während Gewitter ausschalten?

Das Ausschalten des PV-Systems kann die Wahrscheinlichkeit verringern, dass die Ausrüstung durch Blitzschlag beeinträchtigt wird, insbesondere wenn keine dedizierten Blitzschutzanlagen vorhanden sind. Dies ist eine effektive Sicherheitsmaßnahme.

Notwendigkeit der Installation von Blitzschutz

In den meisten Ländern und Regionen ist die Installation von Blitzschutzanlagen eine notwendige Maßnahme zum Schutz der Ausrüstung und der Benutzersicherheit. Elektrische Sicherheitscodes erfordern in der Regel, dass PV-Systeme mit geeigneten Blitzschutzmaßnahmen ausgestattet sind, um einen langfristig stabilen Betrieb zu gewährleisten.

Schlüsselkomponenten des Blitzschutzdesigns für PV-Systeme

1. ErdungssystemEin gutes Erdungssystem ist die erste Verteidigungslinie gegen Blitzschäden. Stellen Sie sicher, dass der Erdungswiderstand unter den Sicherheitsstandards liegt, um Blitzüberspannung effektiv abzuleiten.
2. Blitzableiter und LeiterDie Installation von Blitzableitern oder Leitern in der Nähe von PV-Arrays kann die Wahrscheinlichkeit verringern, dass Blitz in PV-Module einschlägt, und die Blitzenergie sicher in den Boden leiten.
3. Überspannungsschutzgeräte (SPDs)Empfindliche elektrische Geräte von Photovoltaiksystemen, wie AC/DC-Wechselrichter, Überwachungsgeräte und Photovoltaik-Arrays, müssen mit Überspannungsschutzgeräten (SPDs) geschützt werden. SPDs sind hauptsächlich in drei Typen unterteilt:
   Typ 1: Installiert am Hauptverteilungsbrett oder Zählerstandort, wird zusammen mit Blitzableitern und anderen Blitzschutzsystemen verwendet, um die starken Ströme von direkten Blitzschlägen abzuleiten.
   Typ 2: Installiert an der Hausstromversorgungstafel, kann unabhängig oder zusammen mit Blitzableitern verwendet werden, um gegen indirekte Blitzschläge und andere Überspannungen zu schützen.
   Typ 3: Installiert in der Nähe bestimmter elektronischer Geräte am Verwendungsort, bietet zusätzlichen Überspannungsschutz für einzelne Geräte wie Computer, Fernseher und Peripheriegeräte, geeignet für Geräte, die mehr als 10 Meter von Typ 1 oder Typ 2 SPDs entfernt sind.
   Die Wirksamkeit von SPDs hängt von der korrekten Installation und dem passenden Überspannungsstrom ab. Es wird empfohlen, einen zugelassenen Elektriker zu konsultieren, um das Blitzrisiko in Ihrer Region zu bewerten, den am besten geeigneten SPD-Typ für Ihr Zuhause zu bestimmen und sicherzustellen, dass die SPDs geeignete Überspannungsstrombewertungen haben, um Ihre elektronischen Geräte vor Schäden zu schützen.

Vier Arten von Blitzschutzmaßnahmen für PV-Systeme

In PV-Systemen ist Blitzschutz entscheidend. Das Verständnis der verschiedenen Arten von Blitzschutzsystemen und ihrer Anwendungen kann PV-Systeme effektiv vor Blitzschlägen und Überspannungen schützen. Hier sind vier Arten von Blitzschutzmaßnahmen für verschiedene PV-Systeme:

1. PV-System mit eigenständigem Blitzschutzsystem

Ein PV-System mit eigenständigem Blitzschutzsystem bedeutet, dass ein separates Blitzschutzsystem für das PV-System basierend auf vorhandenen Gebäuden installiert und betrieben wird. Dieses Design stellt sicher, dass das PV-System unabhängig vom Blitzschutzsystem des Gebäudes sicher betrieben werden kann.

Empfohlene Maßnahmen:

(1) Installation von Blitzableitern: Installieren Sie dedizierte Blitzableiter an PV-Modulen oder Montagestrukturen, um einen bevorzugten Pfad für Blitzströme bereitzustellen und sie sicher in den Boden zu leiten.
(2) Überspannungsschutzgeräte (SPDs): Installieren Sie SPDs in der Nähe elektrischer Komponenten, um Überspannungsströme zu erkennen und sicher abzuleiten, um Schäden zu verhindern.
(3) Potentialausgleich: Stellen Sie einen guten Potentialausgleich her, indem Sie alle elektrischen Komponenten mit dem Erdungssystem verbinden, um eine einheitliche Erdungsreferenz sicherzustellen.
(4) Effektives Erdungssystem: Installieren Sie ein effektives Erdungssystem, um Blitzströme sicher zu führen und schädliche Ströme zu den Komponenten zu reduzieren.

2. PV-System mit abgeschirmtem Blitzschutzsystem

Wenn räumliche Einschränkungen keine ausreichende Trennungsstrecke zwischen dem Blitzschutzsystem und der Verkabelung des PV-Systems zulassen, werden diese normalerweise unabhängigen Systeme miteinander verbunden. Dieses Design umfasst traditionelle Blitzschutzmaßnahmen sowie Abschirmungsmaßnahmen gegen elektromagnetische Interferenzen (EMI), um die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des Systems zu verbessern.

Empfohlene Maßnahmen:

(1) Geschirmte Kabel: Verwenden Sie geschirmte Kabel (mit einer leitfähigen Materialschicht), um Kabel vor externen elektromagnetischen Feldinterferenzen zu schützen und elektromagnetische Interferenzen zu vermeiden, die durch Kabel erzeugt werden.
(2) Geschirmte elektronische Komponenten: Verwenden Sie geschirmte elektronische Komponenten, um die Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Interferenzen zu verringern und die Leistung und Zuverlässigkeit des Systems zu verbessern.
(3) EMV-Optimierung: Optimieren Sie die Anordnung und Abschirmung von Systemkomponenten und Kabeln, um elektromagnetische Interferenzen zu minimieren und die Stabilität des Systems und der umgebenden Umgebung sicherzustellen.

3. PV-System mit Blitzschutz, aber ohne Abschirmung

In dieser Konfiguration verfügt das PV-System über Blitzschutzmaßnahmen, aber keine zusätzliche Abschirmung zur Reduzierung elektromagnetischer Interferenzen (EMI). Der Fokus liegt primär auf der Vermeidung von Blitzschlägen und der Schutz vor Spannungsstößen.

Empfohlene Maßnahmen:

(1) Blitzableiter und SPDs: Installieren Sie Blitzableiter und SPDs, um sicherzustellen, dass Blitzströme und Spannungsstöße sicher abgeleitet werden und die Systemkomponenten geschützt werden.
(2) Effektive Erdung: Stellen Sie sicher, dass alle Metallkomponenten (wie Modulrahmen und Montageracks) gut mit dem Erdungssystem verbunden sind, um Blitzströme sicher zu führen und das Risiko von Schäden zu reduzieren.

4. PV-System ohne Blitzschutz

PV-Systeme ohne Blitzschutz sind extremen Risiken ausgesetzt und erleiden leicht Schäden durch Blitzschläge und Spannungsstöße.

Potenzielle Risiken:

(1) Blitzschäden: PV-Systeme, die üblicherweise auf Dächern oder an erhöhten Orten installiert sind, sind anfällig für Blitzschläge, die schwerwiegende Schäden verursachen können.
(2) Spannungsstöße: Durch Blitz verursachte Spannungsstöße können in das System eintreten und elektrische Komponenten beschädigen.
(3) Brandgefahr: Blitzschläge können Brände verursachen, insbesondere in Abwesenheit von Blitzschutzmaßnahmen.
(4) Gebäude- und elektrische Systemschäden: Blitz und Spannungsstöße können sich auf Gebäudestrukturen und Stromnetze ausbreiten und erhebliche Schäden verursachen.
(5) Sicherheitsrisiken: Blitzschläge stellen potenzielle Sicherheitsbedrohungen für Personen in der Nähe von PV-Systemen dar.

Fazit

PV-Systeme sind während Gewittern verschiedenen potenziellen Risiken ausgesetzt, darunter direkte Blitzschläge, induzierte Blitze und Erdpotenzialanstieg. Um den sicheren Betrieb des Systems zu gewährleisten, müssen geeignete Blitzschutzmaßnahmen wie Blitzableiter, gute Erdungssysteme und SPDs installiert werden. Durch die Annahme geeigneter Blitzschutzmaßnahmen für verschiedene Arten von PV-Systemen können Sie das System wirksam vor Blitzschlägen und Spannungsstößen schützen. Regelmäßige Wartung und Inspektion dieser Blitzschutzvorrichtungen sowie die Konsultation professioneller Beratung gewährleisten, dass das PV-System unter allen Wetterbedingungen sicher betrieben werden kann.

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Referenz:

Blitzschutz von Photovoltaik-Anlagen. (n.d.). VDE Blitzschutz. https://www.vde.com/de/blitzschutz/infos/pv-anlagen

Steffen, C. (2024, 19. Mai). Blitzschutz für PV-Anlagen - wirklich notwendig? ☀️ photovoltaik.sh ☀️ photovoltaik.sh. photovoltaik.sh. https://www.photovoltaik.sh/wissen/blitzschutz-pv-anlage/

Zagorac, A. (2024b, 29. Mai). Sind Sie gegen Überspannungsschäden geschützt? Schneider Electric Blog. https://blog.se.com/homes/2017/12/22/protected-power-surge-damage/

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