PV Wegweiser

Photovoltaik

GOSSEN METRAWATTSicherheit durch Kompetenz

DIe PHotovoltaIk Die Photovoltaik hat seit ihren Anfängen in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung erfahren. Die Einsicht und die fortschreitende Erkenntnis über die Endlichkeit und die Umweltauswirkungen der fossilen und nuklearen Energieträger ließ das Interesse an der Solartechnik wieder erwachen.

Studien zufolge ist der gegenwärtige Einsatz von PV erst am Anfang eines viel weitergehenden kontinuierlichen Wachstums. Das Gesetz für erneuerbare Energien (EEG) unterstützt die umweltfreundliche, selbst produzierte Energie.

In der Praxis herrscht häufig Unsicherheit darüber, welche normativen Anforde-rungen bei der Installation und bei der Fehlersuche von PV-Anlagen beachtet werden müssen. Der PV-Wegweiser dient als Unterstützung für die tägliche Arbeit.

Photovoltaik ist Photonenenergie der Sonne (Photon) und die Spannung, die erzeugt wird (Volt).

Prinzip einer Photovoltaik-Anlage

Quelle: SMA, Kassel

Kennzeichnung von Gebäuden mit PV-Anlagen

Im Bereich der Hausverteilung oder des Hausanschlusses sollte ein Hinweisschild angebracht sein! (Mindestens A6)

Photovoltaischer effekt, kennlinien

Photovoltaischer effektUnter dem „Photovoltaischen Effekt“ versteht man die direkte Umwandlung von Licht in elektrische Energie mit Hilfe von Solarzellen. D.h. Sonnen-energie wird in elektrische Energie umgewandelt.

temPeratur / einstrahlungDie elektrischen Größen und die Kennlinien der Module sind von der Temperatur und der Einstrahlung abhängig. Der Modulstrom ist direkt von der Einstrahlungsstärke abhängig und die Modulspannung wird am stärksten durch die Modultemperatur beeinflusst.

Kenngrößen eines PV Generators

MPP…Maximale Power PointISC…KurzschlussstromIMPP…Momentaner maximaler StromUOC…LeerlaufspannungUMPP…Momentane maximale Spannung

ir-thermografieDer Einsatz von Wärmebildkameras ermöglicht durch präzise Temperatur-messung der Moduloberfläche schnelles und effizientes feststellen unter-schiedlichster Defekte.

Vorteile sind die bildgebende, berührungslose und zerstörungsfreie Unter-suchung der PV-Anlage im Normalbetrieb und die Möglichkeit größere Flächen zu scannen. Auch als Qualitätsgarant zur Überprüfung der Anlage nach Beendigung der Installation sollte die Thermografie ihren Nutzen haben.

Mit der Thermografie können u.a. nachfolgende Defekte erkannt werden:

Kurzschlüsse in Solarzellen, Verschmutzungen, eingedrungene Feuchtig-keit, Risse in Zellen oder im Modulglas, Kontaktfehler zwischen Leitungs-band und Solarzelle, defekte Bypassdioden, im Leerlauf befindliche und nicht angeschlossene Module, sog. Missmatches, d.h. Leistungsverlust durch unterschiedliches Leistungsvermögen einzelner Module.

Normen und Richtlinienn DIN 54190 Teil 1-3 – Zerstörungsfreie Prüfung-Thermografische Prüfung

Teil 1: Allgemeine Grundlagen, Teil 2: Geräte, Teil 3: Begriffen DIN EN 13187 – Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden –

Nachweis von Wärmebrücken in Gebäuden – Infrarotverfahrenn DIN EN 13829 – Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Bestim-

mung der Luftdurchlässigkeit von Gebäuden – Differenzdruckverfahrenn DIN 4108 Teil 1-3 – Wärmeschutzn DIN EN 473 – Zerstörungsfreie Prüfung – Qualifizierung und

Zertifizierung von Personal – Allgemeine Grundlagen

Hotspot (ca.15K über dem Temperaturdurchschnitt)

Beschattete oder durch Verschmutzung verdeckte Zellen

Nicht jeder Hotspot ist ein Fehler - Thermogramm der Anschlussdosen

Quel

le: t

esto

AG

Modulstrom ( A ) in Abhängigkeit der Einstrahlung

Modulspannung ( V ) in Abhängigkeit der Temperatur

Blitz- & ÜBersPannungsschutz

einige wichtige Begriffe Strom-Spannungs-Charakteristik (I-U Kennlinie)Die Strom-Spannungs-Charakteristik stellt das Verhalten des PV-Genera-tors bei unterschiedlichen Belastungszuständen in einem Diagramm dar. Die Charakteristik ist abhängig von der aktuellen Bestrahlungsstärke sowie der Zelltemperatur.

Leerlaufspannung UOC

Ausgangsspannung einer Solarzelle oder eines Solarmoduls im Leerlauf, d.h. im stromlosen Zustand.

Kurzschlussstrom ISC

Strom einer kurzgeschlossenen Solarzelle oder eines kurz- geschlossenen Solarmoduls, d.h. bei Ausgangsspannung = 0 V.

ModulwirkungsgradGibt das Verhältnis von abgegebener Leistung zur eingestrahlten Leistung eines Solarmoduls bezogen auf die Modulfläche an.

kWpKiloWatt peak (peak = engl. Spitze). Das „p“ zeigt aber nicht die Spitzenleis-tung sondern die Nennleistungen nach Standard-Test-Bedingungen (STC).

Pmpp

Maximale Ausgangsleistung einer Solarzelle oder eines Solarmoduls bei einer bestimmten Einstrahlung und einer bestimmten Solarzellentemperatur im Punkt maximaler Leistung MPP = Maximum Power Point

Referenzzelle Eine kalibrierte Solarzelle zur Messung der Globalstrahlung G auf eine ebene Fläche, (Normspektrum AM 1,5 mit G = 1000 W / m2 bei 25 C° ) Detaillierte Übersicht von Begriffen: n VDE 0126-3 / DIN EN 50521 – Steckverbinder für Photovoltaik- Systeme, – Sicherheitsanforderungen und Prüfungen n DIN VDE 0100-200 / IEC 60050-826 – Errichten von Niederspannungsanlagen – Begriffe n DIN EN ISO 13943 – Brandschutz-Vokabular

Das Blitzschutzsystem besteht aus dem äußeren und inneren Blitzschutz sowie dem Überspannungsschutz.

In der VDE 0185-305 ist der Schutzgrad eines Gebäudes mit den vier Blitzschutzklassen I bis IV definiert.

Äußeres Blitzschutzsystemn Mit Fangeinrichtungen die einen Schutzbereich auf dem

Dach bilden, unter Beachtung des Trennungsabstandes.n Mit Ableitungen die den Blitz zur Erdunganlage führt.n Über die Erdungsanlage wird der Blitzstrom in die Erde geleitet.

Inneres Blitzschutzsystemn Blitzstromableiter Typ 1 für die AC-Einspeisung des Gebäudesn Überspannungsableiter Typ 2 für den Schutz des Wechselrichters

für die AC- und DC-Anschlüsse.n DC-Überpannungsableiter Typ 2 in den GAK‘s zum Schutz der

Module.

zertifizierung von wechselrichterVDE V 0126-1-1 Selbsttätige Schaltstelle zwischen einer netzparallelen Eigenerzeugungs-anlage und dem öffentlichen Niederspannungsnetz.

VDE 0126-14-1 / E DIN EN 62109-1 Sicherheit von Leistungsumrichtern zur Anwendung in photovoltaischen Energiesystemen – Allgemeine Anforderungen.

VDE 0126-14-2 / E DIN EN 62109-2 Sicherheit von Leistungsumrichtern zur Anwendung in photovoltaischen Energiesystemen – Anforderungen an Wechselrichter.

Quel

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Gm

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Co.

KG.

Begriffe Der Photovoltaik, stc

stc – stanDarD test conDitions (Standard Test Bedingungen)Um verschiedene PV-Module und Zellen miteinander vergleichen zu können, wurden genormte Testbedingungen weltweit definiert, bei denen die Solarzellenkennlinie ermittelt wird. Die STC beziehen sich auf die Norm IEC 60904 bzw. DIN EN 60904. Im Wesentlichen wird die Kennlinie durch den MPP-Wert, den Kurzschlussstrom und der Leerlaufspannung charakterisiert.

n Bestrahlungsstärke E bei senkrechtem Lichteinfall auf die Modulfläche von 1000 W / m2

n Zellentemperatur T von 25 °C ; Toleranz ± 2 °Kn Definiertes Lichtspektrum mit einem AirMass von AM 1,5 (die An-

gabe AM ist in der Norm IEC 904-3 Teil III definiert und beziffert die Mehr-Strecke, die das Sonnenlicht bei schrägen Einfall länger durch die Lufthülle zurücklegt, als das bei senkrechtem Einfall der Fall wäre – bei AM 1,5 ist die Strecke 50 % länger als bei senkrechtem Einfall. (Am Äquator beträgt die Luftmasse 1 und in Europa ca. 1,5)

Hinweis: STC sind theoretische Größen und werden in der Qualität nicht erreicht. Um die Bedingungen besser darzustellen wurden die NOCT-Bedingungen erstellt. (NOCT-Bedingungen: Strahlungsstärke 800 W / m2, Umgebungstemperatur 20 °C, Windgeschwindigkeit 1 ms -1, PV-Anlage muss im Leerlauf sein – EN 61215)

Blitz- unD ÜBersPannungsschutzVDE 0185-305-2 / DIN EN 62305-2 Blitzschutz – Teil 2: Risiko ManagementVDE 0185-305-3 / DIN EN 62305-3, (Beiblatt 5) Teil 3: Blitz- und Überspannungsschutz für PV-StromversorgungssystemeMerkblatt für PV-Installateure Blitz- und Überspannungsschutz von Photovoltaikanlagen auf Gebäuden vom BSW und ZVEHVDS Richtlinien 2010-09 Risikoorientierter Blitz- und Überspannungsschutz VDE V 0675-39-12 / DIN CLC/TS 50539-12 Teil 12: Auswahl und Anwendungsgrundsätze - Überspannungsschutz für den Einsatz in Photovoltaik-Installationen

Generell gilt die Aussage: „PV-Anlagen erhöhen die Gefährdung durch Blitzeinschläge für Gebäude nicht“, jedoch kann es ohne Schutz durch Blitzströme und / oder Überspannungen zu Ausfällen von Anlagenteilen kommen. Die Folgen wären dann Ertragsausfall und anfallende Reparatur-kosten. Für eine Montage der PV-Analge auf öffentlichen Gebäuden, wie z.B. Krankenhäusern oder Schulen fordern die jeweiligen Bauordnungen der Länder aus Sicherheitsgründen Blitzschutzsysteme (LPS – Lightning Protection System) gemäß Schutzklasse III.

Vorteile beim Einsatz von Blitz- und Überspannungsschutz:n Schutz vor Brand und Zerstörung der PV-Anlage sowie des Gebäudesn Kontinuierliche Verfügbarkeit der PV-Anlagen Sicherung der Investition, keine Ertragsminderungn Schutz vor Verletzungen von Lebewesen innerhalb oder in

der Nähe der baulichen Anlage

rcD, BranDschutz, anlagenPass, ral

vorschriften unD richtlinien Beim Bau einer Pv-anlage Öffentliches Baurecht (Landesbauordnungen)

Formellrechtliche Anforderungenn Baugenehmigungspflicht (Landesbaurecht) in der Regel

genehmigungsfrei. Ausnahmen z.B.: Fassadenanlagen, gewerbliche PV-Anlagen auf landwirtschaftlichen Gebäuden (NRW)

n Bauprodukte und Bauarten, u.a. Zulassungen, Prüfzeugnisse

Materiellrechtliche Anforderungenn Bauplanungsrechtn Bauordnungsrecht, u.a. Wärme-, Brand- und Blitzschutzn Baunebenrecht, u.a. Denkmalschutzrecht

Technischen Regeln für Bauarten mit GlasDIN 18008 – Glas im Bauwesen Bemessungs- und Konstruktionsregeln TRLV, TRAV, TRGS (z.B. Asbest)

VDE-AR-N100 Die VDE AR N100 bildet die Grundlage für die Erarbeitung von VDE- Anwendungsregeln für die Planung, Errichtung, Herstellung, den Betrieb, die Prüfung und Instandhaltung von Anlagen, Einrichtungen und Erzeugnissen der Stromversorgung, einschließlich der Anforderungen an Qualifikation und Organisation von Unternehmen für den Betrieb elektrischer Energieversorgungsnetze. Die VDE-Anwendungsregeln (FNN) sind Grundlage für eine sichere und zuverlässige Stromversorgung.

E VDE-AR-N 4105Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz – Technische Mindestanforderungen für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz

Technischen Anschlussbedingungen (TAB)des Verteilungsnetzbetreibers (VNB)Die Technischen Anschlussbedingungen sind für Anlagen anzuwenden, die neu an das Verteilungsnetz angeschlossen werden bzw. bei einer Erweite-rung oder Veränderung einer Kundenanlage. Die TAB legen insbesondere die Handlungspflichten des Netzbetreibers, des Errichters, Planers sowie des Anschlussnehmers und Anschlussnutzers von Kundenanlagen fest.

Quel

le: B

SW, Z

VEH,

RAL

inBetrieBnahmeDer Errichter einer PV-Anlage muss bei jeder Inbetriebnahme ein Protokoll schreiben. Wichtig sind die elektrischen Messwerte sowie die Anlagendaten.

Protokollierung der Messwerte:n Isolationswiderstand der Gleichstrom (DC)-Seiten Erdungswiderstand der Anlagen Leerlaufspannung des Generatorsn Strang-Leerlaufspannungn Strang-Kurzschlussstromn Spannungsfall über Diode und Sicherung, bei Anlagen mit

Strangdioden / -sicherungen (GAKs)n Kennlinienmessung der einzelnen Stränge optionaln Thermogramme über PV-Generator sowie der Schalt- und

Sicherungseinrichtung anfertigen

e-check Pv

Durch den E-CHECK sollen Mängel an PV-Anlagenund deren zugehörigen Betriebsmitteln, die Gefahren für Personen, Tiere und Sachen in sich bergen, erkannt werden. Diese Richtlinie für den E-CHECK PV-Anlagen gilt für die Durchführungvon wiederkehrenden Prüfungen, z. B. nach VDE 0105-100 und nach VDE 0126-23 an elektrischen Anlagen mit PV-Anlagen.

Photovoltaik-anlagenPass

Um die hohe Qualität der Installation von Solaranlagen für den Kunden nachweislich zu dokumentieren, hat der BSW-Solar gemeinsam mit dem Zentralverband der Deutschen Elektro- und Informations- technischen Handwerke (ZVEH) einen Anlagenpass erarbeitet. Er dokumentiert die eingesetzten Schlüsselkomponenten einer Solarstromanlage sowie die Leistungen des Installateurs und enthält Prüfprotokolle der PV-Anlage.Registrierung für interessierte und qualifizierte Installateure auf der Internetseite: www.photovoltaik-anlagenpass.de.

ausführung und Planung gemäß ral-gz-966güte- und Prüfbestimmungen:P1 – Komponenten für photovoltaische AnlagenP2 – Planung für photovoltaische AnlagenP3 – Ausführung für die photovoltaische AnlagenP4 – Service und Betrieb für photovoltaische Anlagen

Planung, richtlinien, eeg

anlagenPlanung, eegPV-Projektplanung mit DDS-CAD PVFür die Planung von photovoltaischen Anlagen eigenen sich entsprechende Software-Speziallösungen. Mit dem leistungsstarken Planungswerk-zeug „DDS-CAD PV“ vom GOSSEN METRWATT-Kooperationspartner Data Design System (DDS) plant und visualisiert der Solarteur PV-Anlagen in Aufdach-, Indach- und Fassadenmontage sowie auf Freiflächen. Das Programm bietet neben der fotorealistischen Sonnenverlaufssimulation die vollständige Anlagendokumentation inklusive der Ausführungspläne, Anlagenschemata und Stringpläne.

Das integrierte Tool „Polysun Inside“ ermöglicht verlässliche Ertragsprog-nosen. Weiterhin stehen eine automatische Wechselrichterzuordnung so-wie eine umfassende Modul- und Wechselrichterdatenbank zur Verfügung.

Auf Wunsch kann mit DDS-CAD PV auch die weitere Elektroinstallation (Verteiler, Stromkreise, Verlegesysteme, Verkabelung, Blitzschutz etc.) durchgängig geplant und berechnet werden. Eine Schnittstelle zu GOSSEN METRAWATT-Prüfgeräten steht zur Verfügung.

EEG – Erneuerbare-Energien-GesetzDas EEG regelt die Abnahme, Übertragung und die Vergütung von ausschließlich aus erneuerbaren Energiequellen gewonnenem Strom (z.B. Solar- und Windstrom) durch Versorgungsunternehmen, die Netze für die allgemeine Stromversorgung betreiben (Netzbetreiber).

Kerninhalte: Diskriminierungsfreier Netzzugang, „keine Kappung / obere Grenze“ bei der Leistung, Vergütung ist gesetzlich garantiert und fest-geschrieben über einen längeren Zeitraum.

anforDerungen fÜr Den BranDschutz an Pv-anlagen

anforDerungen an Die systemDoku- mentation nach vDe 0126-23 / iec 62446Im Anschluss an die Installation oder einer wiederkehrenden Prüfung eines netzgekoppelten PV-Systems muss eine Dokumentation mit den grundlegenden Systemdaten für Kunden, Prüfer oder Wartungsingenieure erstellt werden.

Grundlegende Systemangabenn System-Bemessungsleistung (kW DC oder kVA AC)n PV-Module und Wechselrichter (Modell, Hersteller, Anzahl)n Datum der Installation und der Inbetriebnahmen Kundennamenn Anschrift vom Ort der Installation

Angaben über Systementwicklern Unternehmen, Ansprechpartner, Anschrift, Rufnummer, Mail-Adresse

Angaben über Systeminstallateur(e)n Unternehmen, Ansprechpartner, Anschrift, Rufnummer, Mail-Adresse

Im Rahmen der Sonnverlaufs-Simulation in DDS-CAD PV wird die Verschattung durch Störobjekte realistisch dar-gestellt.Qu

elle

: DDS

-CAD

Feuerwehrschalter (EATON)

Der Feuerwehrschalter wird empfohlen als zusätzliche DC-Schaltstelle für einen sicheren Feuerwehreinsatz. Diese Freischaltung muss parallel zur Netzabschaltung erfolgen.

VDE-AR-E 2100-712 Anforderungen zur Freischaltung im DC-Bereich einer PV-Anlage.Qu

elle

: EAT

ON

VDS 2033 Elektrische Anlagen in feuergefährdeten Betriebsstätten und diesen gleichzustellenden Risiken, u.a. Verlegung von Gleichstromleitungen. VDS 2216 Brandschutzmaßnahmen für Dächer, Merkblatt für die Planung und Ausführung. VDE-AR-E 2283-4 Anforderungen für Leitungen für PV-Systeme (Bauart PV1-F)

normen Beim einsatz von rcD in Pv-anlagenVDE 0100-482 – Brandschutz bei besonderen Gefahren und Risiken. VDE 0100-705 – Elektrische Anlagen in landwirtschaftlichen und garten-

baulichen Betriebsstätten.VDE 0100-712 – Teil 7 – Anforderungen für Betriebsstätten, Räume

und Anlagen besonderer Solar-Photovoltaik-(PV)- Stromversorgungssysteme

normen, PrÜfanforDerungen

normenVDE 0100-100 / IEC 60364-1Errichten von Niederspannungsanlagen Teil 1 – Allgemeine Grundsätze, Bestimmungen allgemeiner Merkmale, BegriffeVDE 0100-600 / IEC 60364-6Errichten von Niederspannungsanlagen Teil 6 – PrüfungenVDE 0105-100 / EN 50110-1Betrieb von elektrischen Anlagen – Allgemeine FestlegungenVDE 0100-712 / IEC 60364-7-712Teil 7-712 – Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Solar-Photovoltaik-(PV)-StromversorgungssystemeVDE 0126-4-2 / IEC 60904-2Photovoltaische Einrichtungen Teil 2 – Anforderungen an Referenz-SolarelementeVDE 0126-21 (E) Photovoltaik im BauwesenVDE 0126-23 / IEC 62446Netzgekoppelte Photovoltaik-SystemeMindestanforderungen an Systemdokumentation, Inbetriebnahmeprüfung und wiederkehrende PrüfungenVDE 0126-30-1 / DIN EN 61730-1 VDE 0126-30-2 / DIN EN 61730-2 Photovoltaik(PV)-Module - Sicherheitsqualifikation, Teil 1 - Anforderungen an den AufbauVDE 0126-31 / IEC 61215Terrestrische kristalline Silizium-Photovoltaik (PV) Module – Bauarteignung und BauartzulassungVDE 0126-32 / IEC 61646Terrestrische Dünnschicht-Photovoltaik (PV) Module – Bauarteignung und BauartzulassungVDE 0126-34-1 (E) IEC 82 / 571 (CDV)Prüfung des Leistungsverhaltens von photovoltaischen (PV-) Modulen und EnergiebemessungTeil 1 – Leistungsmessung in Bezug auf Bestrahlungsstärke und Temperatur sowie LeistungsbemessungVDE 0126-33 / DIN EN 62108 Bauartzulassung von Konzentrator PV-Modulen und –anordnungen

PrÜfanforDerungen nach vDe 0126-23 / iec 62446Wechselstromsystemn Prüfung der Anforderungen nach DIN VDE 0100-600 /

EN/IEC 60364-6 aller Wechselstromkreise

Gleichstromsystemn Schutz- (Funktionserder) und Potentialausgleichsleiter (PV-Genera-

tor-Rahmen) auf Durchgängigkeit prüfen, inklusive den Anschluss an der Haupterdungsklemme Niederohmprüfung

n Polaritätsprüfung aller Gleichstromleitungen und deren Anschluss sowie die korrekte Kennzeichnung

n Prüfung / Messung der Leerlaufspannung jedes Stranges bei stabilen Bestrahlungsstärkebedingungen (< 5 %), Vergleich identischer Stränge

n Prüfung / Messung des Kurzschlussstromes jeden Stranges bei stabilen Bestrahlungsstärkebedingungen (< 5 %), Vergleich identischer Stränge

Hinweis: Sicherstellung, dass alle PV-Stränge gegeneinander isoliert sind, Trennvorrichtungen und Schaltgeräte müssen offen sein!

n Funktionsprüfungen der ordnungsgemäßen Montage und deren korrekten Anschlüsse, Netzausfallprüfung

n Isolationswiderstand der Gleichstromkreise – 2 Prüfverfahren nach VDE: „Prüfung 1 zwischen der negativen Elektrode des PV-Generators und Erde, gefolgt von einer Prüfung zwischen der positiven Elektrode des PV-Generators und Erde.“ „Prüfung 2 zwischen Erde und den miteinander kurzgeschlossenen negativen und positiven Elektroden des PV-Generators.“

Hinweis: Vor den Messungen Überspannungsableiter abklemmen!

Mindestwerte des Isolationswiderstandes

Prüf- verfahren

Systemspannung (UOC stc x 1,25) V

Prüfspannung V

Kleinster Isolati-onswiderstand MΩ

Prüfverfahren 1< 120 250 0,5

120 bis 500 500 1> 500 1000 1

Prüfverfahren 2< 120 250 0,5

120 bis 500 500 1> 500 1000 1Qu

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: DIN

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normen, PrÜfanforDerungen

normenVDE 0100-100 / IEC 60364-1Errichten von Niederspannungsanlagen Teil 1 – Allgemeine Grundsätze, Bestimmungen allgemeiner Merkmale, BegriffeVDE 0100-600 / IEC 60364-6Errichten von Niederspannungsanlagen Teil 6 – PrüfungenVDE 0105-100 / EN 50110-1Betrieb von elektrischen Anlagen – Allgemeine FestlegungenVDE 0100-712 / IEC 60364-7-712Teil 7-712 – Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Solar-Photovoltaik-(PV)-StromversorgungssystemeVDE 0126-4-2 / IEC 60904-2Photovoltaische Einrichtungen Teil 2 – Anforderungen an Referenz-SolarelementeVDE 0126-21 (E) Photovoltaik im BauwesenVDE 0126-23 / IEC 62446Netzgekoppelte Photovoltaik-SystemeMindestanforderungen an Systemdokumentation, Inbetriebnahmeprüfung und wiederkehrende PrüfungenVDE 0126-30-1 / DIN EN 61730-1 VDE 0126-30-2 / DIN EN 61730-2 Photovoltaik(PV)-Module - Sicherheitsqualifikation, Teil 1 - Anforderungen an den AufbauVDE 0126-31 / IEC 61215Terrestrische kristalline Silizium-Photovoltaik (PV) Module – Bauarteignung und BauartzulassungVDE 0126-32 / IEC 61646Terrestrische Dünnschicht-Photovoltaik (PV) Module – Bauarteignung und BauartzulassungVDE 0126-34-1 (E) IEC 82 / 571 (CDV)Prüfung des Leistungsverhaltens von photovoltaischen (PV-) Modulen und EnergiebemessungTeil 1 – Leistungsmessung in Bezug auf Bestrahlungsstärke und Temperatur sowie LeistungsbemessungVDE 0126-33 / DIN EN 62108 Bauartzulassung von Konzentrator PV-Modulen und –anordnungen

PrÜfanforDerungen nach vDe 0126-23 / iec 62446Wechselstromsystemn Prüfung der Anforderungen nach DIN VDE 0100-600 /

EN/IEC 60364-6 aller Wechselstromkreise

Gleichstromsystemn Schutz- (Funktionserder) und Potentialausgleichsleiter (PV-Genera-

tor-Rahmen) auf Durchgängigkeit prüfen, inklusive den Anschluss an der Haupterdungsklemme Niederohmprüfung

n Polaritätsprüfung aller Gleichstromleitungen und deren Anschluss sowie die korrekte Kennzeichnung

n Prüfung / Messung der Leerlaufspannung jedes Stranges bei stabilen Bestrahlungsstärkebedingungen (< 5 %), Vergleich identischer Stränge

n Prüfung / Messung des Kurzschlussstromes jeden Stranges bei stabilen Bestrahlungsstärkebedingungen (< 5 %), Vergleich identischer Stränge

Hinweis: Sicherstellung, dass alle PV-Stränge gegeneinander isoliert sind, Trennvorrichtungen und Schaltgeräte müssen offen sein!

n Funktionsprüfungen der ordnungsgemäßen Montage und deren korrekten Anschlüsse, Netzausfallprüfung

n Isolationswiderstand der Gleichstromkreise – 2 Prüfverfahren nach VDE: „Prüfung 1 zwischen der negativen Elektrode des PV-Generators und Erde, gefolgt von einer Prüfung zwischen der positiven Elektrode des PV-Generators und Erde.“ „Prüfung 2 zwischen Erde und den miteinander kurzgeschlossenen negativen und positiven Elektroden des PV-Generators.“

Hinweis: Vor den Messungen Überspannungsableiter abklemmen!

Mindestwerte des Isolationswiderstandes

Prüf- verfahren

Systemspannung (UOC stc x 1,25) V

Prüfspannung V

Kleinster Isolati-onswiderstand MΩ

Prüfverfahren 1< 120 250 0,5

120 bis 500 500 1> 500 1000 1

Prüfverfahren 2< 120 250 0,5

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Planung, richtlinien, eeg

anlagenPlanung, eegPV-Projektplanung mit DDS-CAD PVFür die Planung von photovoltaischen Anlagen eigenen sich entsprechende Software-Speziallösungen. Mit dem leistungsstarken Planungswerk-zeug „DDS-CAD PV“ vom GOSSEN METRWATT-Kooperationspartner Data Design System (DDS) plant und visualisiert der Solarteur PV-Anlagen in Aufdach-, Indach- und Fassadenmontage sowie auf Freiflächen. Das Programm bietet neben der fotorealistischen Sonnenverlaufssimulation die vollständige Anlagendokumentation inklusive der Ausführungspläne, Anlagenschemata und Stringpläne.

Das integrierte Tool „Polysun Inside“ ermöglicht verlässliche Ertragsprog-nosen. Weiterhin stehen eine automatische Wechselrichterzuordnung so-wie eine umfassende Modul- und Wechselrichterdatenbank zur Verfügung.

Auf Wunsch kann mit DDS-CAD PV auch die weitere Elektroinstallation (Verteiler, Stromkreise, Verlegesysteme, Verkabelung, Blitzschutz etc.) durchgängig geplant und berechnet werden. Eine Schnittstelle zu GOSSEN METRAWATT-Prüfgeräten steht zur Verfügung.

EEG – Erneuerbare-Energien-GesetzDas EEG regelt die Abnahme, Übertragung und die Vergütung von ausschließlich aus erneuerbaren Energiequellen gewonnenem Strom (z.B. Solar- und Windstrom) durch Versorgungsunternehmen, die Netze für die allgemeine Stromversorgung betreiben (Netzbetreiber).

Kerninhalte: Diskriminierungsfreier Netzzugang, „keine Kappung / obere Grenze“ bei der Leistung, Vergütung ist gesetzlich garantiert und fest-geschrieben über einen längeren Zeitraum.

anforDerungen fÜr Den BranDschutz an Pv-anlagen

anforDerungen an Die systemDoku- mentation nach vDe 0126-23 / iec 62446Im Anschluss an die Installation oder einer wiederkehrenden Prüfung eines netzgekoppelten PV-Systems muss eine Dokumentation mit den grundlegenden Systemdaten für Kunden, Prüfer oder Wartungsingenieure erstellt werden.

Grundlegende Systemangabenn System-Bemessungsleistung (kW DC oder kVA AC)n PV-Module und Wechselrichter (Modell, Hersteller, Anzahl)n Datum der Installation und der Inbetriebnahmen Kundennamenn Anschrift vom Ort der Installation

Angaben über Systementwicklern Unternehmen, Ansprechpartner, Anschrift, Rufnummer, Mail-Adresse

Angaben über Systeminstallateur(e)n Unternehmen, Ansprechpartner, Anschrift, Rufnummer, Mail-Adresse

Im Rahmen der Sonnverlaufs-Simulation in DDS-CAD PV wird die Verschattung durch Störobjekte realistisch dar-gestellt.Qu

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Feuerwehrschalter (EATON)

Der Feuerwehrschalter wird empfohlen als zusätzliche DC-Schaltstelle für einen sicheren Feuerwehreinsatz. Diese Freischaltung muss parallel zur Netzabschaltung erfolgen.

VDE-AR-E 2100-712 Anforderungen zur Freischaltung im DC-Bereich einer PV-Anlage.Qu

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: EAT

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VDS 2033 Elektrische Anlagen in feuergefährdeten Betriebsstätten und diesen gleichzustellenden Risiken, u.a. Verlegung von Gleichstromleitungen. VDS 2216 Brandschutzmaßnahmen für Dächer, Merkblatt für die Planung und Ausführung. VDE-AR-E 2283-4 Anforderungen für Leitungen für PV-Systeme (Bauart PV1-F)

normen Beim einsatz von rcD in Pv-anlagenVDE 0100-482 – Brandschutz bei besonderen Gefahren und Risiken. VDE 0100-705 – Elektrische Anlagen in landwirtschaftlichen und garten-

baulichen Betriebsstätten.VDE 0100-712 – Teil 7 – Anforderungen für Betriebsstätten, Räume

und Anlagen besonderer Solar-Photovoltaik-(PV)- Stromversorgungssysteme

rcD, BranDschutz, anlagenPass, ral

vorschriften unD richtlinien Beim Bau einer Pv-anlage Öffentliches Baurecht (Landesbauordnungen)

Formellrechtliche Anforderungenn Baugenehmigungspflicht (Landesbaurecht) in der Regel

genehmigungsfrei. Ausnahmen z.B.: Fassadenanlagen, gewerbliche PV-Anlagen auf landwirtschaftlichen Gebäuden (NRW)

n Bauprodukte und Bauarten, u.a. Zulassungen, Prüfzeugnisse

Materiellrechtliche Anforderungenn Bauplanungsrechtn Bauordnungsrecht, u.a. Wärme-, Brand- und Blitzschutzn Baunebenrecht, u.a. Denkmalschutzrecht

Technischen Regeln für Bauarten mit GlasDIN 18008 – Glas im Bauwesen Bemessungs- und Konstruktionsregeln TRLV, TRAV, TRGS (z.B. Asbest)

VDE-AR-N100 Die VDE AR N100 bildet die Grundlage für die Erarbeitung von VDE- Anwendungsregeln für die Planung, Errichtung, Herstellung, den Betrieb, die Prüfung und Instandhaltung von Anlagen, Einrichtungen und Erzeugnissen der Stromversorgung, einschließlich der Anforderungen an Qualifikation und Organisation von Unternehmen für den Betrieb elektrischer Energieversorgungsnetze. Die VDE-Anwendungsregeln (FNN) sind Grundlage für eine sichere und zuverlässige Stromversorgung.

E VDE-AR-N 4105Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz – Technische Mindestanforderungen für Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz

Technischen Anschlussbedingungen (TAB)des Verteilungsnetzbetreibers (VNB)Die Technischen Anschlussbedingungen sind für Anlagen anzuwenden, die neu an das Verteilungsnetz angeschlossen werden bzw. bei einer Erweite-rung oder Veränderung einer Kundenanlage. Die TAB legen insbesondere die Handlungspflichten des Netzbetreibers, des Errichters, Planers sowie des Anschlussnehmers und Anschlussnutzers von Kundenanlagen fest.

Quel

le: B

SW, Z

VEH,

RAL

inBetrieBnahmeDer Errichter einer PV-Anlage muss bei jeder Inbetriebnahme ein Protokoll schreiben. Wichtig sind die elektrischen Messwerte sowie die Anlagendaten.

Protokollierung der Messwerte:n Isolationswiderstand der Gleichstrom (DC)-Seiten Erdungswiderstand der Anlagen Leerlaufspannung des Generatorsn Strang-Leerlaufspannungn Strang-Kurzschlussstromn Spannungsfall über Diode und Sicherung, bei Anlagen mit

Strangdioden / -sicherungen (GAKs)n Kennlinienmessung der einzelnen Stränge optionaln Thermogramme über PV-Generator sowie der Schalt- und

Sicherungseinrichtung anfertigen

e-check Pv

Durch den E-CHECK sollen Mängel an PV-Anlagenund deren zugehörigen Betriebsmitteln, die Gefahren für Personen, Tiere und Sachen in sich bergen, erkannt werden. Diese Richtlinie für den E-CHECK PV-Anlagen gilt für die Durchführungvon wiederkehrenden Prüfungen, z. B. nach VDE 0105-100 und nach VDE 0126-23 an elektrischen Anlagen mit PV-Anlagen.

Photovoltaik-anlagenPass

Um die hohe Qualität der Installation von Solaranlagen für den Kunden nachweislich zu dokumentieren, hat der BSW-Solar gemeinsam mit dem Zentralverband der Deutschen Elektro- und Informations- technischen Handwerke (ZVEH) einen Anlagenpass erarbeitet. Er dokumentiert die eingesetzten Schlüsselkomponenten einer Solarstromanlage sowie die Leistungen des Installateurs und enthält Prüfprotokolle der PV-Anlage.Registrierung für interessierte und qualifizierte Installateure auf der Internetseite: www.photovoltaik-anlagenpass.de.

ausführung und Planung gemäß ral-gz-966güte- und Prüfbestimmungen:P1 – Komponenten für photovoltaische AnlagenP2 – Planung für photovoltaische AnlagenP3 – Ausführung für die photovoltaische AnlagenP4 – Service und Betrieb für photovoltaische Anlagen

Begriffe Der Photovoltaik, stc

stc – stanDarD test conDitions (Standard Test Bedingungen)Um verschiedene PV-Module und Zellen miteinander vergleichen zu können, wurden genormte Testbedingungen weltweit definiert, bei denen die Solarzellenkennlinie ermittelt wird. Die STC beziehen sich auf die Norm IEC 60904 bzw. DIN EN 60904. Im Wesentlichen wird die Kennlinie durch den MPP-Wert, den Kurzschlussstrom und der Leerlaufspannung charakterisiert.

n Bestrahlungsstärke E bei senkrechtem Lichteinfall auf die Modulfläche von 1000 W / m2

n Zellentemperatur T von 25 °C ; Toleranz ± 2 °Kn Definiertes Lichtspektrum mit einem AirMass von AM 1,5 (die An-

gabe AM ist in der Norm IEC 904-3 Teil III definiert und beziffert die Mehr-Strecke, die das Sonnenlicht bei schrägen Einfall länger durch die Lufthülle zurücklegt, als das bei senkrechtem Einfall der Fall wäre – bei AM 1,5 ist die Strecke 50 % länger als bei senkrechtem Einfall. (Am Äquator beträgt die Luftmasse 1 und in Europa ca. 1,5)

Hinweis: STC sind theoretische Größen und werden in der Qualität nicht erreicht. Um die Bedingungen besser darzustellen wurden die NOCT-Bedingungen erstellt. (NOCT-Bedingungen: Strahlungsstärke 800 W / m2, Umgebungstemperatur 20 °C, Windgeschwindigkeit 1 ms -1, PV-Anlage muss im Leerlauf sein – EN 61215)

Blitz- unD ÜBersPannungsschutzVDE 0185-305-2 / DIN EN 62305-2 Blitzschutz – Teil 2: Risiko ManagementVDE 0185-305-3 / DIN EN 62305-3, (Beiblatt 5) Teil 3: Blitz- und Überspannungsschutz für PV-StromversorgungssystemeMerkblatt für PV-Installateure Blitz- und Überspannungsschutz von Photovoltaikanlagen auf Gebäuden vom BSW und ZVEHVDS Richtlinien 2010-09 Risikoorientierter Blitz- und Überspannungsschutz VDE V 0675-39-12 / DIN CLC/TS 50539-12 Teil 12: Auswahl und Anwendungsgrundsätze - Überspannungsschutz für den Einsatz in Photovoltaik-Installationen

Generell gilt die Aussage: „PV-Anlagen erhöhen die Gefährdung durch Blitzeinschläge für Gebäude nicht“, jedoch kann es ohne Schutz durch Blitzströme und / oder Überspannungen zu Ausfällen von Anlagenteilen kommen. Die Folgen wären dann Ertragsausfall und anfallende Reparatur-kosten. Für eine Montage der PV-Analge auf öffentlichen Gebäuden, wie z.B. Krankenhäusern oder Schulen fordern die jeweiligen Bauordnungen der Länder aus Sicherheitsgründen Blitzschutzsysteme (LPS – Lightning Protection System) gemäß Schutzklasse III.

Vorteile beim Einsatz von Blitz- und Überspannungsschutz:n Schutz vor Brand und Zerstörung der PV-Anlage sowie des Gebäudesn Kontinuierliche Verfügbarkeit der PV-Anlagen Sicherung der Investition, keine Ertragsminderungn Schutz vor Verletzungen von Lebewesen innerhalb oder in

der Nähe der baulichen Anlage

Blitz- & ÜBersPannungsschutz

einige wichtige Begriffe Strom-Spannungs-Charakteristik (I-U Kennlinie)Die Strom-Spannungs-Charakteristik stellt das Verhalten des PV-Genera-tors bei unterschiedlichen Belastungszuständen in einem Diagramm dar. Die Charakteristik ist abhängig von der aktuellen Bestrahlungsstärke sowie der Zelltemperatur.

Leerlaufspannung UOC

Ausgangsspannung einer Solarzelle oder eines Solarmoduls im Leerlauf, d.h. im stromlosen Zustand.

Kurzschlussstrom ISC

Strom einer kurzgeschlossenen Solarzelle oder eines kurz- geschlossenen Solarmoduls, d.h. bei Ausgangsspannung = 0 V.

ModulwirkungsgradGibt das Verhältnis von abgegebener Leistung zur eingestrahlten Leistung eines Solarmoduls bezogen auf die Modulfläche an.

kWpKiloWatt peak (peak = engl. Spitze). Das „p“ zeigt aber nicht die Spitzenleis-tung sondern die Nennleistungen nach Standard-Test-Bedingungen (STC).

Pmpp

Maximale Ausgangsleistung einer Solarzelle oder eines Solarmoduls bei einer bestimmten Einstrahlung und einer bestimmten Solarzellentemperatur im Punkt maximaler Leistung MPP = Maximum Power Point

Referenzzelle Eine kalibrierte Solarzelle zur Messung der Globalstrahlung G auf eine ebene Fläche, (Normspektrum AM 1,5 mit G = 1000 W / m2 bei 25 C° ) Detaillierte Übersicht von Begriffen: n VDE 0126-3 / DIN EN 50521 – Steckverbinder für Photovoltaik- Systeme, – Sicherheitsanforderungen und Prüfungen n DIN VDE 0100-200 / IEC 60050-826 – Errichten von Niederspannungsanlagen – Begriffe n DIN EN ISO 13943 – Brandschutz-Vokabular

Das Blitzschutzsystem besteht aus dem äußeren und inneren Blitzschutz sowie dem Überspannungsschutz.

In der VDE 0185-305 ist der Schutzgrad eines Gebäudes mit den vier Blitzschutzklassen I bis IV definiert.

Äußeres Blitzschutzsystemn Mit Fangeinrichtungen die einen Schutzbereich auf dem

Dach bilden, unter Beachtung des Trennungsabstandes.n Mit Ableitungen die den Blitz zur Erdunganlage führt.n Über die Erdungsanlage wird der Blitzstrom in die Erde geleitet.

Inneres Blitzschutzsystemn Blitzstromableiter Typ 1 für die AC-Einspeisung des Gebäudesn Überspannungsableiter Typ 2 für den Schutz des Wechselrichters

für die AC- und DC-Anschlüsse.n DC-Überpannungsableiter Typ 2 in den GAK‘s zum Schutz der

Module.

zertifizierung von wechselrichterVDE V 0126-1-1 Selbsttätige Schaltstelle zwischen einer netzparallelen Eigenerzeugungs-anlage und dem öffentlichen Niederspannungsnetz.

VDE 0126-14-1 / E DIN EN 62109-1 Sicherheit von Leistungsumrichtern zur Anwendung in photovoltaischen Energiesystemen – Allgemeine Anforderungen.

VDE 0126-14-2 / E DIN EN 62109-2 Sicherheit von Leistungsumrichtern zur Anwendung in photovoltaischen Energiesystemen – Anforderungen an Wechselrichter.

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Photovoltaischer effekt, kennlinien

Photovoltaischer effektUnter dem „Photovoltaischen Effekt“ versteht man die direkte Umwandlung von Licht in elektrische Energie mit Hilfe von Solarzellen. D.h. Sonnen-energie wird in elektrische Energie umgewandelt.

temPeratur / einstrahlungDie elektrischen Größen und die Kennlinien der Module sind von der Temperatur und der Einstrahlung abhängig. Der Modulstrom ist direkt von der Einstrahlungsstärke abhängig und die Modulspannung wird am stärksten durch die Modultemperatur beeinflusst.

Kenngrößen eines PV Generators

MPP…Maximale Power PointISC…KurzschlussstromIMPP…Momentaner maximaler StromUOC…LeerlaufspannungUMPP…Momentane maximale Spannung

ir-thermografieDer Einsatz von Wärmebildkameras ermöglicht durch präzise Temperatur-messung der Moduloberfläche schnelles und effizientes feststellen unter-schiedlichster Defekte.

Vorteile sind die bildgebende, berührungslose und zerstörungsfreie Unter-suchung der PV-Anlage im Normalbetrieb und die Möglichkeit größere Flächen zu scannen. Auch als Qualitätsgarant zur Überprüfung der Anlage nach Beendigung der Installation sollte die Thermografie ihren Nutzen haben.

Mit der Thermografie können u.a. nachfolgende Defekte erkannt werden:

Kurzschlüsse in Solarzellen, Verschmutzungen, eingedrungene Feuchtig-keit, Risse in Zellen oder im Modulglas, Kontaktfehler zwischen Leitungs-band und Solarzelle, defekte Bypassdioden, im Leerlauf befindliche und nicht angeschlossene Module, sog. Missmatches, d.h. Leistungsverlust durch unterschiedliches Leistungsvermögen einzelner Module.

Normen und Richtlinienn DIN 54190 Teil 1-3 – Zerstörungsfreie Prüfung-Thermografische Prüfung

Teil 1: Allgemeine Grundlagen, Teil 2: Geräte, Teil 3: Begriffen DIN EN 13187 – Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden –

Nachweis von Wärmebrücken in Gebäuden – Infrarotverfahrenn DIN EN 13829 – Wärmetechnisches Verhalten von Gebäuden – Bestim-

mung der Luftdurchlässigkeit von Gebäuden – Differenzdruckverfahrenn DIN 4108 Teil 1-3 – Wärmeschutzn DIN EN 473 – Zerstörungsfreie Prüfung – Qualifizierung und

Zertifizierung von Personal – Allgemeine Grundlagen

Hotspot (ca.15K über dem Temperaturdurchschnitt)

Beschattete oder durch Verschmutzung verdeckte Zellen

Nicht jeder Hotspot ist ein Fehler - Thermogramm der Anschlussdosen

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Modulstrom ( A ) in Abhängigkeit der Einstrahlung

Modulspannung ( V ) in Abhängigkeit der Temperatur

IR-tHeRMoGRafIe, kennlInIen

BeIsPIel-kennlInIen aus DeR PRaxIsQu

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PV Wegweiser

GMC-I Messtechnik GmbHSüdwestpark 15D – 90449 NürnbergTelefon: +49 911 8602-111Telefax: +49 911 8602-777E-Mail: info@gossenmetrawatt.comwww.gossenmetrawatt.com

Photovoltaik

PV-Engineering GmbHAugustastr. 2458644 Iserlohn

Energiebau Solarstromsysteme GmbHHeinrich-Rohlmann-Str. 1750829 Köln

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