Wie man ein Sonnensystem richtig absichert

Sonnenkollektoren sind in letzter Zeit viel häufiger geworden, da Menschen auf der ganzen Welt beginnen, sich einer umweltfreundlicheren und nachhaltigeren Lebensweise zuzuwenden. Um vom Stromnetz zu gehen, müssen einige Menschen in der Lage sein, ihre eigene Hausarbeit zu erledigen, und unter solchen Umständen ist es wichtig zu wissen, wie die Solarmodule richtig verkabelt werden. 

In den meisten Fällen ist eine Solarsystemsicherung zwischen einem Solarpanel und seinem Laderegler erforderlich, da Sicherungen und Leistungsschalter schützen Sie die Verkabelung vor Überhitzung. Dadurch wird auch verhindert, dass Geräte im Falle eines Kurzschlusses Feuer fangen oder beschädigt werden. Wenn die Solarmodule jedoch in Reihe geschaltet sind, ist eine Sicherung selten erforderlich.

Was ist eine Solarsicherung?

Bei einer Solarsicherung handelt es sich um eine Art Sicherung, die speziell für Solarstromanlagen gedacht ist und als kritische Verteidigungslinie gegen elektrische Fehler in Ihrer Solaranlage dient. Sie sollen die Solaranlage vor eventuell auftretender Überhitzung, Überlastung oder Kurzschlüssen schützen. Wenn ein elektrischer Fehler auftritt, fungiert die Sicherung als schwaches Glied im Stromkreis, schmilzt und unterbricht die Verbindung, um einen übermäßigen Stromfluss zu verhindern. Die Auswahl der Solarsicherung kann auf der Grundlage verschiedener Faktoren erfolgen, z. B. der physischen Größe und Form, der Stromstärke, dem Ausschaltvermögen und vielem mehr.

Ohne ordnungsgemäße Verwendung von Sicherungen kann ein Kurzschluss oder eine Überlastung dazu führen, dass Drähte überhitzen, die Isolierung schmilzt und sogar ein Feuer entsteht. Sicherungen tragen dazu bei, diese Risiken zu mindern, indem sie den Stromfluss schnell unterbrechen, bevor Schäden auftreten können. Sie schützen Ihre Solarmodule auch vor Rückstrom, der auftreten kann, wenn ein Modul verschattet oder defekt ist und möglicherweise Strom von anderen Modulen im Strang bezieht.

Wann sollten Solarmodule gesichert werden?

Der NEC stellt Richtlinien für die Sicherung von Solarmodulen bereit, die auf dem Kurzschlussstrom (Isc) der Module basieren. Der Code verlangt, dass der Sicherungswert mindestens 156 % des Isc des Panels beträgt. Wenn ein Solarpanel beispielsweise einen Isc von 10 A hat, beträgt der Mindestsicherungswert 15.6 A, aufgerundet auf die nächste Standardsicherungsgröße von 20 A.

Reihenschaltung: Situationen, in denen Sie keine Absicherung benötigen

Wenn Solarmodule in Reihe geschaltet sind, fließt durch jedes Modul der gleiche Strom. In dieser Konfiguration reicht normalerweise eine einzige Sicherung am Ende des Strings aus, um das gesamte Array zu schützen. Die Solaranlage muss nicht abgesichert werden, wenn der Kurzschlussstrom der Solaranlage geringer ist als die maximale Nennleistung der Reihensicherung des Solarmoduls. Aus folgenden Gründen bietet die Zusammenführung dieser Art von Array keinen zusätzlichen Schutz oder Vorteil:

Drei 200-W-Panels werden hintereinander geschaltet. Jedes Solarmodul hat eine maximale Reihensicherung von 15 A und einen maximalen Reihenkurzschlussstrom von 10.2 A, 9.8 A bzw. 9.8 A.

Da die maximale Reihensicherung 15 A beträgt, können wir davon ausgehen, dass die internen Drähte, Dioden, Anschlüsse und andere Teile des echten Solarmoduls einem maximalen Strom von 15 A standhalten können.

Da der Kurzschlussstrom des Arrays 10.2 A beträgt, ist es vernünftig zu sagen, dass, wenn ein Kurzschluss oder eine andere Fehlfunktion in einem der Solarmodule auftritt, das Modul für die Bewältigung der Situation gerüstet wäre, da der Kurzschlussstrom den nicht übersteigen kann maximaler Sicherungswert des Panels.

Es wird letztendlich niemals zulassen, dass die Sicherung durchbrennt. Lassen Sie die Sicherung ständig lästige Schläge ertragen, wenn sie normal funktioniert. Aus diesem Grund ist laut Code für diese Situation keine Sicherung erforderlich.

Parallelverdrahtung: wenn eine Absicherung erforderlich ist

Wenn jedoch Solarmodule parallel geschaltet sind, führt jeder String seinen eigenen Strom. In diesem Fall sind Sicherungen für jeden parallelen String erforderlich, um zu verhindern, dass sich ein Kurzschluss in einem String auf die anderen Strings auswirkt. Der NEC schreibt vor, dass jeder parallel geschaltete Strang einzeln abgesichert werden muss, wobei der Sicherungswert den maximalen Reihensicherungswert der Panels nicht überschreiten darf.

Wohin verschmelzen?

Es gibt drei verschiedene Orte, an denen die Sicherung in den Solarmodulen installiert werden kann. Der erste befindet sich zwischen der Batteriebank und dem Laderegler. Zweitens kann es zwischen dem Laderegler und den Solarmodulen platziert werden. Schließlich kann die Sicherung auch zwischen Wechselrichter und Batteriebank vorhanden sein.

Eine zwischen Laderegler und Batteriebank installierte Sicherung oder ein Unterbrecher kann vor Kurzschlüssen und Überlastungen schützen. Diese Sicherung sollte für die maximale Stromabgabe des Ladereglers ausgelegt sein.

Die Sicherung zwischen Laderegler und Solarmodul schützt effizient vor Überhitzung der Kabel und schützt gleichzeitig das Gerät vor Schäden.

Eine zwischen Batteriebank und Wechselrichter installierte Sicherung oder ein Schutzschalter kann auch vor Kurzschlüssen und Überlastungen schützen. Die Sicherung sollte für die maximale Stromaufnahme des Wechselrichters ausgelegt sein.

Welche Art/Größe der Sicherung benötigen wir?

Für Photovoltaik (PV)-Anlagen Für einen sicheren, zuverlässigen und dauerhaften Betrieb müssen die Sicherungen richtig dimensioniert sein. Im Gegensatz zu herkömmlichen elektrischen Energieverteilungs- und Steuerungsanwendungen sind Sicherungen von Solaranlagen anfällig für besondere Umstände. Eine langfristige Einwirkung von Umweltfaktoren kann zu abweichenden Umgebungstemperaturen führen, was sich wiederum auf die Wahl der Leiter, die Dimensionierung und die Sicherungsleistung auswirkt. 

Zusätzlich PV Module erzeugen Dauerströme, im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltungen, die typischerweise auf der Grundlage von Dauerlasten dimensioniert sind, was zusätzliche Überlegungen zur Dimensionierung von Sicherungen erforderlich macht. Unter diesen Umständen bietet sich eine spezielle Technik zur Dimensionierung von Solarsicherungen an PV Systeme erforderlich.

Sicherung des Solarmoduls 

Die kommerziellen Solarmodule mit über 50 Watt verwenden 10-Gauge-Kabel, die Stromflüssen von bis zu 30 Ampere standhalten. In solchen Fällen ist eine Sicherung nicht erforderlich, wenn die Paneele in Reihe miteinander verbunden sind. Allerdings ändert sich die Situation erheblich, wenn Panels parallel miteinander verbunden werden. Wenn es beispielsweise vier Module gibt, von denen jedes für 15 Ampere ausgelegt ist, könnte ein Kurzschluss in einem davon dazu führen, dass alle 60 Ampere auf das kurzgeschlossene Panel geleitet werden. Dies führt dazu, dass die Drähte, die zu diesem Panel führen, deutlich mehr Strom als 30 Ampere erhalten, was möglicherweise dazu führt, dass dieses Drahtpaar Feuer fängt. Daher ist es bei Parallelschaltungen wichtig, Sicherungen auf jedem Panel zu installieren, um einen übermäßigen Stromfluss zu verhindern, der zu Überhitzung und Brandgefahr führen kann.

Sicherung für eine Parallel-/Sammelbox

A Kombinierbox wird in einem Parallelsystem verwendet, um die Sicherungen und Leistungsschalter für jedes Panel sowie eine oder mehrere „kombinierte“ Sicherungen zu enthalten, die mit dem Laderegler oder dem Netzkopplungswechselrichter verbunden sind. Bevor wir diese „kombinierte“ Sicherung/Leistungsschalter dimensionieren, müssen wir zunächst den Strom berechnen, der im ungünstigsten Fall auf der Grundlage unserer einzigartigen Panels fließen wird. Es ist wichtig zu beachten, dass die Gesamtstromstärke aller Sicherungen im Anschlusskasten die maximale Eingangsleistung des Ladereglers oder die Strombelastbarkeit der vom Anschlusskasten ausgehenden Leitungen nicht überschreiten darf.

Ladegerät an Batteriesicherung oder Unterbrecher

Da die Worst-Case-Verstärker zu und von a fließen Pulsweitenmoduliert (PWN) Laderegler ist der gleiche, die Sicherung und Kabelgröße können übereinstimmen. Im Gegensatz dazu haben MPPT-Laderegler die Fähigkeit, sowohl die Spannung zu reduzieren als auch den zwischen dem Regler und der Batteriebank fließenden Strom zu erhöhen, was eine Neuberechnung der genauen Größe des Kabels und der Sicherung oder das Lesen des Handbuchs des Ladereglers erforderlich macht. Für den Laderegler Solar Boost 50 (Ampere) empfiehlt Blue Sky beispielsweise die Installation einer 60-Ampere-Sicherung/eines Unterbrechers zwischen dem Gerät und der Batteriebank. Wählen Sie erneut einen Draht mit der richtigen Bewertung.

Sicherung zwischen Batteriebank und Wechselrichter

Die Größe der letzten Sicherung oder des letzten Schutzschalters zwischen der Batteriebank und dem Wechselrichter sollte auf der Dauernennleistung des Wechselrichters und dem maximalen Stoßstrom basieren, den er verarbeiten kann. Konsultieren Sie die Spezifikationen des Wechselrichterherstellers, um die geeignete Sicherungs- oder Schutzschaltergröße zu bestimmen. Als allgemeine Regel gilt, dass die Sicherung auf das 1.25- bis 1.5-fache des Dauernennstroms des Wechselrichters ausgelegt sein sollte. Wenn Ihr Wechselrichter beispielsweise eine Dauernennleistung von 2000 W bei 24 Volt hat, beträgt der Dauerstrom 2000 W ÷ 24 V = 83.3 A. In diesem Fall würden Sie eine Sicherung oder einen Schutzschalter mit einer Nennleistung zwischen 105 A und 125 A wählen.

Werkzeuge benötigt 

• Winkelsucher
• Torpedo-Ebene
• Fischband
• Kreidelinie
• Akku-Bohrschrauber (14.4 V oder höher), mehrere Akkus
• Unibit- und Mehrfachbohrer (Holz, Metall, Mauerwerk)
• Lochsäge
• Locher
• Drehmomentschlüssel mit tiefen Stecknüssen
• Nusstreiber 
• Abisolierzange
• Crimper
• Nadelzange
• Lineman-Zange
• Gleitgelenk Zangen
• Kleine Kabelschneider
• Große Kabelschneider
• AC/DC-Multimeter
• Säge
• Maßband
• Decke, Pappe oder schwarzer Kunststoff 
• Strapazierfähige Verlängerungskabel
• Kartuschenpistole
• Sicherungsabzieher

Unterschiede zwischen Sicherungen und Leistungsschaltern

Sowohl Sicherungen als auch Leistungsschalter dienen dazu, Ihre Solaranlage vor elektrischen Störungen zu schützen, sie funktionieren jedoch auf etwas unterschiedliche Weise. Sicherungen sind Geräte zur einmaligen Verwendung, die schmelzen und den Stromkreis unterbrechen, wenn sie auf eine Überstromsituation stoßen. Sobald eine Sicherung durchbrennt, muss sie ersetzt werden.

Leistungsschalter hingegen können nach dem Auslösen zurückgesetzt werden. Sie verwenden einen mechanischen Schalter, um den Stromkreis zu unterbrechen, wenn ein Überstrom erkannt wird. Sobald der Fehler behoben ist, kann der Leistungsschalter zurückgesetzt werden, wodurch die Stromversorgung des Stromkreises wiederhergestellt wird.

In Solaranlagen werden Sicherungen häufiger für kleinere Ströme verwendet, beispielsweise in Solarpanel-Strängen oder zwischen Laderegler und Batterie. Leistungsschalter werden häufig für Anwendungen mit höherem Strom verwendet, beispielsweise zwischen der Batteriebank und dem Wechselrichter.

Auswahl des geeigneten Sicherungstyps

Bei der Auswahl der Sicherungen für Ihre Solaranlage ist es wichtig, den richtigen Typ und die richtige Größe auszuwählen. Die am häufigsten in Solaranwendungen verwendeten Sicherungstypen sind:

• ANL-Sicherungen (Flachsicherungen): Diese Sicherungen werden häufig in Batterie- und Wechselrichterkreisen verwendet und sind in Größen von 20 A bis 750 A erhältlich.
• Zwergsicherungen (ATC): Diese kleinen Flachsicherungen werden häufig in Solarpanel-Strängen und Generatorkästen verwendet und haben Größen von 1 A bis 30 A.
• Patronensicherungen: Diese zylindrischen Sicherungen sind in einer Vielzahl von Größen erhältlich und werden häufig in Anwendungen mit höherer Spannung eingesetzt.

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl einer Sicherungsgröße immer die NEC-Richtlinien und die Spezifikationen Ihrer Solarkomponenten. Sicherungen sollten für mindestens 156 % des erwarteten Stroms ausgelegt sein, aufgerundet auf die nächsthöhere Standardsicherungsgröße.

Häufige Fehler, die man bei der Fusion eines Sonnensystems vermeiden sollte

• Unterdimensionierte oder überdimensionierte Sicherungen: Die Verwendung einer zu kleinen Sicherung kann zu einem vorzeitigen Durchbrennen führen, während die Verwendung einer zu großen Sicherung möglicherweise keinen ausreichenden Schutz bietet. Dimensionieren Sie Sicherungen immer gemäß den NEC-Richtlinien und Komponentenspezifikationen.
• Versäumnis, parallel geschaltete Module abzusichern: Jeder parallel geschaltete String muss einzeln abgesichert werden, um zu verhindern, dass sich ein Kurzschluss in einem String auf die anderen auswirkt. Wenn parallele Strings nicht gesichert werden, kann dies zu Schäden und Brandgefahr führen.
• Falsche Platzierung oder Installation der Sicherungen: Sicherungen sollten so nah wie möglich an der Stromquelle und immer am Pluskabel installiert werden. Eine unsachgemäße Platzierung oder Installation kann die Wirksamkeit der Sicherung verringern und möglicherweise Schäden an Ihrem System verursachen.

Richtige Installationstechniken für Sicherungen

Befolgen Sie beim Einbau von Sicherungen in Ihrer Solaranlage die folgenden Best Practices:

• Verwenden Sie die richtige Sicherungshalter oder im Sicherungskasten nach Sicherungstyp und -größe. Weitere Informationen zu den Gehäusen der Komponenten finden Sie in der entsprechenden Datei. Sicherungshalter: Alles, was Sie wissen müssen.
• Installieren Sie Sicherungen am Pluskabel, so nah wie möglich an der Stromquelle.
• Verwenden Sie die richtigen Kabelgrößen und Anschlüsse und achten Sie auf eine dichte und sichere Verbindung.
• Beschriften Sie jede Sicherung oder jeden Leistungsschalter deutlich und geben Sie ihren Zweck und ihre Nennleistung an.
• Halten Sie Sicherungen und Unterbrecher sauber und frei von Korrosion und ersetzen Sie sie bei Bedarf.

Wartung und Fehlerbehebung

Regelmäßige Wartung und Inspektion Ihrer Solarsicherungen und -unterbrecher können dazu beitragen, Probleme zu vermeiden und die Langlebigkeit Ihres Systems sicherzustellen. Regelmäßig:

• Überprüfen Sie Sicherungen und Unterbrecher visuell auf Anzeichen von Korrosion, Beschädigung oder Überhitzung.
• Anschlüsse auf festen Sitz und Sauberkeit prüfen.
• Prüfen Sie den Durchgang der Sicherungen mit einem Multimeter, um sicherzustellen, dass sie noch funktionsfähig sind.
• Ersetzen Sie alle durchgebrannten Sicherungen oder ausgelösten Schutzschalter und untersuchen Sie die Fehlerursache, bevor Sie die Stromversorgung wiederherstellen.

Wenn bei Ihnen wiederholt Sicherungsausfälle oder Schutzschalterauslösungen auftreten, kann dies auf ein ernsteres Problem mit Ihrer Solaranlage hinweisen. Wenden Sie sich an einen professionellen Solarinstallateur oder Elektriker, um das Problem zu diagnostizieren und zu beheben.

Fazit

Jedes Sonnenkollektorsystem die eine Sicherung zwischen den Panels und dem Laderegler enthält, wird dringend empfohlen, da sie elektrische Geräte und Geräte vor Stromstößen abschirmt und verhindert, dass die Drähte aufgrund eines Überstroms überhitzen oder Feuer fangen. Auch wenn ein kleiner PV Systeme mit in Reihe geschalteten Panels benötigen möglicherweise keine Sicherung, es ist immer ratsam, auf Nummer sicher zu gehen. Eine flinke Sicherung ist die sicherste Option für das System. Beziehen auf Beny für bessere Lösungen für Solarstromanlagen.