DE19718046A1 - Verfahren zur kontaktlosen Stromübertragung von photovoltaischen Solarmodulen auf eine elektrische Sammelleitung - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß bei der Auslegung von photovoltaischen Solargeneratoren je nach Erfordernis für Leistung, Spannung und Strom einzelne Solarmodule oder mehr in Reihe geschaltet werden und so viele von diesen Strängen parallel bis die gewünschten Leistungsdaten erreicht sind.

PROBLEME

Durch die Reihenschaltung von einzelnen Solarmodulen richtet sich der Strom des Solarmodulstranges nach dem schwächsten Solarmodul. Dies führt zu Stromeinbußen von ca. 10% und mehr.

Ferner erhöht sich durch die Reihenschaltung der elektrische Streß bei den Einzelsolarmodule, was erhöhte Isolationsfestigkeit erfordert und damit höhere Kosten für die Einzelmodule, Verdrahtung, Klemmen und Steckverbindungen bedeutet.

Ferner bringt der Berührungsschutz höhere Kosten. Gefahren entstehen beim Aufbau der Anlage, bei Service und Reparaturarbeiten durch Spannungsschläge, Lichtbogen etc.

Durch Abschattungen von Einzelsolarmodulen in Solarmodulsträngen reduziert sich der Strangstrom erheblich oder führt gar zu Beschädigung bei dem abgeschatteten Modul.

Die vielen Klemmen und Steckverbindungen des Solargenerators sind oft der Umwelt ausgeliefert und können durch Verwitterung zu Unterbrechungen, Lichtbogen oder gar Bränden führen.

LÖSUNG

Durch die magnetische Ankoppelung der photovoltaischen Solarmodule an eine elektrische Sammelleitung ergibt sich eine Parallelschaltung aller installierten Solarmodule bezogen auf die Sammelleitung. Ferner wird durch die magnetische Kopplung gleich die richtige Spannungstransformation durch den an der elektrischen Sammelleitung befindlichen Wandler durchgeführt.

Der gesamte Solargenerator erfordert keine elektrische Verbindung zwischen Solarmodulen und elektrischer Sammelleitung.

Die Einzelmodule werden nur mit ihrer Eigenspannung belastet.

Bei der Montage entstehen keine Berührungsspannungen.

Bei Abschattungen liefern nur die betroffenen Solarmodule reduzierten Strom.

Durch die parallele Speisung aller Module auf die elektrische Sammelleitung kann jedes einzelne Modul vom zentralen Power Manager überprüft werden auf Leistungsfähigkeit. Dies kann von großem Vorteil bei PV Fassaden sein, wo die Solarmodule schwer zugänglich sind.

Durch den Berührungsschutz der Solarmodule sowie der einfachen Montage kommen auch ein Solarmodultausch während des Betriebes bzw. eine Erweiterung der Anlage in Frage.

Eine Selektion von Solarmodulen für die Reihenschaltung hinsichtlich möglichst einheitlichem Kurzschlußstrom und Füllfaktor ist nicht mehr notwendig. Es können darüber hinaus sogar Solarmodule unterschiedlicher Leistungsklassen oder Technologien in einem Solargenerator installiert werden.

Entkopplungsdioden können entfallen, da keine Reihenschaltungen mehr vorhanden sind.

Über die Sammelleitung ist ein Leistungstest der einzelnen Solarmodule möglich.

Individuelles MPP-Tracken (Leistungsanpassung) der einzelnen Solarmodule ist möglich.

Standardisierung von Fassaden und Großanlagen wird ermöglicht.

Claims (5)

1. Stand der Technik.
Photovoltaische Solarmodule geben ihren elektrischen Strom über am Solarmodul befindliche Anschlußklemmen, Stecker oder lose Drähte ab und speisen entweder direkt oder nach Reihenschaltung mit sich selbst auf eine elektrische Sammelleitung zur Weiterleitung an den Bestimmungsort.

2. Patentanspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß die photovoltaischen Solarmodule keine elektrischen Anschlüsse aufweisen und das der vom Solarmodul generierte elektrische Strom einen solarmodulinternen Wandler speist zur Erzeugung eines alternierenden Magnetfeldes und das dieses Magnetfeld über einen Luftspalt bei einem solarmodulexternen Wandler einen Strom induziert, welcher direkt oder gewandelt in eine elektrische Sammelleitung speist und von dort zu einem zentralen Power Manager gelangt.

3. Unteranspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Sammelleitung zu einem zentralen Power Manager führt, welcher Leistungsüberschüsse aufnimmt, weiterverarbeitet und auch die elektrische Sammelleitung mit einer Wechsel- oder Gleichspannung speist zur Aktivierung der magnetisch über einen Luftspalt angekoppelten Solarmodule sowie auch die Aufgabe übernimmt, von Zeit zu Zeit die Einzelsolarmodule auf Leistungsfähigkeit zu überprüfen und die Resultate zu melden bzw. zu speichern.

4. Unteranspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Solarmodule durch den zentralen Power Manager im optimalen Leistungsabgabepunkt betrieben werden.

5. Unteranspruch,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelsolarmodule eine eigenständige Leistungsanpassung an die elektrische Sammelleitung vornehmen.