Photovoltaik neu gedacht – schwimmende Kraftwerke

Dieser neue Schwung zwingt Planer und Systementwickler dazu, neue Konzepte zu entwickeln. Das neueste Konzept sind schwimmende PV-Anlagen auf Seen. Diese sparen wertvolle Landfläche und beeinträchtigen andere technische Anlagen nicht.

Gerade Wasserflächen von Baggerseen erscheinen für die photovoltaische Nutzung prädestiniert, da sie für andere Nutzungen oft eher unattraktiv sind. Was jedoch auf den ersten Blick leicht klingt, lässt sich in der Praxis allein aus normativer Sicht nur schwer umsetzen. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die verschiedenen Facetten dieses Anlagenkonzeptes und zeigt, welche Besonderheiten mit dem Bau eines solchen Kraftwerks verbunden sind.

Elektrisches Verhalten von PV-Modulen

Ein PV-Modul ist eine von der Bestrahlung und der Temperatur abhängige nichtlineare Gleichstromquelle. Die elektrischen Kenngrößen von PV-Modulen werden unter den STC (Standard test conditions) nach DIN EN IEC 60904-3 (VDE 0126-4-3) [1] angegeben. Die STC sind die Bedingungen, unter denen die elektrischen Kenngrößen unter Angabe der Grenzabweichungen in den Datenblättern der Hersteller enthalten sind.

Air-Mass (AM) ist der Wert der relativen Wegelänge des Lichtes bezogen auf den senkrechten direkten Weg zwischen Erdoberfläche und der äußeren Atmosphärenschicht. In Mitteleuropa ist dieser Wert mit 1,5 angegeben. Die Angabe der elektrischen Größen sind bei einer Bestrahlungsstärke 1 000 W/m² und einer Zelltemperatur der PV-Module von 25 °C angegeben.

Die PV-Module werden je nach Strom- und Eingangsspannungsbereichen der Wechselrichter in Reihe zu einem PV-Strang oder parallel zu einem PV-Teilgeneratorfeld geschaltet.

Der Kurzschlussstrom ist direkt proportional zur in die PV-Modulebene eingestrahlten Bestrahlungsstärke (Bild). Der Einfluss der Temperatur auf den Kurzschlussstrom ist im Kurzschlusspunkt der U/I-Kennlinie vernachlässigbar. Wird ein PV-Modul bzw. ein PV-Strang kurzgeschlossen, fließt ein Kurzschlussstrom I_SC. Liegt die Bestrahlungsstärke in Modulebene bei 1 000 W/m², fließt der Nennkurzschlussstrom des PV-Moduls bzw. des PV-Stranges.

Autor: M. Fengel

Literatur

[1] DIN VDE 0100-709 (VDE 0100-709):2020-02 Errichten von Niederspannungsanlagen – Teil 7-709: Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art – Häfen, Marinas und ähnliche Bereiche – Besondere Anforderungen an die Versorgungseinrichtungen für den elektrischen Landanschluss von Schiffen.

Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.