Durchgangsverluste

black and white concrete building

Durchgangsverluste bei Solaranlagen sind ein wesentlicher Faktor, der die Gesamteffizienz und Energieausbeute der Anlage beeinflusst. Diese Verluste entstehen hauptsächlich während der Übertragung des erzeugten Gleichstroms (DC) von den Solarmodulen zu den Wechselrichtern und weiter als Wechselstrom (AC) zu den Endverbrauchern oder ins öffentliche Netz. Hier sind einige wichtige Aspekte zu Durchgangsverlusten bei Solaranlagen:

Ursachen von Durchgangsverlusten

  1. Ohmsche Verluste (Widerstandsverluste):
    • Beschreibung: Diese Verluste entstehen durch den elektrischen Widerstand der Leitungen. Sie sind proportional zum Quadrat des Stroms (I²) und dem Widerstand (R) der Leitungen.
    • Formel: PVerlust=I2⋅RP_{\text{Verlust}} = I^2 \cdot R
    • Einflussfaktoren: Material des Leiters (z.B. Kupfer, Aluminium), Querschnitt der Leitung, Länge der Leitung und die Temperatur.
  2. Induktive Verluste:
    • Beschreibung: Bei Wechselstromübertragung können induktive Verluste durch die Induktivität der Leitungen und die daraus resultierenden Magnetfelder entstehen.
    • Hauptsächlich relevant: In Wechselrichtern und bei der AC-Seite der Stromübertragung.
  3. Kapazitive Verluste:
    • Beschreibung: Diese treten auf, wenn elektrische Energie in den elektrischen Feldern zwischen den Leitungen und der Umgebung gespeichert und als Verlustwärme abgegeben wird.
    • Hauptsächlich relevant: Bei langen Kabelstrecken und Hochspannungssystemen.

Minimierung der Durchgangsverluste

  1. Optimierung des Kabelquerschnitts:
    • Beschreibung: Ein größerer Kabelquerschnitt reduziert den Widerstand und somit die ohmschen Verluste. Es ist jedoch ein Kompromiss zwischen Kosten und Effizienz notwendig.
    • Praxis: Verwendung von Kabeln mit ausreichend großem Querschnitt entsprechend der Stromstärke und der Länge der Leitung.
  2. Verwendung hochwertiger Materialien:
    • Beschreibung: Kupferkabel haben einen niedrigeren Widerstand als Aluminiumkabel und verursachen somit geringere Verluste.
    • Praxis: Einsatz von hochwertigen Kupferkabeln, insbesondere bei langen Übertragungsstrecken.
  3. Minimierung der Kabellänge:
    • Beschreibung: Kürzere Kabelstrecken verringern den Widerstand und damit die Verluste.
    • Praxis: Optimale Platzierung der Wechselrichter nahe bei den Solarmodulen und Minimierung der Distanz zum Einspeisepunkt.
  4. Einsatz von Hochspannungssystemen:
    • Beschreibung: Durch die Erhöhung der Spannung und die Verringerung des Stroms können die ohmschen Verluste reduziert werden.
    • Praxis: Nutzung von Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HVDC) oder höheren Spannungen auf der DC-Seite vor der Umwandlung in AC.
  5. Effiziente Wechselrichter:
    • Beschreibung: Hochwertige Wechselrichter mit hohen Wirkungsgraden reduzieren Verluste bei der Umwandlung von DC in AC.
    • Praxis: Auswahl von Wechselrichtern mit hohem Wirkungsgrad und geringem Eigenverbrauch.

Bedeutung der Systemüberwachung

  1. Kontinuierliche Überwachung:
    • Beschreibung: Durch kontinuierliche Überwachung der Systemleistung können Verluste frühzeitig erkannt und behoben werden.
    • Praxis: Einsatz von Überwachungs- und Diagnosetools, um die Effizienz der Solaranlage zu maximieren.
  2. Wartung und Inspektion:
    • Beschreibung: Regelmäßige Wartung der elektrischen Verbindungen und Kabel kann Kontaktprobleme und Korrosion verhindern, die zu erhöhten Verlusten führen.
    • Praxis: Durchführung regelmäßiger Inspektionen und Wartungsarbeiten.

Zusammenfassung

Durchgangsverluste sind ein unvermeidbarer, aber optimierbarer Teil jeder Solaranlage. Durch sorgfältige Planung, Auswahl geeigneter Materialien und Technologien sowie regelmäßige Wartung können diese Verluste minimiert werden. Eine effiziente Solaranlage mit minimalen Durchgangsverlusten führt zu einer höheren Energieausbeute und verbessert die Wirtschaftlichkeit der Anlage.