EoW November 2011

technischer artikel

Kabel für Photovoltaikanwendungen Von Jorg Bor von Friedrich Lütze GmbH & Co KG, Stefan Grunwald von Lütze Inc und Ilona Hirtz von Kabelwerke Villingen GmbH

Übersicht Der neueste Zuwachs auf dem Markt erneuerbarer Energie betrifft Wind- sowie Solarenergie. In vielen Ländern wird dieser Zuwachs durch Staatszuschüsse unterstützt. Außenanwendungen bei erneuerbaren Energieanlagen fordern von Kabeln und anderen Komponenten hohe thermische und mechanische Bedingungen. Demzufolge haben einige nationale Standardisierungsgremien allgemeine Kabelanforderungen festgelegt, die in Solaranlagen eingesetzt werden. Im Jahre 2005 wurde die Norm UL 4703 in den USA veröffentlicht. Im selben Jahr wurde in Deutschland eine gemeinsame Arbeitsgruppe „Kabel für Photovoltaikanwendungen“ gegründet, die Februar 2008 eine Spezifikation veröffentlichte. Die Leistungsanforderungen bei hohen Temperaturen wurden bei Kabeln sehr hoch angegesetzt. Mehrere deutsche Institute haben diese Spezifikation angenommen und bieten nun die entsprechenden Zertifizierungen an. In den europäischen sowie in den asiatischen Märkten besteht für diese zertifizierten Kabel eine sehr hohe Nachfrage. Wegen den Unterschieden zwischen den verschiedenen Anforderungen, kann die Norm UL 4703 nicht mit der deutschen Spezifikation kombiniert werden. Die unterschiedlichen Anforderungen an Solarkabel zeigen Vor- und Nachteile, jeweils abhängig von den spezifischen regionalen Bedingungen. 1 Einleitung Der Markt erneuerbarer Energie wächst schnell an. Merill Lynch hat für die nächsten fünf Jahre eine Steigerung um einen Faktor 10 vorgesehen [1] . Diese Steigerung betrifft Wind- sowie Solarenergie. Das öffentliche Interesse führte dazu, daß sich viele Regierungen für die Unterstützung erneuerbarer Energien, mit einer hohen Anzahl an Zuschüssen, einsetzten. Demzufolge lässt sich sogar ein weiterer Zuwachs dieses Marktes erwarten.

2 Äußere

Dank Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Instituten, stimmt diese Spezifikation mit der TÜV-Spezifikation 2 PfG 1169/08.2007 und mit der VDE-Spezifikation E PV 01:2008-02 überein. Das DKE-Unterkommittee UK 411.2 hat das Dokument für die Veröffentlichung und Anwendung freigegeben, allerdings wurde es in Deutschland wegen der CENELEC-Regeln nicht als nationale Norm übernommen. der engen

Bedingungen Der Photovoltaikmarkt ist ein sehr spezifischer Markt. deswegen gibt es verschiedene nationale Regelungen, die beachtet werden müssen. Die Systemgröße kann variieren von einer kleinen Hausstromversorgung mit einer Nennleistung von einigen Kilowatts bis zu großen zentralisierten Solaranlagen im Gigawatt-Bereich. Die in diesen Systemen eingesetzten Komponenten müssen für diese spezifischen Anwendungen geeignet sein. Ein gemeinsamer, entscheidender Faktor für alle Photovoltaik-Stromanlagen ist der Außengebrauch, der hohe Temperaturen sowie natürlich hohe UV-Strahlung, mit sich bringt. Außerdem müssen auch Witterung und Feuchtigkeit in Betracht gezogen werden. Darüber hinaus stellen Sicherheit und Zuverlässigkeit sehr wichtige Aspekte dar. der S o n n e n k o l l e k t o r t e c h n o l o g i e wird die elektrische Leistung der Komponenten festgesetzt. In der Regel arbeiten Solarsysteme mit Niederspannungsgleichstrom, und die Kollektoren werden parallel zwischengeschaltet. Daher stellt der Strom den entscheidenden elektrischen Parameter dar. Bezogen auf Kabel, resultieren daraus verschiedene Leiterquerschnitte. Durch die Verbesserung

4 Technische Details der deutschen

Spezifikation

In

dieser

deutschen

Spezifikation [2] ,

wurden der Hochtemperaturleistungen der Kabel auf ein sehr hohes Niveau erhöht. Darüber hinaus ist eine hohe mechanische Stabilität erforderlich; das Kabel muß flammwidrig und halogenfrei sein. Um die Spezifikationen zu erfüllen, setzen Hersteller in der Regel halogenfreie, flammwidrige, vernetzte Polyolefincopolymere als Isolier- und Mantelmaterial ein. Das Solarkabel ist nach DKE ein zweischichtig isoliertes einzeladriges Kabel mit einer Wanddicke von mindestens 0,5mm je Schicht. Die wichtigsten in dieser Spezifikation [2] geforderten Tests werden nachfolgend behandelt: die Anforderungen Umgebungstemperaturbereich von -40°C bis +90°C bestimmt. Die höchste Leitertemperatur ist auf +120°C spezifiziert. 4.2 Wärmedruckprüfung Ziel dieser Probe ist es, die mechanische Stabilität der Kabelisolierung und -ummantelung unter hoher thermischer und mechanischer Belastung zu prüfen. Die Probe wird auf dem vollständigen Kabel durchgeführt nach der in der 4.1 Temperaturbereich Solarkabel sind nach der deutschen Spezifikation [2] für einen

3 Gemeinsame Spezifikation deutscher

technischer Institute Im Jahre 2005 hat die DKE, Deutsche Kommission Elektrotechnik, die nationale Organisation für die Erarbeitung von Normen, eine Arbeitsgruppe namens „Kabel für Photovoltaikanwendungen“ gegründet, die zu einer öffentlichen Spezifikation führte. Dieses Dokument wurde Februar 2008 veröffentlicht [2] .

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EuroWire – November 2011