Solarenergie und Solarmodule werden immer wichtiger. Fast jeder kennt das Konzept von Solarmodulen und ihre Funktionsweise. Neben Solarmodulen sind jedoch auch Begriffe wie Solarzellenfinger und Solarsammelschiene für die Funktionsweise von Solaranlagen wichtig. In diesem Blogbeitrag erklären wir, was Solarsammelschienen, Solarzellenfinger und deren Funktion in Solarzellen sind.
Was sind Solar-Sammelschienen?
Eine Solarstromschiene ist eine dünner Streifen aus Aluminium oder Kupfer Sie befindet sich zwischen den Zellen eines Solarmoduls. Ihre Aufgabe ist es, die Solarzellen zu trennen und den Gleichstrom, den die Solarzellen aus den Sonnenphotonen gewinnen, zum Solarwechselrichter zu leiten. Der Solarwechselrichter wandelt den Gleichstrom dann in nutzbaren Wechselstrom um.
Die Größe einer Sammelschiene bestimmt die maximal sicher übertragbare Strommenge. In Solarmodulen sind die Sammelschienen typischerweise flach. Diese flache Oberfläche verleiht ihnen ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Querschnittsfläche und ermöglicht so eine effizientere Wärmeableitung. Die Sammelschienen können entweder vollständig von einer Isolierung umgeben sein oder von Isolatoren gestützt werden.
In der Solarindustrie werden Sammelschienen durch Schweißverbindungen mit den Solarmodulen verbunden. Typischerweise befinden sie sich in Sammelschienen, Schalttafeln oder Schaltanlagen. In Solarmodulen hingegen sind die Solarsammelschienen meist in Sammelschienen untergebracht, wobei die langen Sammelschienen in Schutzhüllen untergebracht sind. Welchen Zweck erfüllen Sammelschienen in Solarzellen? Diese Anordnung ermöglicht die Abzweigung der neuen Stromkreise an beliebiger Stelle entlang der Sammelschienen. Dadurch entstehen mehrere Übertragungspunkte entlang der Solaranlage. Sie wissen nun, was Solarsammelschienen sind und welchen Zweck sie in Solarzellen erfüllen.
Was sind Solarzellenfinger?
Nachdem wir gelernt haben, was Solarstromschienen sind und welchen Zweck sie in Solarzellen erfüllen, wollen wir uns nun mit den Solarzellenfingern befassen. Silizium-Solarzellen sind mit dünnen Metallstreifen auf Vorder- und Rückseite beschichtet. Diese Kontaktstreifen werden als Solarstromschienen bezeichnet. Wenn in Solarzellen Photonen auf die Zellen treffen, leiten die Stromschienen den von der Zelle erzeugten Gleichstrom. Die Solarzellenfinger sind hauchdünne Metallgitter, die senkrecht zu den Stromschienen angeordnet sind. Sie sammeln den erzeugten Gleichstrom und leiten ihn an die Stromschienen weiter.
Was ist Multi-Busbar-Technologie und -Modul?
In der Solarindustrie besteht eine enorme Nachfrage nach leistungsstarken Solarmodulen zu angemessenen Kosten. Diese gestiegene Nachfrage führt zu Experimenten mit der Struktur von Solarzellen und -modulen. Eine der wichtigsten Modifikationen bzw. Innovationen bei Solarmodulen ist die Integration mehrerer Sammelschienen in ein Modul.
Im Allgemeinen bestehen Solarstromschienen aus mit Silberpaste beschichtetem Kupfer, um die Stromleitfähigkeit auf der Vorderseite zu verbessern. Dies minimiert auch die Oxidation auf der Rückseite. Mehrere Stromschienen werden verwendet, um Solarzellen miteinander zu verbinden. Dies ermöglicht die Erzeugung von Hochspannung.
Ein Modul mit mehreren Busbars bietet Ihnen ein hohes Kosteneinsparungspotenzial. Dies liegt daran, dass der Metallisierungsprozess weniger Silberbeschichtung auf der Vorderseite benötigt. Bei der Herstellung von PV-Solarzellen spielt der Metallisierungsprozess eine wichtige Rolle. Denn die Silberbeschichtung für die Abscheidung von Bussen und Fingern ist einer der teuersten Schritte in der Zellherstellung. Multi-Busbars tragen dazu bei, den Serienwiderstand der miteinander verbundenen Solarzellen zu senken. Damit haben Sie verstanden, was Multi-Busbar-Technologie und Multi-Busbar-Solarmodule sind. Sehen wir uns nun an, was 9 Busbars in Solarmodulen bedeuten.
Was ist eine 9-Sammelschiene in einem Solarpanel?
Neun Busbars in Solarmodulen bedeuten, dass das Modul mehrere Zellen mit jeweils neun Busbars enthält. Je mehr Busbars ein Solarmodul hat, desto mehr Strom kann es leiten. Es gibt auch andere Busbar-Typen auf dem Markt, wie z. B. 3BB, 4BB und 5BB. Ein Gitter aus Busbars und Kontakten kennzeichnet die Oberfläche einer Standard-Solarzelle. Damit sollten Sie nun verstehen, was neun Busbars in Solarmodulen bedeuten. Im Folgenden erfahren Sie, wie Sie die richtige Busbar-Größe auswählen.
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Wie wähle ich eine Sammelschienengröße aus?
Die Berechnung der Sammelschienengröße ist ein sehr wichtiger Schritt, um Überhitzung in einem elektrischen System zu vermeiden. Die meisten Elektroingenieure, Berater und Elektriker verwenden zur Wahl der Sammelschienengröße eine Faustregel, die sogenannte Daumenregel. Früher wurde die Sammelschienengröße manuell berechnet, und hier half die Faustregel.
Die Faustregel gibt an, welcher Stromstärke eine 1 Quadratmillimeter große Sammelschiene standhalten kann. Kupfer und Aluminium sind die beiden gängigsten Materialien zur Herstellung von Sammelschienen. Beide haben ihre eigene Fähigkeit, Stromstärken standzuhalten.
- Ein 1 mm² großer Kupfer-Sammelschiene kann ohne etwa 1.2 Ampere.
- Ein 1 mm² großer Aluminium-Sammelschiene kann fast 0.7 Ampere aushalten.
Es ist offensichtlich, dass diese Beispiele nicht internationalen Standards entsprechen , da die Toleranzwerte fehlen. Manche verwenden eine Kupfersammelschiene für 1.5 Ampere, andere hingegen eine Aluminiumsammelschiene für 1 Ampere.
Mit der Zeit wurde diese einfache Regel für hohe Ströme im Tausend-Ampere-Bereich unzuverlässig. Jetzt ist eine korrekte Berechnung mit einem geeigneten Standard erforderlich. Damit sollten Sie verstanden haben, wie Sie die richtige Sammelschienengröße wählen.
Welche Faktoren sind bei der Berechnung der Größe elektrischer Sammelschienen zu berücksichtigen?
Bei der Analyse und Berechnung der Größe der elektrischen Sammelschiene sollten Sie folgende Faktoren berücksichtigen:
- Elektrodynamische Kräfte und mechanische Resonanzen unter normalen sowie extremen (fehlerhaften) Bedingungen.
- Mindestabstand zwischen Phase und Erde und zwischen Phase und Phase.
- Auswahl der richtigen Sammelschienenisolator-Verriegelung.
- Sachgemäße und sichere Bolzenmontage für Mehrfach-Sammelschienenverbindungen.
- Thermische Effekte, die durch Isolator und Sammelschiene sowohl unter normalen als auch unter extremen (fehlerhaften) Bedingungen erzeugt werden.
Siehe auch: 11 wichtige Faktoren, die die Effizienz von Solarmodulen beeinflussen
Wie wird die Größe einer Sammelschiene bestimmt?
Der Strom ist nicht der einzige Faktor, der die Größe der Sammelschiene bestimmt. Der Temperaturanstieg in der Sammelschiene muss den Vorgaben nationaler oder internationaler Normen entsprechen. Die Normen sind:
1. Amerikanischer Standard, ANSI C37.20
Diese Norm legt fest, dass die maximale Temperatur innerhalb von 24 Stunden um ca. 65 °C über der Umgebungstemperatur liegt. Die Umgebungstemperatur beträgt 40 °C. Hier werden versilberte Anschlussbolzen verwendet. Ohne Anschlussbolzen beträgt der zulässige Temperaturanstieg 30 °C.
2. Britischer Standard, BS 159
Diese Norm besagt, dass der maximale Temperaturanstieg innerhalb von 24 Stunden etwa 50 °F über der Umgebungstemperatur liegt . Die Umgebungstemperatur erreicht dabei einen Höchstwert von 35 °F bis 40 °F.
Die Grundgröße einer Kupfersammelschiene beträgt 1250 Ampere/1 Quadratzoll (in²) oder 2 Ampere/2 Quadratmillimeter (mm²). Diese Werte können jedoch in einigen Ländern abweichen. Dies ist nur eine erste Hilfestellung; für die endgültige Entscheidung sollten Sie weitere Faktoren berücksichtigen. Prüfen Sie unbedingt den Herstellerkatalog, bevor Sie die endgültige Entscheidung treffen.
Wovon hängt die Sammelschienengröße ab?
Neben den Faktoren, die wir zuvor kennengelernt haben, gibt es auch einige Anwendungsbereiche, die Sie bei der Berechnung der Sammelschiene berücksichtigen sollten.
1. Hauptverteiler: Jede Steigleitung verfügt nur über einen Ausgang. Dadurch konnten Kosten und Größe des Hauptverteilers reduziert werden.
2. Spannungsabfall: In Stromschienen ist der Spannungsabfall geringer als in elektrischen Leitungen. Dies liegt daran, dass die Stromschienen eine geringere Impedanz aufweisen.
3. Anzahl der Stromkreise: Für alle Etagen wird nur ein Stromkreis benötigt.
4. Wellengröße: Üblicherweise beträgt die Größe einer Stromschiene mit einer Nennstromstärke von 1600 A 185 x 180 mm. Im Vergleich zu elektrischen Leitungen mit der gleichen Stromstärke ist die Herstellung einer Stromschiene mit entsprechender Wellengröße deutlich kostengünstiger.
5. Brandschutz und Sicherheit: Die für Stromschienen verwendeten Isoliermaterialien erzeugen keine korrosiven Effekte und keine giftigen Gase, die einen Brand verursachen könnten.
6. Installationszeit: Die Installationszeit für die Stromschiene ist sehr kurz.
7. Kurzschlussfestigkeit: Stromschienen haben deutlich höhere maximale Strombelastbarkeiten. Üblicherweise kann eine 1600-A-Steigleitung etwa 60–70 kA aushalten.
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Welche Arten von Sammelschienen gibt es?
Die Stromschienen sind in verschiedenen Größen erhältlich: 100x10 mm, 80x8 mm, 50x6 mm, 60x8 mm, 40x5 mm und 40x4 mm. Ihr Einsatz in der Stromverteilung hängt von Faktoren wie Flexibilität, Kosten und Zuverlässigkeit ab. Bei der Auswahl der Anordnung ist darauf zu achten, dass diese einfach, unkompliziert und kostengünstig ist. Zudem darf die Wartung den Stromverteilungsprozess nicht beeinträchtigen.
Die verschiedenen Arten von Sammelschienen werden im Folgenden erläutert.
1. Anordnung mit einer einzelnen Sammelschiene
Die Anordnung mit einer einzelnen Sammelschiene ist recht einfach und unkompliziert. Bei dieser Art der Anordnung gibt es ein einzelner Bus mit einer Schalttafel. Die Transformatoren, Generatoren und Zuleitungen sind mit der Sammelschiene verbunden.
Der Leistungsschalter steuert die Generatoren, Zuleitungen und den Transformator. Während Wartungsarbeiten werden die Trennschalter verwendet, um die Zuleitungen, Generatoren und Transformatoren von der Sammelschiene zu trennen.
Vorteile der Anordnung mit einer einzelnen Sammelschiene
- Die Bedienung ist leicht und einfach
- Weniger Wartung
- Niedrigere Kosten
Nachteile der Anordnung mit einer einzelnen Sammelschiene
- Im Falle einer Störung in einer solchen Anordnung werden die Zuleitungen getrennt und die gesamte Stromverteilung unterbrochen.
- Es ist nicht sehr flexibel und wird nur in Schalttafeln, kleinen Umspannwerken und kleinen Kraftwerken verwendet, wo keine kontinuierliche Stromverteilung erforderlich ist.
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2. Anordnung mit einer Sammelschiene und unterteiltem Bus
Diese Bauart wird hauptsächlich in großen Bahnhöfen eingesetzt. Dabei werden mehrere Einheiten über eine segmentierte Sammelschiene installiert. Hierbei kommen Trennschalter und Leistungsschalter zum Einsatz.
In dieser Anordnung dienen die Isolatoren dazu, den fehlerhaften Abschnitt abzutrennen und das System vor einer Abschaltung zu schützen. Auch bei Verwendung eines zusätzlichen Leistungsschalters entstehen keine Mehrkosten.
Vorteile der Anordnung mit einer einzelnen Sammelschiene und unterteiltem Bus
- Der fehlerhafte Abschnitt lässt sich leicht entfernen, und zwar ohne dass die Versorgungskontinuität beeinträchtigt wird.
- Bei solchen Sammelschienen können die einzelnen Abschnitte der Sammelschiene repariert werden, ohne den Gesamtabschnitt der Sammelschiene zu beschädigen.
- Es verfügt über eine Strombegrenzungsdrossel, die dazu beiträgt, die Fehler in den Abschnitten der Sammelschiene zu reduzieren.
Nachteile der Anordnung mit einer einzelnen Sammelschiene und unterteiltem Bus
- Die Verwendung zusätzlicher Schaltung Leistungsschalter und Isolatoren im System erhöhen die Kosten.
3. Haupt- und Transferbus-Arrangement
Dieser Sammelschienentyp wurde entwickelt von Kombination aus Hauptsammelschiene und Hilfssammelschiene. Dies geschieht durch die Verwendung eines Sammelschienenkopplers zum Verbinden der Trennschalter und Leistungsschalter. Im Überlastfall wird die Last mithilfe eines Sammelschienenkopplers von einer Sammelschiene auf eine andere übertragen. Um die Last zu übertragen, müssen die Potenziale der beiden Sammelschienen ähnlich sein. Zusätzlich muss die Hauptschiene geöffnet und näher gehalten werden, um die Last zu übertragen.
Vorteile der Haupt- und Transferbusanordnung
Der Hauptvorteil besteht im Auftreten eines Fehlers darin, die Last von einem Typ auf einen anderen zu verlagern.
- Die Wartungs- und Reparaturkosten sind geringer.
- Über das Buspotential können Relais angesteuert werden.
- Es ist ganz einfach, die Last auf einen anderen Bus zu verlagern.
Nachteile der Haupt- und Transferbusanordnung
- Da das gesamte System zwei Sammelschienen verwendet, steigen die Kosten.
- Wenn in einem der Busabschnitte ein Fehler auftritt, kann das gesamte System ausfallen.
Siehe auch: 5 wesentliche Nachteile von Hybrid-Wechselrichtern
4. Doppelbus-Doppelschalteranordnung
Bei dieser Anordnung werden zwei Sammelschienen mit zwei Leistungsschaltern verwendet. Daher sind keine speziellen Geräte wie Sammelschienenkupplungen und Schalter erforderlich.
Vorteile der Doppelbus-Doppelschalteranordnung
- Da es zu keinem Kontinuitätsverlust durch Fehler kommt, bietet es höchste Zuverlässigkeit und Flexibilität.
- Obwohl die Last von einem Bus auf einen anderen übertragen wird, ändert sich an der Versorgungskontinuität des Systems nichts.
Nachteile der Doppelbus-Doppelschalteranordnung
- Aufgrund der zwei Sammelschienen und zusätzlichen Leistungsschalter sind die Kosten des Systems sowie dessen Wartung wesentlich höher. Diese Arten von Sammelschienensystemen werden in Umspannwerken verwendet.
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5. Sektionalisierte Doppelsammelschienenanordnung
Bei dieser Art von Sammelschienenanordnung wird neben der segmentierten Hauptsammelschiene auch eine Hilfssammelschiene verwendet . Für Wartungs- und Reparaturarbeiten können beliebige Segmente der Hauptsammelschiene entnommen werden. Diese Segmente lassen sich anschließend mit beliebigen Hilfssammelschienen des Systems verbinden. Aufgrund der hohen Kosten ist eine Segmentierung der Hilfssammelschiene nicht erforderlich.
6. Eineinhalb-Unterbrecher-Anordnung
In einer solchen Systemanordnung werden für zwei Stromkreise drei Leistungsschalter verwendet. Jeder Stromkreis in diesem System nutzt die Hälfte des Leistungsschalters. Diese Anordnung wird hauptsächlich in großen Stationen eingesetzt.
Vorteile der Eineinhalb-Leistungsschalter-Anordnung
- Diese Art von System schützt das System vor einem Ausfall der Stromversorgung.
- Damit können Relais betätigt werden.
- In einer solchen Anordnung ist es ganz einfach, dem System zusätzliche Schaltkreise hinzuzufügen.
Nachteile der Eineinhalb-Leistungsschalter-Anordnung
- Die Wartungskosten für diesen Systemtyp sind recht hoch.
- Aufgrund des Relaissystems verfügt es über eine komplexe Schaltung.
Siehe auch: Welche 4 Arten von Solarmodulen gibt es?
7. Ringleitungsanordnung
Es handelt sich um ein ringförmig aufgebautes System . Dies geschieht durch die Verbindung des Endpunkts der Hauptsammelschiene im System mit dem Startpunkt.
Vorteile der Ringleitungsanordnung
- Aufgrund der Ringanordnung stehen bei diesem Sammelschienentyp zwei Versorgungspfade zur Verfügung. Daher haben Fehler keinen Einfluss auf die Funktion des Systems.
- Ohne die Funktion des gesamten Systems zu beeinträchtigen, können die Fehler eines bestimmten Abschnitts im gesamten System repariert werden.
- Bei einer solchen Anordnung ist die Wartung des Leistungsschalters einfach und ohne Unterbrechung der Versorgung möglich.
Nachteile der Ringleitungsanordnung
- Wenn einer der Leistungsschalter geöffnet wird, wird das System überlastet.
- Beim Hinzufügen eines neuen Schaltkreises besteht die Möglichkeit von Komplikationen.
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8. Maschenanordnung
Es handelt sich um eine Sammelschienenanordnung, die über vier im Netz integrierte Leistungsschalter verbunden ist . Der Stromkreis wird vor dem Knotenpunkt abgegriffen. Tritt ein Fehler in einem der Abschnitte auf, kann das durch die Sammelschienen gebildete Netz unterbrochen werden.
Die Maschenanordnung wird in Umspannwerken eingesetzt, wo eine große Anzahl von Stromkreisen erforderlich ist. Sie bietet außerdem Sicherheit gegen Fehler. Zudem fehlt die Möglichkeit zum Umschalten.
Sammelschienen werden zunehmend zu Bestandteilen von Solarmodulen und sind für die Funktion von Solaranlagen von entscheidender Bedeutung. Daher ist es wichtig, sich über diese Elemente zu informieren. Nach dem Lesen dieses Blogs sollten alle Ihre Fragen zu Solar-Sammelschienen geklärt sein.
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