Programm Photovoltaik Ausgabe 2008 ... - Bundesamt für Energie BFE

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7/8 Fig. 9: Montagezustand des 100kW Simulators Anfang Dezember 2007. Alle Stromquellentürme (15 Stück mit je 10 Elementarstromquellen und 1 Spezialturm mit 5 Stromquellen) sind zusammen mit ihren Lüftern bereits montiert und fertig verdrahtet. Es fehlt aber noch das MPPT- Interface für diese Leistung, die Steuerung und die Anlagen-Starkstromverdrahtung am zukünftigen Standort im Keller. Der Leistungsteil, insbesondere die 155 linearen Stromquellen, ist bereits zu grossen Teilen aufgebaut und in ein stabiles Traggestell montiert worden. Im Rahmen von zwei Diplomarbeiten wurde kürzlich ein neuer Steuerprint (mit programmierbarer Logik, CPLD) entwickelt und die vorhandene Steuersoftware (in LabView) erweitert. Mit der neuen Steuerung wird es möglich sein, in Zukunft vollautomatische Messungen durchzuführen. Erst in Planung befindet sich das notwendige MPPT-Messinterface für die hochpräzise MPP-Messung bei Strömen von IMPP bis etwa 150 Ampère. Der neue Simulator wird voraussichtlich Mitte des nächsten Jahres in Betrieb gehen. Bis dahin sind aber noch grosse Änderungen an der Testinfrastruktur vorzunehmen. Das gesamte Kabelmaterial muss auf mindestens 155 A ausgelegt werden, ausserdem ist eine Anpassung des Sicherheitskonzeptes notwendig. Wechselrichtertests Im Bereich der Wechselrichtertests war 2007 wenig Betrieb, da die entsprechenden Ressourcen vorwiegend für den Bau des neuen Solargenerator-Simulators eingesetzt wurden. Dennoch wurden einige Arbeiten in diesem Bereich durchgeführt, die im Folgenden kurz erläutert werden. Während des laufenden Jahres wurden erneut diverse Wechselrichtertest im Auftrag von Kunden aus der Industrie durchgeführt. Da diese Messungen durch die Kunden im vollen Umfang bezahlt wurden, dürfen die Resultate an dieser Stelle nicht im Detail publiziert werden. Unter den getesteten Wechselrichtern befand sich ein Gerät, welches mit einem gemessenen Spitzenwirkungsgrad von 95,92% neuer Rekordhalter unter den Wechselrichtern mit galvanischer Trennung ist (Gerät mit HF-Trafo). Im April wurden drei Wechselrichter vom Typ Sunny Boy 3300 der Firma SMA getestet. Diese Wechselrichter wurden später bei der Erweiterung der Anlage "Alterspflegeheim" des LZPV-Projektes installiert. Die drei Geräte wurden bei einer anlagentypischen MPP-Spannung von 220 V einer Stufenmessung unterzogen und zeigten ein tadelloses Verhalten bei sehr gutem Wirkungsgrad. Ausbau der Testinfrastruktur Zu Beginn des Jahres konnte ein neues DC-Speisegerät (850 V / 40 A / 12 kW) in Betrieb genommen werden, das bereits mehrfach erfolgreich für die Speisung der vorhandenen Solargenerator- Simulatoren und für weitere Versuche eingesetzt wurde. Das Gerät, welches nach dem Prinzip des sekundär getakteten Netzteils mit dreiphasiger PFC-Gleichrichtung arbeitet, wurde zu grossen Teilen im Rahmen von mehreren Semester- und Diplomarbeiten realisiert. Bei den bestehenden Simulatoren wurden sowohl hardware- wie auch softwareseitig verschiedene Anpassungen und Versuche durchgeführt. Die Arbeiten an der Hardware umfassten insbesondere Verbesserungen der Kennlinienerzeugung, die bei Versuchen gute Resultate lieferten, jedoch bei den Standard-Testprozeduren noch nicht eingesetzt werden. Eine wichtige Softwareanpassung ist eine Erweiterung bei den dynamischen Testverfahren. Es ist nun möglich, den Wechsel der Leistungsstufen mit einer nahezu linearen Rampe durchzuführen. Damit entspricht das Verhalten des Simulators bei einer Leistungsänderung besser dem Verhalten eines realen Solargenerators. Auch diese Funktion wird derzeit bei den Standardtests noch nicht eingesetzt. In einer Diplomarbeit wurde zudem das bestehende Testprogramm so erweitert, dass nicht nur alle Messungen auf einer bestimmten Spannungsstufe automatisch erfolgen und danach ein manuelle Einstellung der neuen Spannungsstufe erfolgen muss (halbautomatischer Betrieb), sondern dass nun nach allen Messungen auf einer bestimmten Spannungsstufe auch vollautomatisch auf die nächste Stufe umgeschaltet werden kann. Photovoltaik Systemtechnik 2007-2010, H. Häberlin, BFH-TI I Seite 195 von 288
Nationale / internationale Zusammenarbeit � Austausch über Wechselrichter-Testverfahren mit Arsenal Research � Messdaten aus Langzeitmessungen IEA PVPS Task 2 (Aktivität 52) � Gemeinsame Publikation über Spannungsabhängigkeit des Wirkungsgrades mit NTB, Fraunhofer ISE und Arsenal [5] � Wöchentliche Rapporte an die GMS (Diagramme von PV-Anlage Wankdorf und Mont Soleil) Ausblick 2008 Im Jahre 2008 ist die Fertigstellung und Inbetriebnahme des Solargenerator-Simulators von 100 kW vorgesehen. Die Realisierung der Steuerung, die Verdrahtung der Stromquellen, die Entwicklung des neuen MPPT-Messinterface (bis 810V / 155A), die Installationen am vorgesehenen Standort im Keller und die sukzessive, sichere Inbetriebnahme werden voraussichtlich viel Zeit benötigen. Erweiterung der in einer Diplomarbeit realisierten, im Prinzip funktionierenden Steuersoftware für vollautomatische Wechselrichtertests für Messungen von Wirkungsgrad und Oberschwingungen. Dazu ist neben der bereits realisierten automatischen Umschaltung zwischen den verschiedenen Spannungsstufen am Simulator auch noch die Realisierung einer automatischen Steuerung der Spannung der die Simulatoren speisenden Maschinengruppen erforderlich. Durchführung von vollautomatischen Wechselrichtertests (Wirkungsgrad- und Oberschwingungsmessungen) an zwei voll ausgebauten Solargenerator-Simulator-Testplätzen von 20 kW und 100 kW. Studium der Möglichkeit, eventuell auch weitere zeitaufwändige Tests (z.B. Fehlerstrommessungen bei trafolosen Wechselrichtern oder Inselbetriebstests) ebenfalls zu automatisieren. Nach dem Umbau des Stossstromgenerators für Normstösse der Kurvenform 10/350�s Durchführung von Bypassdioden-Stresstests an Solarmodulen von heute üblicher Grössen (z.B. 160 cm � 80 cm). Bei gegenseitigem Interesse Aufbau eines gemeinsamen Angebots für zertifizierte Wechselrichtertests mit dem TÜV Rheinland und Durchführung derartiger Tests als Dienstleistung für interessierte Hersteller. Eventuell Erweiterung der Modul-Vergleichsanlage Alterspflegeheim Burgdorf in Zusammenarbeit mit der ADEV Burgdorf und Integration weiterer hocheffizienter Modultechnologien. Um all diese Aufgaben bewältigen zu können, ist eine Verstärkung des Mitarbeiterteams des PV- Labors durch einen weiteren Assistenten und eine weitere Entlastung des Projektleiters vom Unterricht vorgesehen. Referenzen / Publikationen (meist als PDFs auf www.pvtest.ch herunterladbar) [1] H. Häberlin: "Photovoltaik – Strom aus Sonnenlicht für Verbundnetz und Inselanlagen". AZ-Verlag, CH-5001 Aarau, 2007, ISBN 978-3-905214-53-6 und VDE Verlag, Berlin, ISBN 978-3-8007-3003-2. [2] H. Häberlin, "Damages at Bypass Diodes by Induced Voltages and Currents in PV Modules Caused by Nearby Lightning Currents". 22nd EU PV Conf., Milano, Italy, September 2007. [3] H. Häberlin and M. Real: "Arc Detector for Remote Detection of Dangerous Arcs on the DC Side of PV Plants". 22 nd EU PV Conf., Milano, Italy, September 2007. [4] H. Häberlin: "Arc Detector for Remote Detection of Dangerous Arcs on the DC-Side of PV-Plants ". International Workshop: Arcing in PV DC-Arrays - Potential Dangers and Possible Solutions, Burgdorf, Switzerland, October 31st 2007. [5] F. P. Baumgartner, H. Schmidt, B. Burger, R. Bründlinger, H. Häberlin, M. Zehner: "Status and Relevance of the DC Voltage Dependency of the Inverter Efficiency". 22nd European PV Solar Energy Conference, Milano, Italy, Sept. 2007. [6] L. Borgna, Ch. Geissbühler, H. Häberlin, M. Kämpfer, U. Zwahlen: "Photovoltaik-Systemtechnik [7] (PVSYSTE)". Schlussbericht BFE-Projekt Nr. 100451 / 151395, 2003 - 2006 / März 2007. H. Häberlin und M. Real: "Lichtbogendetektor (LBD) zur Ferndetektion von gefährlichen Lichtbögen auf der DC-Seite von PV-Anlagen". 22. Symposium Photovoltaische Solarenergie, Staffelstein / D. [8] H. Häberlin und M. Real: "Lichtbogendetektor (LBD) zur Ferndetektion von gefährlichen Lichtbögen auf der DC-Seite von PV-Anlagen, Kurzfassung". 22. Symposium Photovoltaische Solarenergie, Staffelstein / D, 2007. [9] H. Häberlin: " Langzeiterfahrungen in der Photovoltaik-Systemtechnik " . 7. Nationale Photovoltaik Tagung, Emmenbrücke, Schweiz, November 2007. Seite 196 von 288 Photovoltaik Systemtechnik 2007-2010, H. Häberlin, BFH-TI 8/8
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