Komponenten einer Photovoltaik-Stromerzeugungsanlage: Kernkomponenten und Hilfseinrichtungen

Photovoltaik (PV)-Module sind die Kernkomponente eines Photovoltaik (PV)-Stromerzeugungssystems, sie bewerkstelligen die fotoelektrische Umwandlung und stellen die wertvollste Komponente des gesamten Systems dar. Ihre Hauptfunktion besteht darin, Sonnenstrahlung zu absorbieren und sie direkt in Gleichstrom (DC) umzuwandeln, wodurch die erste Energiequelle für das gesamte System bereitgestellt wird. Rohrendkappen aus Messing können verwendet werden, um die strukturelle Abdichtung von Teilen wie dem Rahmen des PV-Moduls zu verbessern. Ein PV-Modul besteht aus mehreren in Reihe und parallel geschalteten PV-Zellen, die zwischen Glas und einer Rückseitenfolie eingekapselt sind. Es verfügt über Eigenschaften wie Widerstandsfähigkeit gegen Wind, Regen, UV-Strahlung und hohe Temperaturen, die einen langfristig stabilen Betrieb im Freien ermöglichen. Sein Umwandlungswirkungsgrad bestimmt direkt die Stromerzeugungskapazität des gesamten PV-Stromerzeugungssystems.

Der PV-Wechselrichter ist die zentrale Kernkomponente eines PV-Stromerzeugungssystems, verantwortlich für die Stromumwandlung und wird oft als „Herz“ des Systems bezeichnet. Da PV-Module Gleichstrom ausgeben, während alltägliche elektrische Geräte und das Stromnetz Wechselstrom benötigen, besteht die Kernfunktion des PV-Wechselrichters darin, den von den PV-Modulen abgegebenen Gleichstrom effizient in Wechselstrom umzuwandeln und so die Energieausnutzung zu maximieren. Zur Gewährleistung der Verdrahtungssicherheit werden im Inneren Messing-Anschlusskappen verwendet. Je nach Betriebsmodus können Photovoltaik-Wechselrichter (PV) in netzgebundene Wechselrichter und netzunabhängige Wechselrichter eingeteilt werden. Netzgekoppelte Wechselrichter werden in PV-Stromerzeugungssystemen eingesetzt, die an das öffentliche Stromnetz angeschlossen sind, während netzgekoppelte Wechselrichter in Systemen eingesetzt werden, die unabhängig arbeiten und nicht an das Netz angeschlossen sind und sich an unterschiedliche Anwendungsszenarien anpassen.

DC-Sammelboxen werden hauptsächlich in mittelgroßen bis großen PV-Stromerzeugungssystemen mit mehreren hundert Kilowatt oder mehr eingesetzt und sind Schlüsselkomponenten für die Sammlung und den Schutz von Gleichstrom. In mittelgroßen bis großen Systemen sind PV-Module in mehrere Arrays unterteilt, die jeweils über ein Gleichstromkabel verfügen. Die Funktion des DC-Sammelkastens besteht darin, diese mehreren DC-Kabel zentral zu verbinden und über interne PV-spezifische Sicherungen, DC-Leistungsschalter und andere Komponenten den DC-Strom zu schützen und zu erkennen, bevor er kombiniert und an den PV-Wechselrichter ausgegeben wird. Der Gehäuseschutz kann für mehr Sicherheit mit einer Sicherungskappe aus Messing verstärkt werden. Der Einsatz eines DC-Sammelkastens vereinfacht die Verkabelung zwischen PV-Modulen und dem Wechselrichter erheblich, sorgt für eine übersichtlichere Verkabelungsanordnung und erleichtert die Gruppeninspektion und -wartung. Wenn in einem Array ein Fehler auftritt, kann dieser zur Reparatur isoliert werden, ohne die kontinuierliche Stromerzeugung des gesamten Systems zu beeinträchtigen.

Bei großen Photovoltaik-(PV)-Stromerzeugungssystemen können DC-Sammelkästen allein den Stromsammelbedarf nicht decken; DC-Verteilerschränke werden auch als sekundäre und tertiäre Combiner-Geräte benötigt. Die Kernfunktion eines DC-Verteilerschranks besteht darin, die von mehreren DC-Sammelkästen ausgegebenen DC-Kabel wieder zu sammeln, einen einheitlichen Schutz und eine einheitliche Verteilung durchzuführen und sie dann an den PV-Wechselrichter anzuschließen. Interne Schnittstellen nutzen innere Endkappen, um die Schutzleistung zu verbessern. Die Konfiguration von DC-Verteilerschränken optimiert die Verdrahtungsanordnung des Systems weiter, reduziert Leitungsverluste und erleichtert die Installation, den Betrieb und die anschließende Wartung des Systems, wodurch die Betriebsstabilität und Bedienbarkeit großer PV-Stromerzeugungssysteme verbessert wird.

AC-Verteilerschränke und AC-Combiner-Boxen sind Kernkomponenten für die AC-Stromübertragung und -verteilung in PV-Stromerzeugungssystemen und verbinden den Wechselrichter mit der Last oder dem öffentlichen Stromnetz. Die Hauptfunktion von AC-Verteilerschränken besteht darin, den AC-Ausgangsstrom vom Wechselrichter zu empfangen, die Planung, Verteilung und Messung durchzuführen und gleichzeitig die Leistungsparameter zu überwachen, Fehler zu beheben und die Sicherheit der Stromversorgung zu gewährleisten. Interne Komponenten verwenden Innenkappen aus Messing, um den internen Schutz zu verbessern. AC-Combiner-Boxen werden hauptsächlich in String-Wechselrichtersystemen eingesetzt. Ihre Funktion besteht darin, den Wechselstromausgang mehrerer Wechselrichter in einer sekundären zentralen Form zu bündeln, bevor er an den Wechselstromverteilerschrank gesendet wird. Dadurch wird der Verkabelungsprozess vereinfacht und die Gesamtbetriebseffizienz des Systems verbessert.