Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) 393 kWp
Auf dem Dach der Hallen 5-7 der FEAG GmbH war die INOTEC Sangerhausen GmbH mit der Errichtung einer 393 kWp Photovoltaik (PV)-Dach-Anlage beauftragt.
In einem Zeitraum von nur 3 Monaten, also von der Planungsphase bis zur Inbetriebnahme, wurde das Projekt „PVAnlage 393 kWp“ fertiggestellt und funktionstüchtig übergeben.
Die erzeugte Energie sollte vorrangig zur Deckung des eigenen Strombedarfes genutzt und zweitrangig ins Netz eingespeist werden, was zu erheblichen Energiekosteneinsparungen führt. Denn in den Technologie-hallen 5-7, dem Blechzentrum, arbeiten eine Pulverbeschichtungsanlage mit Einbrennofen sowie Biege- und Stanzmaschinen.
Die FEAG Sangerhausen betraute die INOTEC GmbH mit der Aufgabe eine PV-Anlage (Erzeugeranlage) auf den Dachflächen der Fertigungshallen 5-7 zu konzipieren. Das beinhaltete die Planung, Auslegung und Dimensionierung aller elektrischen sowie sicherheitsrelevanten PV-Anlagenkomponenten sowie Montagesystemen unter Beachtung von Wirtschaftlichkeit und Effizienz bis zum Genehmigungsverfahren.
Nach Beauftragung die FEAG errichtete die INOTEC GmbH eine nach den einschlägigen technischen Errichternormen funktionstüchtige schlüsselfertige Photovoltaikanlage. Für die Erzeugeranlage mit einer Wirkleistung ≤ 135 KW ist die Erfüllung der Anforderungen der VDE-AR-4110 „technische Anschlussregeln Mittelspannung“ nachzuweisen. Die Fernwirktechnik der SWS Sangerhausen wurde von der INOTEC GmbH steuerseitig in die PV-Anlage integriert und gemeinsam mit dem örtlichen EVU in Betrieb genommen.
In einem Zeitraum von nur 3 Monaten, also von der Planungsphase bis zur Inbetriebnahme, wurde das Projekt „PV-Anlage 393 kWp“ fertiggestellt und funktionstüchtig übergeben.
Bei der Auslegung/Planung der PV-Anlage galt es zwischen
- Jahresenergiemenge (Erzeugerleistung),
- Örtlichkeit (Ausrichtung der Anlage) und
- maximaler statischer Belastung der Hallendachbereiche (Wahl des Flachdach-Schienen- und Ballastsystems),
abzuwägen. Die Ballastierung von PV-Modulen ist entscheidend, um die Solarmodule sicher auf Flachdächern zu fixieren, gegen Umwelteinflüsse wie z. B. gegen Windlasten abzusichern, ohne die Dachstruktur zu durchdringen. Eine entscheidende Rolle spielte das Lastprofil der FEAG GmbH. Diese Faktoren bildeten die Grundlage für die richtige Dimensionierung der Anlage und ermöglichen eine optimale Nutzung der erzeugten Solarenergie. Die Spitzelastzeiten und Verbrauchermuster zeigen deutlich, wie viel Energie zu verschiedenen Tageszeiten benötigt wird. Danach konnte abgeleitet werden, ob eine reine Südausrichtung oder eine Ost-Westausrichtung der Solarmodule sinnvoll ist, ob sich der Einsatz von Stromspeichern rechnet oder wie groß die gesamte Anlage geplant werden kann. Diese Informationen sind essenziell, um eine PV-Anlage entsprechend zu konzipieren. Demnach wird der maximale Energieverbrach ermöglicht, die Netzeinspeisung optimiert und der Reststrom-Einkauf kalkuliert.
Umgesetzt sind die folgenden Leistungen von der INOTEC GmbH:
Auf den Fertigungshallen:
- Montage und Verkabelung von 874 Solarmodulen (Doppelglas) vom Hersteller TrinaSolar, max. Nennleistung 455W, Multi-Busbar-Technologie für mehr Absorption, geringeren Serienwiderstand, verbesserte Stromableitung und erhöhte Zuverlässigkeit, aufgeständerte Anlage mit Ost-West-Ausrichtung
- Errichtung der Unterkonstruktion als K2-Flachdachsystem mit Ballastierung, blitzstromtragfähig gebaut
- Funktionspotenzialausgleich nach Norm
In den Fertigungshallen bei laufender Produktion:
- Ausbau der Kabeltrassenwege sowie Kabelzug in den Hallen
- Montage der Unterkonstruktion für Wechselrichter und Hybridwechselrichter
- Verkabelung aller elektrischen Anlagenkomponenten
- Installation einer neuen Wandler-Zähleranlage nach TAB des örtlichen EVU und Errichtung einer neuen NiederspannungsHauptverteilung nach IEC 61439-1/2
- Herstellung von Kabelverbindungen zwischen NiederspannungsHauptverteilung und den Netz- und Anlagenschutz nach Errichternorm VDE-AR-N 4110
Erd- und Umschluss-Arbeiten:
- Kabelschachtarbeiten mit eigenen Minibagger
- Verdichtungsarbeiten
- Setzen von NS- und MS-Muffen (Warmschrumpfverbindungsmuffen) mit eigenen qualifizierten Kabelmonteuren
Für die 393 kWp PV-Anlage wurden, vor unseren verbauten NA-Schutz (Netz- und Anlagenschutz), die einzelnen erzeugten Leistungen der drei Wechselrichter und zwei Hybrid-Wechselrichter in einem eigens gebauten PV-Sammler, geprüft nach IEC 61439-2, zusammengeführt und summiert. Die Einspeisung von den Wechselrichtern erfolgt über NH-Trennern. Die gebündelte (gesammelte) erzeugte Leistung kann erst dann sicher ins Stromnetz weitergeleitet werden.
Der nachgeschaltete NA-Schutz (Netz- und Anlagenschutz), nach Errichternorm VDE-AR-N 4110 konzipiert, überwacht Netzspannung sowie Netzfrequenz und übernimmt die Ansteuerung des Kuppelschalters (=Leistungsschalter), der die Photovoltaikanlag bei Störung > 3 s abschaltet bzw. die Verbindung zwischen Photovoltaikanlage und dem öffentlichen Stromnetz bei Störung > 3s trennt, um Schäden zu vermeiden.
Die SUNGROW-Wechselrichter (Multi-MPPT Stringwechselrichter für 1000 VDC Anlagen) bzw. Hybridwechselrichter sind auf der deutschen ZEREZ Plattform gelistet, d.h. sie besitzen das Zertifikat nach VDE-AR-N 4110. Den zwei Hybrid-Wechselrichtern sind jeweils ein 40 kW Batteriespeicher nachgeschaltet. Zwei MPP-Tracker vor den Wechselrichtern/Hypridwechselrichtern sorgt unentwegt dafür, dass die Leistung der zu Strings zusammengefassten Solarmodulen (Solargeneratoren), immer optimal auf den jeweiligen Strahlungs- und Temperaturzustand abgestimmt ist.
Unter den Hallendach direkt am Gebäudeeintritt wurde ein Überspannungsschutz verbaut, der dem DCStrang als zusätzliche Sicherheit dient. Der Überspannungsschutz konzipiert nach DIN VDE 0100-443/534 ist in PV-Installationen auf der AC- und DC-Seite vorzusehen. Der verbaute Überspannungsschutz mit Auslösekontakt signalisiert am NA-Schutz (Netz- und Anlagenschutz), ob eine Überspannung eine Sicherung ausgelöst hat. Diese Information wird typischerweise durch eine Signalisierung, wie einen potentialfreien Kontakt oder eine optische Anzeige, weitergegeben.
Die FEAG hätte aus sicherheitstechnischen Gesichtspunkten eine Blitzschutzanlage nachrüsten müssen. Durch den Überspannungsschutz wurde die PV-Anlage in die Blitzschutzanlagen technisch integriert. Die Schutzabstände konnten platztechnisch nicht eingehalten werden, somit ist ein Blitzeinschlag in die Blitzschutzeinlage, eine Ableitung über die Unterkonstruktion der PV-Anlage denkbar und somit normativ ein Überspannungsschutz Typ 1 / 2 erforderlich.
D.h. der übergeordnete Kupplungsschalter in der MS-Ebene sollte über den integrierten Kupplungsschalter im NS-Netz anzusteuern sein. Diese Vorgehensweise / technische Lösung ist im Genehmigungsverfahren mit den ansässigen verantwortlichen Stadtwerken vereinbart und von der INOTEC GmbH umgesetzt wurden.
Wer in Deutschland mit einer Erzeugeranlage (PV-Anlage) ans Netz gehen will, braucht eine Anlagenzertifizierung durch eine akkreditierte und zugelassenen Zertifizierungsstelle. Sie ist entscheidend für die Netzverträglichkeit und stellt sicher, dass Erzeugeranlagen die Anforderungen für den Netzanschluss erfüllen. Für PV-Anlagen im Mittelspannungsbereich ist ab einer vereinbarten Anschlussleistung von ≤ 135 kW bis 950 kW eine Anlagenzertifizierung Typ B verpflichtend.
Die errichtete Erzeugeranlage (PV-Anlage) wurde mit einer Wirkleistung ≤ 270 kW dynamisch in die Mittelspannung eingebunden. Laut „Solarpaket 1“ und in Abstimmung mit dem regionalen EVU ist somit keine Anlagenzertifizierung Typ B erforderlich. Ein vereinfachter Nachweis, der im Wesentlichen durch Einheiten- und Komponentenzertifikate der Hersteller, wurde erbracht. Die INOTEC stand auch hier beratend zu Seite.
Die bauseits vorhandene Hauptverteilung konnte nicht genutzt werden. Eine neue bauartgeprüfte Hauptverteilung nach IEC 61439-1/2, bestehend aus mehreren sicherheitsbehafteten NH-Abgängen dient zur sicheren Einspeisung der erzeugten Energie aus der PV-Anlage.
Einer neuen Wandler-Zähleranlage gemäß TAB des örtlichen EVU und Errichternorm VDE-AR-N 4100 wurde konzipiert und installiert. Die Wandlermessung ist unverzichtbar für die präzise Erfassung und Abrechnung elektrischer Energie mit hohen Stromflüssen. Die Wandler-Zählereinrichtung ermittelt den Eigenverbrach (für die Maschinen, dem Beleuchtungssystem etc. in den Fertigungshallen) sowie den PV-Überschuss mit einer Direktvermarktungsmessung (schnittsstelle).
