Normgerechte Lösungen durch die neue OVE-Richtlinie R20, sowie deren Hintergründe aus der ÖVE/ÖNORM E 8001

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1 USV Sichere Installation von PV-Anlagen mitanlagentechnik Energiespeichersystemen Normgerechte Lösungen durch die neue OVE-Richtlinie R20, sowie deren Hintergründe aus der ÖVE/ÖNORM E 8001 ONLINE EINKAUFEN! INKL. VERFÜGBARKEITSINFORMATION Im Büro und unterwegs mit der Live Phone App ENERGIE INDUSTRIE GEBÄUDE ANLAGEN ANLAGEN Ab Lager DATEN KABEL LICHT PHOTOVOLTAIK In Stores Get Ready. Get Schrack.

2 Allgemeine Informationen W TOP-WARENMANAGEMENT IM LOGISTIKZENTRUM GUNTRAMSDORF Direkt an der B17, befindet sich das neue Schrack-Logistikzentrum. Die unübersehbare Außengestaltung des Gebäudes im Schrack-Design, verweist bereits auf alle Produktsäulen, die im Inneren logistisch bewirtschaftet werden. Wir betrachten Verfügbarkeit als Faktor Nummer 1 für Ihre Wirtschaftlichkeit und für Ihren Erfolg! w Mehr als m² Lagerfläche im Innenlager, und ein Kabelfreilager von 2.500m² w Über Artikel für den Versand lagernd w Professionelles Warenmanagement durch top-geschultes Personal Achten Sie auf das Symbol für prompte Bereitschaft zur Versandzustellung W SCHRACK STORE IHRE TOP-VERFÜGBARKEIT VOR ORT Wir haben für Sie in allen unseren Geschäftsstellen einen SCHRACK STORE eingerichtet. Außerdem haben wir unser duales System lokale und zentrale Verfügbarkeit weiter perfektioniert und bieten Ihnen: Versandzustellung oder Storeabholung. Damit können Sie deutlich ihre Lagerhaltungskosten reduzieren. w Regionale Verfügbarkeit von mehr als Artikeln für Sofortabholung w Top-kompetente Beratung w Begehbarer Katalog Achten Sie auf das Symbol für Storeabholung W ALLGEMEINE HINWEISE - Alle Maßskizzen sind nach Möglichkeit des vorhandenen Platzes dargestellt und dienen als unverbindliche Richtlinie. - Alle Schaltbilder sind Prinzipschaltbilder, die zum besseren Verständnis der Funktion dienen sollen und müssen im Zuge einer Projektierung ergänzt bzw. bearbeitet werden. - Alle Abbildungen stellen beispielhafte Typen des jeweiligen Abschnittes dar und sind unverbindlich. Es gelten, sofern nicht anders vereinbart, grundsätzlich die allgemeinen Lieferbedingungen des Fachverbandes der Elektro- und Elektronikindustrie Österreichs (FEEI) in der jeweils gültigen Fassung, die Sie am Ende dieses Kataloges finden. Irrtümer und Satzfehler im Text, Abbildungen bzw. Änderungen der Produktpalette in technischer Ausführung vorbehalten. Die in diesem Katalog enthaltenen Anwenderinformationen entsprechen der Meinung des Unternehmens zum Zeitpunkt der Erstellung. Sie wurden erstellt auf Basis von Normenpublikationen, Branchenfachvorträgen, Fachliteratur und dem unternehmenseigenen Know-how. Der Inhalt hat Informationscharakter und daher keine Rechtsverbindlichkeit. 2

3 Inhaltsverzeichnis w Einsatzbereich PV-Anlagen... Seite 4 w Normen und Vorschriften... Seite 5 w Besondere Begriffe aus der ÖVE/ÖNORM E und der OVE-Richtlinie R Seite 6 w Batterie (R 20)... Seite 7 w Ersatz-TN-System (R 20)... Seite 7 w Ersatz-IT-System (R 20)... Seite 7 w Auswahl der Anlagenart... Seite 8 w Fertige Systemanlagen für die Neuerrichtung... Seite 8 w Errichtung von flexiblen Systemen sowie Erweiterung bestehender Anlagen... Seite 8 w Elektrische Installation und Schutzmaßnahmen... Seite 9 w Basisschutz... Seite 10 w Fehlerschutz:... Seite 10 w Zusatzschutz... Seite 12 w Schutz vor Überstrom im Batteriesystem... Seite 13 w Spannung... Seite 13 w Nennstrom... Seite 13 w Überstrom... Seite 13 w Abkopplung vom Netz (Einrichtungen zum Trennen und Schalten sowie Netzqualität)... Seite 17 w Ein Beispiel einer automatischen Abschaltung... Seite 17 w Batterie / Energiespeicher... Seite 18 w Transport... Seite 19 w Prüfen... Seite 19 w Dokumentation... Seite 19 w Anweisungen... Seite 21 w Schlusswort... Seite 21 w Quellennachweis... Seite 22 w Notizen... Seite 23 W Herausgeber und Hersteller Schrack Technik GmbH 1230 Wien Für den Inhalt verantwortlich: DI (FH) Martin Reifensteiner und Ing. Stefan Hammer Die hier enthaltenen Informationen entsprechen der Meinung des Unternehmens zum Zeitpunkt der Erstellung. Sie wurden auf Basis von Normenpublikationen, Branchenfachvorträgen, Fachliteratur und dem unternehmenseigenen Know-how erstellt. Der Inhalt hat Informationscharakter und daher keine Rechtsverbindlichkeit. W Vortragende Martin Reifensteiner Produktmanager bei Schrack Technik, Experte im technischen Subkomitee des OVE Stefan Hammer Produktmanager bei Schrack Technik, Experte im technischen Komitee und Subkomitees des OVE 3

4 Einleitung w Einsatzbereich PV-Anlagen Generell wird bei PV-Anlagen zwischen Netzgekoppelten- und Inselanlagen unterschieden. Typische Anwendung einer reinen Inselanlage sind Berghütten oder Gebäude in entlegenen Tälern, ohne Anbindung an das öffentliche Stromnetz. In den meisten Fällen werden netzgekoppelte Anlagen realisiert. Diese sind direkt mit dem Netz gekoppelt und speisen bei Überschuss ein, damit steht dem Verbraucher jederzeit die benötigte Energie, wenn das speisende Netz vorhanden ist, zur Verfügung. Bei diesen Systemen, wo kein Energiespeicher eingesetzt wird oder Energiemanagement betrieben wird, ist der Eigenverbrauch, des von der PV-Anlage produzierten Stromes, im Durchschnitt gesehen nur ca. 30%. WR01 Tagesübersicht ,5 kw 4,0 kw 3,5 kw 3,0 kw 2,5 kw 2,0 kw 1,5 kw 1,0 kw 500 W 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 Momentan Tag Einspeiseleistung Pac 0 W Generatorleistung Pdc -- W Ertrag 32,79 kwh WR Wirkungsgrad 0 % Ertrag spezifisch 6,21 kwh/kwp Status Offline, Power Maximalwert 5,25 kw Fehler Soll 16,67 kwh Eigenverbrauchsquote 17,14 % Ist 196,67 % Vermiedene CO 2 -Emission: 9,18 t VZ Ertrag Verbr. Udc kwp Werte Bilanz 24h Die Zukunft der PV-Anlagen liegt aus unserer Sicht bei Anlagen mit Batterie/Energiespeicher, da dadurch der durchschnittliche Eigenverbrauch auf ca. 80% angehoben werden kann. Dadurch ergibt sich für den Anlagenbetreiber ein Energiekosten-Einsparpotenzial durch den eingesparten Strombezug vom öffentlichen Netz. 4

5 Einleitung & Normen und Vorschriften Photovoltaik-Ertrag Speichern in die Batterie Einspeisen ins Netz typisches Lastprofil Direktverbrauch Speichernutzung Netzbezug 00:00 02:30 05:00 07:00 10:00 12:30 15:00 17:30 20:00 22:30 Aufgrund der heutigen Anwendungen, bei denen nichts mehr ohne Strom funktioniert, vom Licht bis zur Heizung, möchten viele Endkunden die Möglichkeit haben auch autark vom Netz zu sein, damit auch bei Netzausfall weiterhin eine Stromversorgung zur Verfügung steht. Bei diesen Anlagen mit Energiespeicher und Netzkopplung spricht man von Insel-Netz-Anlagen. w Normen und Vorschriften Generell werden die zusätzlichen Anforderungen einer Photovoltaik-Energieerzeugungsanlage in der ÖVE/ÖNORM E geregelt. Jedoch ist die Anwendung der PV mit Energiespeicher eine größere Herausforderung, die in der neuen OVE-Richtlinie R 20 (Stationäre elektrische Energiespeichersysteme vorgesehen zum Festanschluss an das Niederspannungsnetz) geregelt wird. Weiters sind natürlich die generellen Vorschriften der ETG, ETV, ÖVE/ÖNORM E 8001 und der OVE-Richtlinien R 6-2-1, R sowie R 11-1 zu beachten. w OVE-Richtlinie R 20: Stationäre elektrische Energiespeichersysteme vorgesehen zum Festanschluss an das Niederspannungsnetz w ÖVE/ÖNORM E Errichtung von elektrischen Anlagen mit Nennspannungen bis AC 1000 V und DC 1500 V - Teil 4-712: Photovoltaische Energieerzeugungsanlagen- Errichtungs- und Sicherheitsanforderungen (Änderung) w OVE-Richtlinie R 11-1: PV-Anlagen - Zusätzliche Sicherheitsanforderungen - Teil 1: Anforderungen zum Schutz von Einsatzkräften w OVE-Richtlinie R 6-2-1: Blitz- und Überspannungsschutz Teil 2-1: Photovoltaikanlagen - Blitz- und Überspannungsschutz w OVE-Richtlinie R 6-2-2: Blitz- und Überspannungsschutz Teil 2-2: Photovoltaikanlagen - Auswahl und Anwendungsgrundsätze an Überspannungsschutzgeräte w TOR D4 Technische und organisatorische Regeln für Betreiber und Benutzer von Netzen Teil D: Besondere technische Regeln Hauptabschnitt D4: Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen mit Verteilernetzen Version 2.3 (vom ) 5

6 w Besondere Begriffe aus der ÖVE/ÖNORM E und der OVE-Richtlinie R 20 w PV-Generator (E ) Gehäuse, in dem alle PV-Teilgeneratoren elektrisch untereinander verbunden sind und in dem, falls erforderlich, Schutzeinrichtungen angeordnet sind. Damit sind alle PV-Komponenten auf der Gleichspannungsseite (DC-Seite), zum Beispiel PV-Panel, Überspannungsableiter und DC-Kabel gemeint. w Inselbetrieb (E ) Betrieb einer Photovoltaikanlage ohne Anschluss an ein Verteilnetz. Dies sind Inselanlagen ohne Netzanschluss, wie zum Beispiel Berghütten, Jagdhütten, Seehütten. w Netzparallelbetrieb (E ) Betrieb einer Photovoltaikanlage mit Anschluss an ein Verteilnetz. Dies sind Wechselrichter mit Netzanschluss - heute 95% aller Anlagen. w Nicht-inselnetzbetriebsfähiger Wechselrichter (E ) PV-Wechselrichter, der unter keinen Umständen in der Lage ist im Inselbetrieb zu arbeiten. Diese Anlagen dürfen nur bei Netzanschluss arbeiten. Sobald das Netz ausgefallen bzw. abgeschaltet wird, muss sich der Wechselrichter vom Netz trennen und ist nicht für den Batteriebetrieb geeignet. w Inselnetzbildung (E ) Bildung eines, vom Rest des Versorgungsnetzes getrennten Teils, in dem sich sowohl Lasten als auch Einspeiser befinden. Damit sind inselnetzfähige Wechselrichter mit Netzanschluss gemeint, die jedoch mit einem Energiespeicher auch autark arbeiten können. Dadurch ist trotz Netzausfall der Betrieb der elektrischen Anlage möglich. w Energieflussrichtungssensor (R 20) Technische Einrichtung zur Ermittlung der saldierten Energieflussrichtung mit kommunikativer Kopplung zum Energiespeichersystem. Dieser erkennt den Strombezug oder die Stromlieferung (Summenzähler) und meldet dies an das Batteriemanagementsystem (BMS), das oft im Wechselrichter integriert ist. w Energiespeichersystem = ESS (R 20) Einrichtung zum Speichern von Energie. Das Energiespeichsystem umfasst alle dafür notwendigen Komponenten sowie deren Steuerung und Absicherung. Dies sind: das Speichermedium (Batterie), das Batteriemanagementsystem (BMS) und die Überwachung, Lade- und Entladeeinrichtung sowie die vorgeschriebenen Schutzeinrichtungen. w Erzeugungsanlage = EZA (R 20) Alle an einem Netzanschluss/Hausanschluss angeschlossenen Erzeugungseinheiten eines Energieträgers. Damit sind die fest an den Hausanschluss angeschlossenen Komponenten für die Energieerzeugung (alle Komponenten der PV-Anlage, Windgenerator) definiert. w Inselnetz bildendes Speichersystem (R 20) Energiespeichersystem mit den notwendigen Schalt-, Steuer- und Messeinrichtungen, das bei Netzausfall oder -abschaltung ein Inselnetz bildet. Dies sind Anlagenteile (Schalt-, Steuer- und Messgeräte) deren Funktion darin besteht, zwischen Netz und Inselbetrieb umzuschalten. 6

7 w Batterie (R 20) Eine oder mehrere Zellen, ausgestattet mit den, für den Gebrauch notwendigen Einrichtungen. Dies umfasst nicht nur die verschiedensten Arten von elektrischen Energiespeichern, sondern auch deren Absicherung, Kennzeichnung und Gefahrenhinweise. w Ersatz-TN-System (R 20) System, welches sich nach dem dreipoligen Trennen vom Versorgungsnetz (TN-System) einstellt. Damit ist ein Netz gemeint, das auch nach dem Trennen der Netzanbindung genullt ausgeführt ist. TN - S TN - S L1 L2 L3 N PE PV-Anlage mit Speicher Batterie L1 L2 L3 N PE Betriebsmittel w Ersatz-IT-System (R 20) System, welches sich nach dem vierpoligen Trennen vom Versorgungsnetz (TT-System) einstellt. Nach dem Trennen besteht kein Bezug des Neutralleiters zum Erdpotential, wodurch keine Schutzfunktion durch die Schutzmaßnahme Nullung mehr besteht. Deshalb muss eine geeignete Schutzmaßnahme vorgesehen werden. TT IT L1 L2 L3 N PV-Anlage mit Speicher Batterie L1 L2 L3 N PE Betriebsmittel PE 7

8 w Auswahl der Anlagenart Generell unterscheidet sich die Anforderung der Ausführung zwischen zwei Systemtypen. w Fertige Systemanlagen für die Neuerrichtung Diese bietet den Vorteil einer einfachen Errichtung und wenigen Komponenten. Das System ist jedoch nach Errichtung festgelegt und für eine Nachrüstung unflexibler. optional Last Netz Ladeleistung maximale Ausgangs-Scheinleistung PV-Bestandsanlage max. 5 kw max. 3 kw PV-Modul angeschlossene PV DC-Leistung ESS Schranksystem mit EPM-PV Jeder Leistungselektronik-Einschub (EPM) verfügt über eine maximale Ladeleistung von W und kann eine Leistung von W aus der Batterie zur Verfügung stellen. w Errichtung von flexiblen Systemen sowie Erweiterung bestehender Anlagen Dieses System bietet die optimale Anpassung an Kundenwünsche sowie die Nutzung verschiedener Batterie- Technologien. Natürlich ist der Aufwand der Errichtung dieser Anlagen aufwendiger. PV on AC Input PV-Inverter Loads Critical Loads Netz Sensor PV on AC Output PV-Inverter PV on DC DC 8

9 w Elektrische Installation und Schutzmaßnahmen Neben der generellen Installationsanforderung der Teile der ÖVE/ÖNORM E 8001 sind, wie schon zuvor erwähnt, die Netzanschlussbedingungen der EVUs und der TOR D4 einzuhalten. Generell sind die Grenzwerte aus der TOR D4 (z.b. Symmetrie, Spannung, Frequenz) sicherzustellen. Die Wechselrichter, die entsprechend der EN gefertigt sind, müssen nach den Vorgaben programmiert sein bzw. eingestellt werden. Bei den Einstellungen des Wechselrichters oder des Netz- und Anlagenschutzes (NA-Schutz) ist eine Rückfrage nach den Vorgaben des EVU s sinnvoll. Sollte in einem Drehstromnetz nur einphasig eingespeist werden, ist mit dem EVU zuvor abzustimmen, ob dies zulässig ist und welche Phase dafür genutzt werden soll. Bei Netzausläufern ist dies besonders wichtig, damit in diesen Bereichen auch stabile Netzbedingungen erhalten bleiben. Auch die Symmetrie im reinen Inselbetrieb ist bei der Installation der Endstromkreise zu beachten. Die besondere Herausforderung bei PV-Anlagen mit Energiespeicher besteht darin, auch im Inselbetrieb den Schutz gegen elektrischen Schlag gewährleisten zu können. Das bedeutet, dass andauernd (im Netzbetrieb, sowie im reinen Insel-Notbetrieb) die drei Stufen der Schutzmaßnahmen eingehalten werden. Basisschutz Isolationsfehler aktive Teile berührbar Fehler nicht erkennbar Fehler erkennbar Fehlerschutz Schutzmaßnahmen bei indirektem Berühren Sorgfalt, Reparatur Gefahr beim Versagen der Schutzmaßnahmen Gefahr durch Unachtsamkeit Zusatzschutz FI-Schutzschalter I n 30 ma Potentialausgleich Durch das Trennen vom Netz kann es auch zu einer Änderung der Netzform (-System) kommen, die Auswirkung auf die Schutzmaßnahmen hat. 9

10 w Basisschutz Der Basisschutz hat die Aufgabe, Personen oder Nutztiere davor zu bewahren, aktive, spannungsführende Teile zu berühren. Für den Endverbraucher wird es sich dabei um einen weitgehend vollständigen Schutz handeln. Dabei sind unter Spannung stehende Teile mittels Abdeckung oder Umhüllung (Isolation) im ganzen Bereich zu sichern. Dies ändert sich auch nicht bei einem PV-System mit Energiespeicher. w Fehlerschutz: Bei der Realisierung der Schutzmaßnahme Fehlerschutz im Inselbetrieb ist eine der beiden Maßnahmen durchzuführen: Inselbetrieb im IT-System Diese Anwendung des IT-Inselnetzbetriebes wird vor allem in Netzen im TT-System bei Netzkopplung Anwendung finden. Inselbetrieb im TN-System Diese Anwendung wird im TN-C oder TN-S (genullten) Netzen und daher in den meisten Fällen ausgeführt. Fehlerschutz bei Inselbetrieb im IT-System (Regelbetrieb TT-System) Wie schon bei den Begriffen erwähnt, besteht nach dem Trennen kein Bezug des Neutralleiters zum Erdpotential. Dadurch hat die Schutzmaßnahme Nullung sowie die Fehlerstromschutzschaltung keine Funktion mehr. Hier ist im reinen Inselbetrieb (getrennt vom Netz) ein IT-System vorhanden. Deshalb ist es vorgeschrieben, dass bei Inselbetrieb im IT-System die Schutzmaßnahme des Fehlerschutzes durch eine Isolationsüberwachung zu realisieren ist. TT IT L1 L2 L3 N PV-Anlage mit Speicher Batterie L1 L2 L3 N PE Betriebsmittel PE (Vereinfachte Darstellung) Ein Isolationsüberwachungsgerät überprüft ununterbrochen, ob der Mindestwert des Isolationswiderstandes aller Leiter gegen Erde eingehalten wird. Kommt es zum Erdschluss, ist der Widerstandswert automatisch unterschritten und es kommt zu einer Meldung. Diese wird in weiterer Folge zu Abschaltung genutzt. Die dafür notwendigen Geräte müssen der EN oder der EN entsprechen und auch symmetrische Isolationsfehler erkennen. Einfache Erdschlussüberwachungsrelais sind für diese Anwendung nicht erlaubt. Nach der OVE-Richtlinie R 20 muss der Widerstand größer als 100 Ohm pro Volt sein, sonst muss es innerhalb von 1 Minute zur automatischen Abschaltung des Systems kommen. 10

11 Zwischen dem Wechselrichter (Generator) und der ersten Abschaltvorrichtung für den Fehlerschutz muss die Kabelanlage schutzisoliert ausgeführt werden. Im normalen netzgekoppelten Betrieb muss die Isolationsüberwachung deaktiviert sein. TT IT L1 L2 L3 N PV-Anlage mit Speicher Batterie L1 L2 L3 N PE PE R R R R Betriebsmittel (Vereinfachte Darstellung) Isolationsüberwachung Sobald der Fehler behoben ist, kann automatisch oder händisch wieder eingeschaltet werden. Praxisorientierte Beispiele für die Schaltungen der Anlagen finden sich in der OVE-Richtlinie R 20 im Anhang B. Die Isolationsüberwachung kann auch als Schutz vor der verketteten Spannung im Fehlerfall angewendet werden. Im IT-System kann es bei einem Fehler zu einer verketteten Spannung von 400 Volt kommen. Deshalb ist gefordert, dass die Betriebsmittel (Geräte) auf diese Spannung ausgelegt werden, oder es innerhalb von 5 Sekunden durch die Erdschlussüberwachung zu einer Ausschaltung kommt. Fehlerschutz bei Inselbetrieb im TN-System (Regelbetrieb TN-System) Im Netzbetrieb im TN-System (genullten System) wird bei Anwendung der automatischen Abschaltung durch die Nullung keine Veränderung stattfinden. Bei Inselbetrieb ist jedoch nicht gewährleistet, dass im Fehlerfall während des Batteriebetriebes die Versorgung den notwendigen Strom zur Ausschaltung der Sicherungen produzieren kann. Deshalb ist es notwendig, einen zusätzlichen FI-Schalter als Fehlerschutz vorzusehen. Für die Funktion der Schutzmaßnahme ist es notwendig, dass der Neutralleiter vorhanden ist. Deshalb darf dieser im Eingang auch nicht geschaltet werden. Daraus folgend ist auch klar, dass diese Maßnahme nicht im IT- oder TT-System funktioniert. Die Schutzmaßnahme Nullung oder Fehlerstromschutzschaltung müssen unabhängig vom PEN-Leiter des öffentlichen Netzes funktionsfähig sein. Ist vom Hersteller des Wechselrichters gewährleistet, dass dieser eine automatische Abschaltung bei einem Gleichfehlerstrom von mehr als 6 ma hat, dann genügt ein FI Typ A (oder AC). Wenn dies nicht der Fall ist, so muss der FI ein Typ B sein. Zwischen dem Wechselrichter (Generator) und der ersten Abschaltvorrichtung für den Fehlerschutz (FI-Schutzschalter) muss die Kabelanlage schutzisoliert ausgeführt werden. Praxisorientierte Beispiele für die Schaltungen der Anlagen finden sich in der OVE-Richtlinie R 20 im Anhang B. 11

12 TN - S TN - S L1 L2 L3 N PE L1 L2 L3 N PE Betriebsmittel PV-Anlage mit Speicher Batterie (Vereinfachte Darstellung) w Zusatzschutz Diese Maßnahme dient zum Verringern der Gefahren für Personen und Nutztiere, die sich ergeben können, wenn der Basisschutz oder der Fehlerschutz nicht wirksam sind. Diese Schutzmaßnahme ist nach den relevanten Teilen der ÖVE/ÖNORM E 8001 auszuführen. Dieser wird in den meisten Fällen mit einem FI-Schutzschalter mit einem Bemessungsfehlerstrom von max. 30 ma realisiert. Dabei ist zu beachten, dass dieser nicht als Fehlerschutz und Zusatzschutz eingesetzt werden darf, dies bedeutet in der Praxis bei TN-Systemen, dass 2 FIs in Serie sind: der 100 ma FI für den Fehlerschutz (dann in selektiver Ausführung) und der 30 ma FI für den Zusatzschutz. 12

13 w Schutz vor Überstrom im Batteriesystem Generell sind der Wechselrichter und die Batterie gegen Überstrom abzusichern. Die Batterie ist vor Überstrom zu schützen, da sonst durch einen Fehler im Batteriesystem (z.b. Kurzschluss) ein Brand entstehen kann. Dabei ist zu beachten, dass je nach Ausführung des Batteriesystems, die richtige Sicherung gewählt wird. Wichtige Kriterien dafür sind: w Spannung Die Sicherung muss die Eigenschaft haben, die maximale Spannung des Batteriesystems schalten bzw. auslösen zu können. Diese wird in den meisten Fällen die Ladespannung des Wechselrichters/der Ladeeinheit sein. Nehmen wir zum Beispiel eine Batterie mit 96 V, vollgeladen kann die Batteriespannung auch 120 V DC erreichen. V A Strom t 0 Spannung w Nennstrom Die Sicherung muss so ausgelegt werden, dass auch bei der, vom Hersteller angegebenen Mindestspannung, der Strom bei Nennleistung übertragen werden kann. Beispiel: Die Anlage wird mit maximal 5 kw entladen und die Batteriespannung im fast leeren Zustand der Batterie 90 V haben, so ergibt dies einen Strom von 55,5 A. Das bedeutet, die Sicherung wird hier eine 63 A - Type sein. Zur Auswahl der Auslösekennlinie ist das Kriterium des Überstoms maßgebend. w Überstrom Dabei muss beachtet werden, dass im Fehlerfall innerhalb von 5 Sekunden ausgeschaltet wird. Je nach Batterietype muss die Auslösekennlinie der Sicherung so gewählt werden, dass der Auslösestrom nach der Kennlinie nicht höher ist, als der Strom den die Batterie liefern kann. 13

14 In unserem Beispiel mit einer 63 A Sicherung mit einer Auslösekennlinie gg, bedeutet dies, dass das Batteriesystem zumindest 280 A liefern können muss. Kann dies nicht erreicht werden, ist eine andere Kennlinie notwendig, wie zum Beispiel gpv oder gr. Auslösekennlinien der Schmelzsicherungen nach IEC 60269: Der 1. Buchstabe zeigt den Ausschaltbereich der Sicherung. g = Ganzbereichsschutz Diese Sicherungen decken nicht nur den Kurzschluss-Schutz ab, sondern lösen auch bei geringerem Überstrom nach einer definierten Zeit aus. a = Teilbereichssicherungen Diese Sicherungen decken nur einen, von der Anwendung abhängigen Teilbereich ab, z.b. Kurzschlussauslösung als Back-up-Absicherung für Motorstromkreise. Der 2. Buchstabe zeigt die Charakteristik der Sicherung G = Kabel- und Leitungsschutz (ehemals L) M = Schaltgeräteschutz R = Halbleiterschutz PV = Photovoltaik 14

15 w Kennlinien der Schmelzsicherungen nach IEC w Kennlinie gpv 15

16 w Kennlinie gg Auch beim Ausgang des Wechselrichters ist der Abgang zu sichern, um im Kurzschlussfall zu gewährleisten, dass der Wechselrichter keinen Schaden nimmt. Auch hier gilt die Regel, dass innerhalb von maximal 5 Sekunden die Ausschaltung zu erfolgen hat. Dabei muss auf die Leitung des Wechselrichters und die Auslösekennlinie der Sicherung/Leistungsschalter/ Leitungsschutzschalter geachtet werden. Die Auslösekennlinien sind in den Datenblättern der Hersteller und in unseren Katalogen Energie verteilen und steuern Teil 1, Teil 2 und Teil 3 zu finden. In den meisten Fällen wird vom Hersteller des Wechselrichters die maximale Sicherungsgröße vorgegeben. 16

17 w Abkopplung vom Netz (Einrichtungen zum Trennen und Schalten sowie Netzqualität) Wie schon in der ÖVE/ÖNORM E bei Anlagen über 30 kw und von vielen EVUs generell gefordert, ist es bei Anlagen mit einem Batteriespeicher notwendig, eine automatische Abschaltung zum EVU-Netz bei Netzausfall oder nicht eingehaltener Netzqualität zu realisieren. (NA oder Netz-Anlagenschutz). Dies dient dazu, dass im Falle eines Abschaltens des EVU-Netzes für Wartungszwecke nicht in das Netz Energie eingespeist wird. Im Gegensatz zu reinen netzgekoppelten Systemen, wo im Netzausfall der Wechselrichter abschalten muss (innerhalb von 200 msec), liegt der große Vorteil der Insel-Netz-Anlagen, dass weiterhin eine Versorgung der Verbraucher gegeben ist. Weiters überprüft der Netz-Anlagenschutz die Spannungs- und Frequenzqualität und lässt nur die Einspeisung ins öffentliche Netz zu, wenn die Vorgaben der Norm oder des Energieversorgers eingehalten werden. w Ein Beispiel einer automatischen Abschaltung: Trennschütze mit potentialfreien, zwangsgeführten Hilfskontakten Anschlussbild 1 Öffentliches Netz N L1 L2 L3 Versorgung 24 VDC; VAC ( + ) L (-) N A1 Supply A2 N L1 L2 L3 Messeingang Schütz A A1 * 2 A2 Schütz B A1 * 2 A2 * Relais 1 Relais 2 Relais 3 Erzeugungsanlage Anzuwenden für VDE V VDE-AR-N 4105, getestet nach VDE V G59/3 LV *1 G59/3 MV *1 G83/2 *1 C10-11 LV *1 C10-11 MV *1 TR3 zertifiziert nach BDEW 2008 *1 ÖVE / ÖNORM E EN EN (DK) *3 OPEN SETUP *3 Dig. Input 1 T Dig. Input 2 Dig. Input 3 Dig. Input 4+5 I1 I2 I3 I4 I5 T T Fernabschaltung T *1 Schütz B entfällt bei allen länderspezifischen Normen, bei denen keine funktionale Sicherheit gefordert ist! *2 Hilfskontakt als Öffner, Schließer oder nicht überwacht konfigurierbar. *3 1- oder 2-kanaliger Anschluss möglich und konfigurierbar. 17

18 w Batterie / Energiespeicher Je nach Ausführung oder Technologie der Batterie sind auch die Anforderungen des Betriebes und der Unterbringung zu beachten. Dies kann von säurefesten Böden, über Zwangsbelüftungen bis zu statischen Vorgaben reichen. Generell ist nach der OVE-Richtlinie R 20 eine Unterbringung in geschlossenen Räumen oder in Schränken bzw. Behältern (Batteriefächer in Geräten) gefordert. Es wird in zwei Hauptgruppen unterschieden: Aufstellungen von Batterien innerhalb von Gebäuden Aufstellungen von Batterien in Schränken oder Behältern innerhalb und außerhalb von Gebäuden Aufstellungen von Batterien innerhalb von Gebäuden Bei Installationen in Gebäuden ist vor allem zu beachten: Dass die Bauordnung eingehalten wird. Die Tragkraft des Bodens (Decke) für das Gewicht der Batterie eine ausreichende statische Tragkraft hat. Es sind auch etwaige Erweiterungen einzukalkulieren. Weiters ist zu beachten, dass der Boden je nach Batterietechnologie enthaltenen Elektrolyten oder anderen Chemikalien entsprechend auszuführen ist. Das kann bedeuten, dass ein säurefester Anstrich oder eine Säurewanne notwendig wird. Auch wenn Batterieschränke verwendet werden, ist dies erforderlich, ausgenommen der Schrank verfügt über integrierte Wannen. Die Batterie ist entweder in einem Schrank (Behälter) oder in einer elektrischen Betriebsstätte nach ÖVE/ÖNORM E unterzubringen. Wie in der genannten Norm enthalten, ist dieser Betriebsraum gegen Zutritt von unbefugten Personen zu versperren und auch zu kennzeichnen. Weiters ist zu beachten, dass keine brennbaren Materialen in der Umgebung sind und die Batterien natürlich nicht in explosionsgefährdeten Bereichen aufgebaut werden. Auch die je nach Batterietyp notwendige Belüftung (Zwangsbelüftung) des Raumes ist in der Projektierung und in der Ausführung zu realisieren. Deshalb ist es auch hier wichtig, die Angaben des Herstellers genau zu beachten. Zusätzlich sind die Anforderungen der Herstellerangaben unbedingt einzuhalten. Dies kann Schutz vor Feuer, Wasser, Ungeziefer, Feuchte, Sonneneinstrahlung bzw. Luftverschmutzung sein. Es sind aber auch die durch den Energiespeicher auftretenden Eigenschaften wie z.b. hohe Spannung, Gase durch die Ladung, Korrosion oder notwendig Sicherheitseinrichtungen zu beachten. Zeichen W026 für Warnung vor Gefahren durch das Aufladen von Batterien nach EN ISO 7010 Aufstellungen von Batterien in Schränken oder Behältern innerhalb und außerhalb von Gebäuden Sind die Batterien weder im Schrank oder in Behältern des Systemherstellers enthalten bzw. installiert, sind im Prinzip die Anforderungen ähnlich wie beim vorherigen Punkt. Generell sind die Angaben des Batterie-Herstellers zu beachten und außerdem auf die folgenden Punkte zu achten: Belüftung Gewicht Abstand der einzelnen Batterien Säurebeständigkeit der Wannen Absperrmöglichkeit, damit keine aktiven oder gefährlichen Teile berührt werden können Vorkehrungen vor Explosionsgefahr Zugang für Wartungsarbeiten muss möglich sein Weiters ist zu beachten, dass auch im Batteriebetrieb alle thermischen Vorgaben eingehalten werden. Dies gilt genauso für den Wechselrichter. 18

19 w Transport Es ist zu beachten, dass je nach Batterieausführung es durchaus sein kann, dass es sich dabei im Straßenverkehr um eine Gefahrengutlieferung handelt. Dies ist im Gefahrengutbeförderungsgesetz (145. Bundesgesetz auf und in den ADR-Richtlinien (ADR WKO.at) genau geregelt. Es gibt jedoch Freimengen für den Transport durch Installateure im Zuge der Montage (ohne Gefahrengutführerschein). w Prüfen Wie in allen Installationen nach den Normen der Reihe E 8001 ist die Anlage nach der ÖVE/ÖNORM E bzw. E zu prüfen. Zusätzlich ist eine Besichtigung der Anlage notwendig, wobei die folgenden Punkte kontrolliert werden müssen: Schutz gegen elektrischen Schlag Dies bedeutet die Einhaltung der zuvor genannten Schutzmaßnahmen bezogen auf das jeweilige Netzsystem. Im IT-System ist weiters zu überprüfen, ob die Betriebsmittel für die verkettete Spannung ausgelegt sind bzw. ob die Isolations-/Erdschlussüberwachung richtig eingestellt wurde. Schutz gegen thermische Auswirkungen Dabei ist zu beachten, dass die maximalen Temperaturen, die für das System laut Hersteller angegeben werden, weder im Netz- noch im Batteriebetrieb überschritten werden. Dies kann zum Beispiel auch eine Lüftung und deren Schaltung betreffen. Schutz bei Überstrom Hier muss kontrolliert werden ob, wie zuvor erwähnt, die Sicherung im Netz- und im Batteriebetrieb im Fehlerfalle (auch Schutzmaßnahme) bezogen auf die Charakteristik/Kennlinie auch wirklich auslösen kann. Kontrolle der sicherheitsrelevanten Bedingungen der Batterie und des Batterie-Aufstellungsorts bzw. der Behälter. Natürlich ist in der Anlage wie schon in der ÖVE/ÖNORM E gefordert, den Schutzleiter zu überprüfen sowie die Isolationswiderstandsmessung durchzuführen. Ein zusätzlicher Punkt bei den PV-Anlagen mit Energiespeichern ist die Überprüfung der funktionierenden Schutzmaßnahmen im Batteriebetrieb. Hier ist die Funktion der FI-Schutzschalter im TN-System bzw. der Isolationsüberwachung im IT-System zu überprüfen. Auch die Funktion des Netz-Anlagenschutzes (NA-Schutz) ist zu überprüfen. w Dokumentation Wie immer ist die Anlage und Besichtigung zu dokumentieren, um im Schadensfall den Nachweis zu haben, dass die Anlage richtig ausgeführt wurde. Die Dokumentation darüber ist mit Bezug auf die Normen, damit diese nachvollziehbar ist, dem Betreiber zu übergeben. Weiters müssen notwendige Informationen vorliegen, damit eine andere elektrische Fachkraft oder Einsatzkräfte die Anlage ausschalten können. Dabei ist vor allem wichtig, ob Risiken dabei entstehen können. Außerdem sind die für die Anlage notwendigen Sicherheitszeichen nach ÖNORM EN ISO 7010 anzubringen. 19

20 Anleitung beachten (M0002) Keine offene Flamme; Feuer, offene Zündquelle und Rauchen verboten (P003) Augenschutz benutzen (M004) Erste Hilfe (E003) Warnung vor Gefahren durch das Aufladen von Batterien (W026) Warnung vor explosionsgefährlichen Stoffen (W002) Warnung vor ätzenden Stoffen (W023) Warnung vor elektrischer Spannung (W012) Allgemeines Warnzeichen (W001) Feuerlöscher (F001) Natürlich gehört zu einer Dokumentation auch ein Anlagenbuch, das nicht nur die Daten des Errichters, sondern auch das Errichtungsdatum, die Sicherungswerte sowie die Kennzeichnung der Anschlüsse und Schalter beinhalten muss. Auch die Einhaltung der geprüften Sicherheitsmaßnahmen, die Einhaltung der Richtlinien sowie Vorgaben der EVUs und die Wartungs- und Serviceangaben dürfen in keiner Dokumentation fehlen. 20

21 w Anweisungen Der Betreiber der Anlage ist bei der Übergabe über die Wartungs- und Serviceaufgaben zu informieren und natürlich auch über den Umgang mit der Anlage zu unterrichten. Die folgenden Punkte sind dem Betreiber zu übermitteln, um einen sicheren Betrieb der Anlage gewährleisten zu können: Bestimmungsgemäßer Gebrauch (u.a. Einsatzzweck des Systems, nach Produktsicherheitsgesetz) Transport, Lagerung, Handhabung und Entsorgung Gerätesicherheit Überwachung des Betriebszustandes Umgang mit Gefahren, Fehlern und Havarien Verhalten von Personen w Schlusswort Diese Broschüre zeigt, dass die Installation einer PV-Anlage mit Energiespeicher aufwendiger, umfangreicher, aber auch gewinnbringender als eine herkömmliche netzgebundene Anlage ist. Die Menschen wollen mehr Sicherheit, besonders bei der Versorgung von Grundbedürfnissen. Diese Grundbedürfnisse haben sich im Laufe der Zeit gewandelt. Ohne Strom funktioniert in der modernen Welt nichts mehr, weder die Heizung noch die vernetzte Welt mit ihren Informationsmöglichkeiten. In Zukunft werden wir mehr elektrische Energie benötigen. Auch die Elektromobilität wird neue Herausforderungen an die Versorgung stellen. Deshalb wird es immer wichtiger, auch im Netzausfall ein autarkes eigenes Netz zu haben. Wir haben die wichtigsten Punkte in dieser Broschüre zusammengefasst, um solche Anlagen sicher errichten zu können. Es ist aber unbedingt erforderlich die OVE Richtlinie R 20 beim ÖVE zu erwerben. Der Preis mit Euro (je nach Ausführung PDF oder Druck) ist daher eine für diesen Umfang und diese Relevanz zielführende und geringe Investition: Die anderen genannten Normen und Richtlinien sind wie gewohnt zu beziehen bei: Wie bei allen Broschüren unseres Hauses ist die Erstellung immer eine Zusammenarbeit mehrerer Experten aus unserem Schrack Technik-Team. Ganz besonders wollen wir uns für die Unterstützung bei René Ch. Zumtobel (Experte und Sachverständiger für PV-Anlagen), Josip Zdenković (Experte für PV-Anlagen in Kroatien) und Andreas Fichtenbauer (Experte für PV-Anlagen) bedanken. Wenn es um die Sicherheit der elektrischen Anlage und der Verbraucher geht, ist es dem kompletten Schrack Technik-Team immer ein Anliegen, unsere Kunden bestens zu informieren und natürlich auch die richtigen Lösungen für die technischen Anforderungen bieten zu können. Ihr Martin Reifensteiner, Stefan Hammer und das Schrack Technik-Team 21

22 w Quellennachweis OVE-Richtlinie R 20:2016 ÖVE/ÖNORM E und deren Änderungen ÖVE/ÖNORM E ÖVE/ÖNORM E und Bundesgesetz. Elektrotechnikgesetz ETG1992 (Nr. GP XVIII RV 806 AB896 S BR: AB ) ausgegeben am 12. Februar Verordnung des Bundesministers für Wirtschaft und Arbeit zur Änderung der Elektrotechnikverordnung 2002 (Elektrotechnikverordnung 2002/A1 ETV 2002/A1) ausgegeben am 30. Jänner Verordnung des Bundesministers für Wirtschaft, Familie und Jugend, mit der die Elektrotechnikverordnung 2002 geändert wird (Elektrotechnikverordnung 2002/A2 - ETV 2002/A2) ausgegeben am 12. Juli 2010 TOR D4 ÖNORM EN ISO 7010, Graphische Symbole - Sicherheitsfarben und Sicherheitszeichen - Registrierte Sicherheitszeichen ÖVE-EN 1, Errichtung von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis AC 1000 V und DC 1500 V ÖVE/ÖNORM E 8001 Reihe, Errichtung von elektrischen Anlagen mit Nennspannungen bis AC 1000 V und DC 1500 V ÖVE/ÖNORM EN (EN eingearbeitet), Betrieb von elektrischen Anlagen - Teil 1: Allgemeine Anforderungen - Teil 2-100: Nationale Ergänzungen ÖVE/ÖNORM EN Reihe, Sicherheitsanforderungen an Batterien und Batterieanlagen ÖVE/ÖNORM EN (alle Teile), Explosionsgefährdete Atmosphäre ÖVE/ÖNORM EN , Niederspannungsschaltgeräte - Teil 2: Leistungsschalter ÖVE/ÖNORM EN , Wiederaufladbare Zellen und Batterien für die Speicherung erneuerbarer Energien - Allgemeine Anforderungen und Prüfverfahren - Teil 2: Netzgekoppelte Anwendungen ÖVE/ÖNORM EN , Elektrische Sicherheit in Niederspannungsnetzen bis AC 1000 V und DC 1500 V - Geräte zum Prüfen, Messen oder Überwachen von Schutzmaßnahmen - Teil 8: Isolationsüberwachungsgeräte für IT-Systeme ÖVE/ÖNORM EN , Elektrische Sicherheit in Niederspannungsnetzen bis AC 1000 V und DC 1500 V - Geräte zum Prüfen, Messen oder Überwachen von Schutzmaßnahmen - Teil 15: Anforderungen zur Funktionalen Sicherheit von Isolationsüberwachungsgeräten in IT-Systemen und von Einrichtungen zur Isolationsfehlersuche in IT-Systemen ÖVE/ÖNORM EN , Sicherheit von Leistungsumrichtern zur Anwendung in photovoltaischen Energiesystemen - Teil 2: Besondere Anforderungen an Wechselrichter ÖVE/ÖNORM EN , Sicherheitsanforderungen an Batterien und Batterieanlagen - Teil 3: Antriebsbatterien für Elektrofahrzeuge IEC , Safety requirements for secondary batteries and battery installations - Part 2: Stationary batteries DIN EN ISO Bundesgesetz: Erlassung eines Gefahrgutbeförderungsgesetzes sowie Änderung des Kraftfahrgesetzes 1967 und der Straßenverkehrsordnung 1960 (NR: GP XX RV 1275 AB 1336 S BR: AB 5763 S. 643.) [CELEX-Nr.: 394L0055, 395L0050, 396L0035, 396L0049, 396L0086, 396L0087] ADR-Richtlinie (ADR WKO.at) 22

23 w Notizen 23

24 DAS UNTERNEHMEN ZENTRALE SCHRACK TECHNIK GMBH Seybelgasse 13, 1230 Wien TEL +43(0)1/ FAX +43(0)1/ ÖSTERREICHISCHE NIEDERLASSUNGEN KÄRNTEN Ledererstraße Klagenfurt TEL +43(0)463/ FAX +43(0)463/ klagenfurt@schrack.com OBERÖSTERREICH Franzosenhausweg 51b 4030 Linz TEL +43(0)732/ FAX +43(0)732/ linz@schrack.com STEIERMARK, BURGENLAND Kärntnerstraße Graz TEL +43(0)316/ FAX +43(0)316/ graz@schrack.com TIROL Richard Bergerstraße Innsbruck TEL +43(0)512/ FAX +43(0)512/ innsbruck@schrack.com WIEN, NIEDERÖSTERREICH, BURGENLAND Seybelgasse Wien TEL +43(0)1/ FAX +43(0)1/ wien@schrack.com SCHRACK TECHNIK ENERGIE GMBH Seybelgasse 13, 1230 Wien TEL +43(0)1/ energie@schrack.com SALZBURG Bachstraße Salzburg TEL +43(0)662/ FAX +43(0)662/ salzburg@schrack.com VORARLBERG Wallenmahd Dornbirn TEL +43(0)5572/ FAX +43(0)5572/ dornbirn@schrack.com SCHRACK TOCHTERGESELLSCHAFTEN BELGIEN SCHRACK TECHNIK B.V.B.A Twaalfapostelenstraat 14 BE-9051 St-Denijs-Westrem TEL +32 9/ FAX +32 9/ info@schrack.be DEUTSCHLAND SCHRACK TECHNIK GMBH Thomas-Wimmer-Ring 17 D München TEL / FAX / info@schrack-technik.de RUMÄNIEN SCHRACK TECHNIK SRL B-dul Iuliu Maniu nr , sect. 6 RO Bukarest TEL / FAX / bucuresti@schrack.ro SLOWENIEN SCHRACK TECHNIK D.O.O. Pameče 175 SLO-2380 Slovenj Gradec TEL +38 6/ FAX +38 6/ schrack.sg@schrack.si BOSNIEN-HERZEGOWINA SCHRACK TECHNIK BH D.O.O. Put za aluminijski kombinat bb BH Mostar TEL +387/ FAX +387/ schrack@schrack.ba KROATIEN SCHRACK TECHNIK D.O.O. Zavrtnica 17 HR Zagreb TEL / FAX / schrack@schrack.hr SERBIEN SCHRACK TECHNIK D.O.O. Bulevar Peka Dapčevića 42 RS Belgrad TEL +38 1/ FAX +38 1/ office@schrack.rs TSCHECHIEN SCHRACK TECHNIK SPOL. SR.O. Dolnomecholupska 2 CZ Prag 10 Hostivar TEL +42(0)2/ FAX +42(0)2/ praha@schrack.cz BULGARIEN SCHRACK TECHNIK EOOD Prof. Tsvetan Lazarov 162 Druzhba - 2 BG-1582 Sofia TEL / FAX / sofia@schrack.bg POLEN SCHRACK TECHNIK POLSKA SP.ZO.O. ul. Staniewicka 5 PL Warschau TEL / FAX / kontakt@schrack.pl SLOWAKEI SCHRACK TECHNIK S.R.O. Ivanská cesta 10/C SK Bratislava TEL +42 (02)/ FAX +42 (02)/ info@schrack.sk UNGARN SCHRACK TECHNIK KFT. Vidor u. 5 H-1172 Budapest TEL +36 1/ FAX +36 1/ schrack@schrack.hu P-INFOPV7