Elektrische Spannung, gemessen in Volt (V), ist eine physikalische Größe, die den Druck oder die Kraft angibt, mit der elektrische Ladung durch einen Leiter fließt. Es repräsentiert die Potenzialdifferenz zwischen zwei Punkten in einem elektrischen Stromkreis und bestimmt die Richtung des elektrischen Stroms.
Eine höhere Spannung bedeutet eine größere potenzielle Energie, die pro Ladungseinheit vorhanden ist, und kann dazu verwendet werden, elektrische Energie effizient über große Entfernungen zu transportieren.
Hier eine Übersicht zu den verschiedenen Begrifflichkeiten
U (Elektrische Spannung)
Die elektrische Spannung, symbolisiert durch das Zeichen “U”, ist eine physikalische Größe, die den Unterschied im elektrischen Potenzial zwischen zwei Punkten angibt. Sie wird in der Einheit Volt (V) gemessen.
Mittelspannung
Ein Mittelspannungsnetz ist ein Teil des elektrischen Verteilungsnetzes, das elektrische Energie von den Hochspannungsübertragungsleitungen des Stromnetzes zu den Verbrauchern transportiert. Es handelt sich um eine Stufe der Spannungsebenen zwischen den Hochspannungsübertragungsleitungen und den Niederspannungsverteilungsnetzen, die näher an den Verbrauchern liegen.
Typischerweise wird in einem Mittelspannungsnetz eine Spannung von einigen tausend Volt (kV) bis zu etwa 69 kV verwendet, obwohl dies je nach Land und Region variieren kann. Die genaue Spannungsebene hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Entfernung zu den Verbrauchern, der Größe des Versorgungsgebiets und den lokalen Vorschriften und Standards.
In der praktischen Arbeit mit PV-Anlagen hat man mit dem Mittelspannungsnetz i.d.R. keinen Kontakt.
Hochspannung
Hochspannung ist ein Begriff, der verwendet wird, um eine elektrische Spannung zu beschreiben, die über dem üblichen Niveau liegt.
Im Allgemeinen wird Hochspannung als Spannung definiert, die über 1000 Volt (1 kV) liegt. Die genaue Definition kann jedoch je nach Kontext variieren und von den örtlichen Vorschriften, Standards oder Sicherheitsbestimmungen abhängen. Ein häufiges Beispiel für Hochspannung ist der Strom der Hochspannungsmaste, welche die Hochspannungsleitung tragen und in Deutschland überall verteilt sind. In diesen Leitungen hat der Strom eine Spannung von bis zu 380.000 Volt.
In der Steckdose zuhause kommt der Strom nach dem Durchlauf eines Transformators mit einer Spannung von 230 Volt an.
In der praktischen Arbeit mit PV-Anlagen hat man mit dem Mittelspannungsnetz i.d.R. keinen Kontakt.
Leerlaufspannung
Die Leerlaufspannung (englisch: Open Circuit Voltage, OCV oder UOC) ist ein wichtiger Parameter bei Photovoltaik (PV)-Anlagen und bezieht sich auf die Spannung, die an den Anschlüssen einer Solarzelle oder eines Solarmoduls gemessen wird, wenn kein externer Lastwiderstand angeschlossen ist und kein Strom fließt.
Die Leerlaufspannung ist ein Maß für die maximale Spannung, die das Solarmodul unter Standardtestbedingungen (STC) oder anderen definierten Bedingungen erzeugen kann, wenn es der vollen Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist. Die Leerlaufspannung ist eine wichtige Kenngröße, um die Leistungsfähigkeit und Qualität von Solarmodulen zu bewerten. Sie hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der spezifischen Materialien und Technologien, aus denen das Modul hergestellt ist, der Intensität und dem Spektrum des einfallenden Lichts sowie der Temperatur.
Höhere Leerlaufspannungen deuten in der Regel auf effizientere und leistungsfähigere Solarmodule hin.
Die Leerlaufspannung wird häufig zusammen mit dem Kurzschlussstrom (Isc) verwendet, um den maximalen Leistungspunkt (Maximum Power Point, MPP) eines Solarmoduls zu bestimmen, an dem die Leistungsausbeute optimiert wird.
Diese Parameter sind entscheidend für das Design, die Installation und die Leistungsbewertung von PV-Anlagen.
Lichtbogen
Ein Lichtbogen ist eine elektrische Entladung, die zwischen zwei Elektroden auftritt und durch eine hohe Spannung oder eine hohe Stromstärke ausgelöst wird.
Er entsteht, wenn der elektrische Widerstand in einem Stromkreis plötzlich abnimmt und ein elektrischer Stromfluss durch die Luft oder ein isolierendes Medium erfolgt. Lichtbögen können sehr heiß werden und eine intensive Lichtemission erzeugen.
In Bezug auf Photovoltaik (PV) kann ein Lichtbogen ein potenzielles Sicherheitsrisiko darstellen, insbesondere in PV-Anlagen, die Gleichstrom (DC) erzeugen. Lichtbögen können in PV-Anlagen auftreten, wenn beispielsweise eine Beschädigung oder ein Defekt an den elektrischen Komponenten wie den Modulen, den Verkabelungen oder den Wechselrichtern vorliegt. Die hohe Gleichspannung, die in PV-Systemen verwendet wird, kann die Bildung und Aufrechterhaltung von Lichtbögen begünstigen.
Um das Risiko von Lichtbögen zu minimieren und die Sicherheit von PV-Anlagen zu gewährleisten, werden bei fachgerechter Montage immer entsrechende Sicherheitsmaßnahmen ergriffen (Isolierung, Abschottung, Schutzvorrichtungen, Sicherungsschalter etc.).
Kurzschlussstrom (IK, ISC)
Der Kurzschlussstrom ist ein wichtiger Parameter in PV-Anlagen und bezeichnet die maximale Stromstärke, die im Falle eines Kurzschlusses in einem Stromkreis fließen kann. In einer PV-Anlage ist der Kurzschlussstrom der maximal mögliche Strom, der von den Solarmodulen geliefert werden kann, wenn sie direkt miteinander verbunden sind, ohne dass ein externer Lastwiderstand vorhanden ist.
Der Kurzschlussstrom hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Anzahl und der elektrischen Eigenschaften der Solarmodule, der Lichtintensität, der Temperatur und des Zustands des Solargenerators. Er wird oft in der Spezifikation von Solarmodulen angegeben und ist ein wichtiger Parameter bei der Planung und Auslegung von PV-Anlagen.
Der Kurzschlussstrom wird verwendet, um die Sicherheit von PV-Anlagen zu bewerten und Schutzmaßnahmen wie Sicherungen und Schutzschalter zu dimensionieren. Ein zu hoher Kurzschlussstrom kann zu Überlastungen führen und die Sicherheit der Anlage gefährden, während ein zu niedriger Kurzschlussstrom die Leistungsfähigkeit der Anlage beeinträchtigen kann.
Insgesamt ist der Kurzschlussstrom ein wichtiger elektrischer Parameter, der bei der Planung, Installation und Wartung von PV-Anlagen berücksichtigt werden muss, um eine sichere und effiziente Stromerzeugung zu gewährleisten. Der Kurzschlussstrom ist der maximale Strom in einem elektrischen Stromkreis, der entsteht, wenn die Spannung U an den Klemmen gleich Null ist.
Der Kurzschlussstrom eines Solarmoduls wird im Datenblatt angegeben. Bei der Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage werden die Kurzschlussströme der Teilanlagen gemessen. Der Kurzschlussstrom eines Solarmoduls oder Solargenerators ist fast proportional zur Sonneneinstrahlung.
