Was passiert einem Modul bei Kurzschluss

  • Unter Sonstiges => Sonnenstrom und Florians Jünger könnt ihr lesen, was mich im Augenblick umtreibt. Vor diesem Hintergrund suche ich Antworten.


    Was passiert eigentlich einem Modul, wenn es kurzgeschlossen wird?


    Na logisch, die Spannung bricht zusammen, aber wie hoch kann der maximale Strom beim Kurzschluss ansteigen und wovon ist dieser abhängig?


    Heizt sich das Modul mit dem selber erzeugten Strom dann selber auf?


    Wie lange überlebt das so ein Modul?


    Wer kennt sich hier aus oder kennt Quellen?


    Sonnige Grüße
    von Doris

    Ein positiv denkender Mensch weigert sich nicht, das Negative zur Kenntnis zu nehmen. Er weigert sich lediglich, sich ihm zu unterwerfen. (Norman-Vincent Peale 1898-1993)

  • Der Kurzschlussstrom ist der Quotient aus Leerlaufspannung und Innenwiderstand. Bin mir jetz nicht 100% sicher, aber die erzeugte Leistung sollte dann ausschließlich im Modul umgesetzt werden, wodurch es sich erhitzt.

    2x Sunways NT 6000, 52x Sanyo HIP 190 BE3, 9,88kWp


    WR1: 3 Strings a` 8 Module, 1 Temperatur- und Einstrahlungssensor, Neigung 30°, Azimut 180°
    WR2: 1 String a` 10 Module, 2 Strings a` 9 Module, Neigung 40°, Azimut 180°

  • Der Kurzschlußstrom ist bei jedem Module angegeben als Isc.
    Bei 6' Zellen liegt dieser irgendwo um 8A.


    Wie blabla schon richtig gesagt hat wird die Energie dann im Modul umgesetzt. Es kann auch passieren dass an der Kurzschlußstelle ein Lichtbogen entsteht welcher Brände entfachen kann und diese Kurzschlußstelle zerstört.


    Dem Module entsteht kein Schaden im Kurzschlußfall da die Module im Normalbetrieb im Bereich des Maximalstromes betrieben werden. Module sind halt Stromquellen (nicht zu verwechseln mit Spannungsquellen)


    Dieter

  • Gut, das habe ich verstanden.


    Heben wir uns den Lichtbogen selber mal für später auf.


    So nun helft mal bitte noch mal weiter. Ich hoffe ja nur, dass meine Fragen nicht zu komisch sind.


    Im Kurzschlussfall haben wir also den Kurzschlussstrom, der ist erst mal real. O. K.


    Aber was ist denn nun mit der Leistung im Kurzschlussfall. Mit der Aussage: Die wird am „Innenwiderstand“ verbraten. Komme ich nicht weiter. Dieser ist doch nach meiner inzwischen erlangten Kenntnis nur so etwas wie eine mathematische Krücke. Ist er nicht viel mehr, hier mal physikalisches gesehen, wie ein integrierter fiktiver Bestandteil des Siliziumskristalls der sich für den Betrachter nach außen nur so zeigt, wie ein Widerstand, weil da halt Strom fließt?


    Mehr wie 100 % Leistung können es theoretisch nicht werden. Da das ganz sicher stimmt, müsste sich auf Grund des negativen Temperaturkoeffizienten des Siliziums der Strom in Abhängigkeit selber begrenzen und damit die Leistung irgendwo in das Silizium stecken. Das ist schon erst mal gut.
    Also verteilen sich demnach die 100 bis 200 Watt Leistung auf die Fläche des Moduls.


    Frage: Ist die elektrische Leistung, die mit dem Umwandlungswirkungsgrad von meinetwegen 15 % eben gerade aus der Sonne gezogen wurde und nun an der gleichen Stelle wieder zu 100% zu Wärme wird, eigentlich echt da? Warum soll denn im Fall des Kurzschlusses überhaupt erst Strom „entstehen“?


    Daraus könnten sich nämlich ein paar ketzerische Schlüsse ergeben.


    Wie kriegen wir das raus?


    Tschüss Doris

  • Der Haken - jaja ich weiss..


    Tschüss Doris

    Ein positiv denkender Mensch weigert sich nicht, das Negative zur Kenntnis zu nehmen. Er weigert sich lediglich, sich ihm zu unterwerfen. (Norman-Vincent Peale 1898-1993)

  • Doris,


    nimm Dir bitte mal ein gutes elektrisches Fachbuch vor und schau mal unter dem Stichwort "Leistungsanpassung" nach. Danach wird vieles klarer...


    Dieter

  • Zitat von Doris

    Warum soll denn im Fall des Kurzschlusses überhaupt erst Strom „entstehen“?


    Strom ist ja nichts anderes als ein Fluss von Ladungen. Auch im Falle eines Kurzschlusses erfolgt durch Auftreffen von Photonen auf das Siliziumgitter eine Ladungstrennung. Diese Ladungstrennung verursacht ein elektrisches Feld, welches widerum einen Ladungsaustausch zur Folge hat, welcher diesem Feld entgegenwirkt. Es fließen also Strom.

    2x Sunways NT 6000, 52x Sanyo HIP 190 BE3, 9,88kWp


    WR1: 3 Strings a` 8 Module, 1 Temperatur- und Einstrahlungssensor, Neigung 30°, Azimut 180°
    WR2: 1 String a` 10 Module, 2 Strings a` 9 Module, Neigung 40°, Azimut 180°

  • Guten Abend,


    Ich hab mich mal mühsam zu den von euch gegeben Stichworten: Leistungsanpassung und Ladungsträgerfreisetzung in Festkörpern durchgequält und mir dazu noch die Spezifikation von Blablas Sanyo HIP-190BE3 – Modulen ergoogelt. Viel habe ich davon nicht begriffen und ich bezweifle, dass ich da jemals durchsehen werde bzw. ob ich das wirklich will oder muss.


    Ich verstehe aber nun soviel: Kurzschlusstrom und Leerlaufspannung sind die laut Theorie jeweils höchsten Werte bzw. am extremsten auftretenden Fälle an den Klemmen eines elektrischen Zweipols.
    In den Spezifikationen sind die maßgebenden Werte mit Isc und Voc benannt. Das ist nun klar.


    Nun gelten aber dummer Weise Voc, Isc und alle anderen Werte bei PV-Modulen nur bei Standardmessbedingen, d. h. Luftmasse 1,5 , Einstrahlung 1.000 W/m² senkrecht, Zellentemperatur 25 °C.
    Der zulässige Umkehrschluss wäre: Wenn keine Standardmessbedingungen gelten, können die Maximalwerte - Kurzschlusstrom und Leerlaufspannung, deutlich höher sein oder deutlich niedriger, als in der Spezifikation angegeben.
    Zum Beispiel würde sich der Strom verdoppeln, wenn sich die Strahlungsleistung verdoppelt. Und je niedriger die Temperatur, desto höher die Spannung. Also immer wieder andere Ergebnisse, wenn sich ein Wert ändert oder beide Werte in die gleiche oder in die entgegengesetzte Richtung.
    Ob und wie sich so etwas mathematisch oder grafisch ausdrücken lässt, davon habe ich keine Ahnung.


    Soweit ich nun die Diagramme der Sanyo-Spezifikation verstehe, ist nicht erkennbar, dass es irgend einen Sättigungungsbereich gibt, bei der mit steigender (Sonnen-) Einstrahlung der Strom eben nicht mehr proportional steigt oder eine Stelle, bei der es zur „ ... lawinenartig zunehmenden Ladungsträgerfreisetzung führt...“ bzw. nach meinem Verständnis zum Verdampfen des Siliziums kommt.


    Um beim o. g. Modul zu bleiben, wie groß kann denn nun der maximale Strom im Kurzschlussfall werden? Das es der Wert „Isc“ laut Spezifikation NICHT sein kann, habe ich eben versucht zu beweisen.


    Ich nehme nun einfach an, dass es kurzzeitig schon mal eine Einstrahlungsintensität von meinetwegen 2.000 W/m² geben könnte, und das bei einer Temperatur von minus 50 Grad.
    Blablas Module würden dann einen Strom von unter 10 Ampere produzieren. Die Spannung könnte dann weniger als 100 Volt erreichen. (Es sei dahingestellt, dass die Wechselrichter damit kräftig durchatmen würden.)


    Diesen Strom in tatsächlich unbekannter Größe möchte ich gerne KONTAKLOS, also unter Umgehung des oben vertagten Lichtbogens dauerhaft kurz schließen können.


    Es gab seinerzeit laut der etwas betagten Quelle: Westermann: Elektrotechnik Tabellen Kommunikationselektronik, 1992, Schulbuchverlag Braunschweig auf Seite 96 eine Reihe von Bauelementen unter dem Begriff Thyristoren.
    Den Diagrammen und Kennlinien nach, haben diese Dinger genau die von mir gesuchten Eigenschaften.


    Was meint ihr dazu?
    Und - wie nun weiter?


    Sonnige Grüße von
    Doris, die nun schon wieder ratlos ist.

    Ein positiv denkender Mensch weigert sich nicht, das Negative zur Kenntnis zu nehmen. Er weigert sich lediglich, sich ihm zu unterwerfen. (Norman-Vincent Peale 1898-1993)

  • Man kann natürlich alle Dinge ausserhalb der Normalbedingungen betrachten - wenn ich auf einer Gefällstrecke mit 300% Gefälle unterwegs bin würde mein Auto mehr als 180 fahren?? Man kann natürlich alles auf die Spitze treiben.
    Oder um bei der PV zu bleiben - bekomme ich bei einer unendlich großen Einstrahlung einen unendlich großen Strom?



    Aber um auf Deine Theorie einzugehen - mit einer Verdoppelung der Einstrahlung steigt die Temperatur - und damit der Strom - bei doppelter Einstrahlung steigt also der Strom noch stärker an - wieviel das genau ist kannst Du Dir natürlich selbst unter Zuhilfenahme der IEC Formel ausrechnen.


    Diese kann man übrigens auch verwenden um die elektrischen Kenndaten eines PV-Modules in jedem Betriebspunktes darzustellen.


    Da in Deutschland meist bei 1000W/m^2 Schluß ist (für Klugscheisser ist auf der Zugspitze bei 1250W/m^2 Schluß) kommst Du mit dem höchsten Kurzschlußstrom Isc der Wirklichkeit schon sehr nahe.


    Viele trollige Grüße


    Dieter


    P.S.: Eine Solarzelle mit einem Thyristor gleichsetzen zu wollen finde ich dann vorsichtig ausgedrückt schon etwas sehr gewagt.

  • Na gut, ich komme auf 1.249 W/m² und damit auf Isc ca. 8 A zurück, wenn du dein Gefälle auch auf unter 100% zurücknimmst. o. k. ;)


    Ich kannte 1.250 W/m² als Wert bisher nur für die MITTLERE Globalstrahlung im Zugspitzbereich.


    Mit der "IEC Formel" werde ich mich am Wochenende beschäftigen. Ich habe keine Ahnung, was es damit auf sich hat. Vielleicht kommt ja wieder so etwas Verqueres raus. Mal sehen.


    Im Übrigen habe ich an keiner Stelle eine Solarzelle mit einem Thyristor gleich gesetzt. Ich bin zwar auf dem Gebiet der Elektrotechnik und Elektronik Autodidakt(in), aber so dämlich bin ich ja nun doch nicht.


    Vielleicht kannst du dir bitte nochmal meinen vorletzten Satz durch den Kopf gehen lassen. Denn auf den bezog sich die Sache mit dem Thyristor.


    Tschüss
    Doris


    P.S. Und den Trollverdacht incl. Futter nehme ich auch zurück.
    Es hatte den Anschein ... wie der doch trügen kann, nicht wahr?
    Entschuldige bitte!
    D.


    17.06.2005
    Guten Morgen,
    das war eine kurze Nacht. Ich musste viel lesen.


    Wen es interessiert und wer es noch nicht weiß:


    Die Lichtenergie der Sonne (Sonnenstrahlung) ist eine elektromagnetische Strahlung mit einer Energie von 8 J/(cm2 x min.) bzw. 1,35 kW/m2 (Solarkonstante).
    Das heißt also, mehr als 1,35 kW/m² geht nicht auf der Erde.
    Von der Energie der Solarkonstante erreichen etwa 0,5-1 kW/m² die Erdoberfläche. Dieser Wert wird stark beeinflußt von dem Grad der Bewölkung, der Höhenlage über Meeresspiegel und dem Sonnenstand (Jahreszeit, Tageszeit, geographische Breite). Damit ist der Wert auf der Zugspitze der höchste, der in Deutschland möglich wäre!
    Das bedeutet, der von mir angenommene Wert von 2.000 W/m² ist Käse!
    Danke Dieter!

    Ein positiv denkender Mensch weigert sich nicht, das Negative zur Kenntnis zu nehmen. Er weigert sich lediglich, sich ihm zu unterwerfen. (Norman-Vincent Peale 1898-1993)