Multifunktionale Lärmschutzwand A2 - größtes steirisches Strom-Sonnenkraftwerk in Betrieb
An der Südautobahn A2, entlang der Stadtumfahrung von Gleisdorf, wird eine 1.266 Meter lange, multifunktionale Photovoltaik-Lärmschutzwand betrieben. Mit einer Leistung von 101.060 WattPeak ist diese Anlage das größte steirische stromerzeugende Sonnenkraftwerk (Photovoltaikanlage), die viel mehr kann als nur Strom erzeugen!
An der Südautobahn A2, entlang der Stadtumfahrung von Gleisdorf, wird eine 1.266 Meter lange, multifunktionale Photovoltaik-Lärmschutzwand betrieben. Mit einer Leistung von 101.060 WattPeak ist diese Anlage das größte steirische stromerzeugende Sonnenkraftwerk (Photovoltaikanlage), die viel mehr kann als nur Strom erzeugen!
Multifunktional deshalb, weil hier umweltfreundlich Strom erzeugt wird, die Photovoltaikmodule als Lärmschutz dienen und der erzeugte
Strom für die Lärmmessung und Geschwindigkeitsregelung verwendet wird. Technische Daten
Errichtet wurde die Anlage von den Feistritzwerken Steweag im Auftrage des
Landes Steiermark und der Asfinag.
1.1 Solar – Generator Amorph
Der Solargenerator besteht aus 1520 Dünnschichtmodulen des Typs SOLAREX MST-MV 43.
Diese Art der Solartechnologie hat einen günstigen Preis pro kWp, aber auch einen geringeren Wirkungsgrad. Dies prädestiniert Dünnschichtmodule für einen
Einbau in Lärmschutzwänden, da die Kosten pro Lärmschutzwandelement dementsprechend sinken. Die Module entsprechen einer Leistung von 65.360 Wp und
haben einen geschätzten solaren Ertrag von ca. 52.288 kWh/a. Die Technologie der Dünnschichtmodule zeichnet sich durch Resistenz gegen Verschattung und
Temperatureinflüssen aus.
1.1.2 Mechanischer Aufbau des amorphen Generators:
Der Solargenerator wird in modularer Ausführung in einer
Rahmengröße von 6,735*1,260 m, das sind 8,49 m² hergestellt. Der Rahmen bestehend aus U-Profilen (Niro Wst.1.4571 DIN 6930/35BL2g) und wird mittels
Klemmbefestigungen an den bauseitig verzinkten U-Profilen befestigt. Die Klemmbefestigungen wurden justierbar ausgeführt, um die bauseitigen Abweichungen an der
Unterkonstruktion ausgeglichen zu können.
Jeweils 10 Module werden in einem Rahmen montiert und vorverkabelt angeliefert. Dadurch lassen sich die
Montagezeiten vor Ort reduzieren. Daraus ergeben sich 152 Felder a` 6,735 m mit einer Gesamtlänge von 1023,72 m. Der Einbau der Solarmodule in die
Unterkonstruktion wird so ausgeführt, daß sich eine völlig geschlossene Fläche ergibt, die eine Reduzierung des Lärmpegels durch
Reflektion sicherstellt. Die Module werden in einem Winkel von 60° montiert, welcher ein Optimum zwischen Lärmreduktion, Energieertrag und
Selbstreinigung der Module darstellt.
1.1.3 Elektrischer Aufbau des amorphen Generators
Die Solarmodule werden mit berührungssicheren
doppeltisolierten Kabeln verdrahtet, welche eine hohe Sicherheit sowohl bei der Montage als auch beim Betrieb gewährleisten.
Um die geforderte
Solarkleinspannung bei einem Verkehrsunfall von kleiner 120 V zu erreichen, wurden jeweils 10 Strings a`4 Solarmodule in Serie pro Wechselrichter verschaltet.
Die niedrige Generatorspannung soll bei Auftreten eines Erdschlußes auf die Grenze der Berührungsspannung kleiner 120V abgesenkt werden.
Ein Vorteil dieser Verschaltung liegt darin, dass Teilabschattungen auf der Anlage geringe Auswirkungen haben. Bei amorphen Modulen kann die Bypassdiode entfallen, weil das
Modul wie eine Diode wirkt. Die einzelnen Modulstränge sind mit einer Rückstromdiode Typ BY-800 für den Kurzschlußstrom sowie die doppelte
Generatorleerlaufspannung geschützt. So wird eine Stromrichtungsumkehr bei Abschattungen verhindert.
Die Solarmodule entsprechen den
Anforderungen IEC 1215, der elektrischen Schutzklasse II sowie der EWG- Richtlinie 89/392 (CE).
1.1.4 Moduldaten Amorph
Typ: Solarex MST-43 MV
Nennleistung: 43 Wp
MPP-Spannung: 71 V
MPP-Strom: 0,6 A
Leerlaufpannung: 101 V
Kurzschlußstrom: 0,8 A
Temperaturkoeffizent der Leerlaufspannung: - 0,55%
2.1 Solar – Generator Kristallin
Der Solargenerator besteht aus 357 Photowattmodulen des Typs PW1000. Der Generator hat eine Leistung von 35.700 Wp und wird einen geschätzten solaren
Ertrag von ca. 28.560 kWh/a ins Netz liefern.
2.1.2 Mechanischer Aufbau des Kristallinen Generators
Der Solargenerator wird in modularer Ausführung in
der Rahmengröße von 4,751*1,357 m das sind 6,45 m²pro Feld hergestellt. Die Rahmenbefestigung ist identisch wie bei der amorphen Anlage aufgebaut.
Jeweils 7 Module werden in einem Rahmen montiert und vorverkabelt angeliefert um. Daraus ergeben sich 51 Felder a` 4,751 m mit einer Gesamtlänge von 242,3 m.
Einbau und Lage der Module wie beim mechanischen Aufbau der amorphen Module.
2.1.3 Elektrischer Aufbau des kristallinen Generators
Die Solarmodule werden mit berührungssicheren doppeltisolierten Kabeln verdrahtet, wie beim amorphen Generator.
Um die geforderte Solarkleinspannung bei einem Verkehrsunfall von kleiner 120V zu erreichen, werden jeweils 7 Solarmodule in Serie verschaltet. Bei kristallinen Modulen kann die
Bypassdiode entfallen, weil das Modul wie eine Diode wirkt. Die einzelnen Modulstränge sind mit einer Rückstromdiode Typ BY-800 für den Kurzschlußstrom
sowie die doppelte Generatorleerlaufspannung geschützt um eine Stromrichtungsumkehr bei Abschattungen zu verhindern.
Die Solarmodule entsprechen den
Anforderungen IEC 1215, der elektrischen Schutzklasse II sowie der EWG- Richtlinie 89/392 (CE).
2.1.4 Moduldaten Kristallin
Typ: PW 1000
Nennleistung: 100 Wp
MPP-Spannung: 34,6 V
MPP-Strom: 3,05 A
Leerlaufpannung: 43,2 V
Kurzschlußstrom: 3,15 A
BY-pass Dioden 3 Stk
Temperaturkoeffizent der Spannung: 2,17 mV/°C
Temperaturkoeffizent der Strom: 0,98 mA/°C
3.1 Schutzmaßnahme Generator
Es werden alle metallischen, nicht zum Stromkreis gehörende Teile wie Modulrahmen, Konstruktionsteile und Trägerprofile der Lärmschutzwand miteinander
verbunden und geerdet. Die Überspannungsableiter im Bereich des Solargenerators werden mit dem Potentialausgleich verbunden. Die miteinander verbundenen
Konstruktionsteile der Lärmschutzwand läßt einen niedrigen Erderwiderstand erwarten, dass Ströme aus atmosphärischen Entladungen
gefahrlos abgeleitet werden können. Eine automatischen Erdschlußüberwachung ist im Wechselrichter integriert. Tritt ein Erdschluß auf, wird die
Fehlermeldung über ein Modem zur Warte Plabutschtunnel übertragen. Bei einer Erdschlußmeldung wird das betroffene
Generatorfeld automatisch freigeschaltet.
Die Verdrahtung von den Solarmodulen bis zum Wechselrichter wird gemäß ÖNORM E2750 erdschluß- und kurzschlußfest ausgeführt( IEC TC85/55) .
Die Plus- und Minusleitungen werden in getrennten Leitungssystemen geführt, um bei einem Verkehrsunfall das Gefahrenpotential zu minimieren.
Weiters werden für den Generator ausschließlich Multi-Contact Steckverbindungen eingesetzt.
4.1 Wechselrichter
Für die Netzkopplung werden 55 Stringwechselrichter SMA Sunnyboy 2000 eingesetzt und die Daten der gesamten PV-Anlage werden kontinuierlich erfaßt und überwacht.
Die Datenübertragung erfolgt automatisch über Modem. Jeder einzelne Wechselrichter wird über ein Datenkommunikation auf
Basis eines Powerline Netzmodem zum Sunnyboy Control plus geführt, mittels RS 485 zum PC geführt und ausgelesen.
Der Wechselrichter ist mit einer AC-und DC-sensitiven Differenzstromüberwachung nach DIN VDE 0126 ausgestattet, die den Solargenerator bei
Fehlerfall allpolig vom Netz trennt. Weiters ist eine Isolationsüberwachung, die vor jeder Netzaufschaltung aktiviert wird, integriert. Jeder Wechselrichter hat eine integrierte
Netzüberwachung mit jeweils zugehörigem Schaltorgan (ENS) und überwacht ständig die relevanten Netzgrößen wie Spannung, Frequenz und
Impedanz. Alle Normen der Niederspannungsrichtlinien des EMV - Gesetzes werden vom Wechselrichter erfüllt.
4.1.1 Wechselrichter Standort und Einbindung
Vom Generator über DC/DC Übergangskästen (27 Stk.), welche an der
Rückseite der Lärmschutzwand montiert sind, werden die Gleichstromleitungen zu den Wechselrichtern geführt. Die Wechselrichter
werden über ein E-YY-J 4* 16mm² und über ein E-YY-J 4* 120mm² wechselstromseitig gespeist. Wechselrichter sowie die Anschlußkasten sind mit
Schutzart IP65 ausgeführt. In 27 Aluminium Standverteilern sind jeweils 2 – 3 Wechselrichter eingebaut. Die Schutzeinrichtungen nach ÖVE EN1 sowie die notwendigen
Leistungschalter sind in den einzelnen Standverteilern eingebaut.
5.1 Einbindung in das Niederspannungsnetz der Feistritzwerke Steweag
Die Einbindung in die Trafostation Mühlgasse erfolgt mit einem E-AYY-J 4*150 mm² . Der zulässige Spannungsabfall wurde mit 3% angesetzt, die
Strombelastbarkeit (thermische Bemessung) entspricht der ÖVE-K23 in der gültigen Fassung. Im Rahmen der thermischen Bemessung sind auch die
Sicherungen in Abhängigkeit der Art der Belastung festgelegt. In diesem Bereich des Niederspannungsnetzes kommt ein TN-System zur Anwendung (Nullung).
Der Zustand der Anlage wird in der Übergabestation zusätzlich mit einer dreiphasigen Unterspannungsüberwachung für die verkettete
Spannung (400V) und eine einphasige Überspannungsüberwachung für die Phasenspannung 230V überwacht. Beim Ansteigen der
Netzspannung auf Werte über 1,1 * UNenn oder beim Absinken der Werte unter 0,8*UNenn wird die gesamte Anlage vom Netz getrennt.
6.1 Datenvisualisierung
Von 55 Wechselrichtern werden über ein Power-Line Modem Daten erfaßt und mittels Sunny Boy Control Plus eine
datenmäßige Anbindung an eine Datensammelstelle weitergleitet (PC) und eine Kommunikation hergestellt. Der Status der Überspannungsableiter und der
Fehlerstromschutzschalter werden über potentialfrei Kontakte ermittelt.
Die Meßwerte und etwaige Fehlermeldungen werden in einem
Round-Robin-Verfahren von den einzelnen Wechselrichtern abgefragt.
Mit Windows 2000 Dienst wird die Datenerfassung durchgeführt und in einer Datenbank abgelegt.
Diese Datenbank liegt auf einem ständig mit dem Internet verbunden Server, der auch eine Web-Server Schnittstelle hat. Dieser Webserver bietet auch die
Webseiten für die Datenauswertungstationen (Wartungsfirma, Plabutschtunnel) an.
Alarmmeldungen werden direkt an die Schalt- und Wartezentrale Plabutsch weitergleitet.