Solis-Seminar Folge 30: Der Einfluss von Salznebel und hoher Luftfeuchtigkeit auf PV-Solaranlagen

Hintergrund
Die Arbeitsumgebung einer PV-Anlage ist relativ komplex, und die extremen Umgebungsbedingungen wie hohe/niedrige Temperaturen, Feuchtigkeit, Salznebel, schwerer Sand und andere raue Umgebungen können die Zuverlässigkeit und Umweltanpassungsfähigkeit des PV-Systems testen. Immer mehr PV-Anlagen werden am Wasser, in der Wüste und in Küstengebieten gebaut.

In 2-3 Jahren nach dem Bau und der Inbetriebnahme eines Kraftwerks können extreme Umgebungsbedingungen schwerwiegende Einflüsse auf die Ausrüstung des Systems haben, z. B. auf den Verteilerkasten, die Halterung und die Wechselrichter.

In dieser Folge des Solis Seminars haben wir die Auswirkungen von Salznebel und hoher Luftfeuchtigkeit auf den Betrieb der Solarkraftwerken analysiert und zeigen einige Lösungen auf.

Die Auswirkungen von Salznebel und hoher Luftfeuchtigkeit

Der Salznebel enthält eine große Menge an Chloridionen, die die Schutzschicht einer Metalloberfläche leicht durchdringen und eine elektrochemische Reaktion mit dem Kontaktmetall auslösen können, die zum Ausfall eines Produkts führt. Die an der Küste gebauten Solarkraftwerke sind anfällig für die Auswirkungen von hohem Salzgehalt und feuchter Luft. Die Salznebelpartikel von außen und die feuchte Luft beeinträchtigen die Komponenten, Kabel (insbesondere Erdungskabel), Metallhalterungen, Wechselrichter und Verteilerkästen.

Zusätzlich wirken sich die hohen Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit auf die PV-Anlage aus, z. B:

1. In Umgebungen mit großen Temperaturunterschieden, wie z. B. an Stränden, in den Bergen und anderen Gebieten, verdampft und kondensiert Wasserdampf.

2. An Orten mit hoher Luftfeuchtigkeit, wie z. B. an Seen, an den Küsten usw., ist die Umgebungsluft feucht, und es kann leicht zu Kondensation im Inneren der Anlage kommen. Dies führt zu innerer Feuchtigkeit und kann zu Feuerübersprung sunfällen führen.

3. Freiliegende Leiter werden in einer Umgebung mit hohem Salznebel und hoher Luftfeuchtigkeit leicht korrodiert, was die Impedanz erhöht und zu einem schlechten Kontakt führt.

Abbildung 1: PV-Klemmen sind korrodiert

Abbildung 2: Korrodierte PV-Paneele und Metallmontagegeräte

Wenn Salznebel und Wasserdampf in den Verteilerkasten, die Klemme oder den Wechselrichter gesaugt werden, führt die langfristige Ansammlung zu einer Korrosion der internen Struktur der Geräte und zu Schäden an den Geräten.

Abbildung 3: Korrodierte Leiterplatten und Komponenten im Inneren des Wechselrichters

Abbildung 4: Korrodierte PE-Kabel und das Innere des Verteilerkastens

Vorbeugung

1.Bei der Auswahl der Geräte ist auf deren Schutzart zu achten

Die ausgewählten Geräte müssen einen starke Korrosionsschutzleistung und ein hohes Schutzniveau aufweisen. Geräte wie Wechselrichter und Verteilerkästen, die in den Gebieten mit hohem Salznebel oder hoher Luftfeuchtigkeit eingesetzt werden, müssen eine höhere Schutzart und bessere Korrosionsschutzkonstruktionen aufweisen als in anderen Gebieten. Es wird empfohlen, für den Wechselrichter die Produkte mit Schutzart IP65 oder höher zu verwenden. Und der Verteilerkasten muss galvanisiert und mit Korrosionsschutzfarbe besprüht sein und zu 100 % luftdicht sein. Bei Wechselrichtern mit Schutzart IP65 kann das Eindringen der Feuchtigkeit von außen in das Innere des Geräts wirksam verhindert werden.

Darüber hinaus müssen die Leiterplatte des Wechselrichters und die elektronischen Komponenten mit einer Beschichtung, einem Klebstoff oder einer Schutzfarbe versehen sein, um die Leiterplatte vor Feuchtigkeit, Salznebel und Schimmel zu schützen;

Der Wechselrichter muss Temperatur- und Feuchtigkeitstests sowie Korrosionsbeständigkeitstests bestehen.  Achten Sie auf die entsprechenden Zertifizierungen in Ihrer Region.

Wir müssen auch auf Produkte wie Kabel, Metallhalterungen und Verteilerkästen achten. Zum Beispiel:

1) Wählen Sie die PV-Produkte und Metallhalterungen, die mit Korrosionsschutzmitteln behandelt sind.

2) Gleichzeitig dürfen die Metallteile der AC/DC/PE-Kabel nicht der Luft ausgesetzt werden.

3) Die Anschlussklemmen sollten abgeschirmt sein und so angebracht werden, dass sie nicht mit der Metalloberfläche in Berührung kommen.

Schutzbehandlung bei Installation und Bau

PV-, PE- und AC-Kabel müssen in PVC-Rohren verlegt oder zum Schutz vor Abrieb und Salznebel in den Boden eingegraben werden;

Die Metallhalterung und das Metall des Erdungsgitters müssen mit Korrosionsschutzfarbe gestrichen oder galvanisiert werden und in regelmäßigen Abständen inspiziert und repariert werden, um eine spätere Korrosion zu verhindern.

Bei der Wahl des Schraubenmaterials sollte besonders auf die Verwendung von „AI/Zn Bolt“ zur Verbindung von rostfreien Platten geachtet werden, um elektrochemische Korrosion durch den Kontakt zwischen verschiedenen Metallen zu verhindern.

Kunststoffdichtungen können hinzugefügt werden, um die beiden Metalle zu isolieren und „Kontaktkorrosion“ zu verhindern.

Für den Anschlusskasten oder Verteilerkasten müssen wir einen feuerfesten Schlamm am Eingang und Ausgang verwenden, um den Schutz zu verbessern und das Eindringen von Wasserdampf zu verhindern.

Zusammenfassung 

Der Salznebel und eine hohe Luftfeuchtigkeit können zu erheblichen Korrosionsproblemen bei Solaranlagen führen und die Sicherheit, Zuverlässigkeit bzw. den langfristigen Betrieb des Kraftwerks ernsthaft beeinträchtigen. Daher sollte in diesen Umgebungen besonderes Augenmerk auf die Auswahl der Ausrüstung, den Bau sowie den Betrieb und die Wartung gelegt werden, um die Betriebsstabilität der PV-Anlage zu verbessern und den Systemfehler zu reduzieren.