Das weltweite Wachstum von Photovoltaik (PV) Installationen zieht auch neue Anwendungsgebiete nach sich mit herausfordernden Umgebungsbedingungen. Etwa 35 % der kontinentalen Oberfläche der Erde sind per Definition Wüsten, so drängen sich effiziente Nutzungsmöglichkeiten der sonst meist menschenleeren und wirtschaftlich kaum verwertbaren Flächen auf – wie beispielsweise die Installation von PV-Solarkraftwerken in heißen, trockenen Wüsten in Südamerika, Afrika, Süd-Europa oder dem Mittleren Osten.

Gleichzeitig bieten sich auch Zonen in großen Höhen für die Gewinnung von Solarstrom an. Aufgrund der hohen Lage produzieren PV-Anlagen hier rund 50 % mehr Energie als in der Ebene. Die sehr hohe Sonneneinstrahlung und der selten bedeckte Himmel schaffen ideale Bedingungen für eine hohe Stromausbeute. Nicht nur die hochalpinen Gegenden in Europa bieten sich an, sondern vor allem die südamerikanische Bergkette der Anden, wo immer mehr PV-Anlagen oberhalb von 2000 m Meereshöhe installiert werden.

Sicherheitsstandards bei hohen Temperaturen

Aufgrund dieser Marktentwicklung wird das Technischen Komitee TC82 der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) die Anforderungen für die Installationen in verschiedenen Umgebungstemperaturbereichen besser unterscheiden und die neue Edition des Sicherheitsstandards für PV-Module, IEC 61730-1, für Anwendungen bei einer Betriebstemperatur bis maximal 70°C (98. Perzentile[1]) erstellen. Für Anwendungen bei höheren Umgebungstemperaturen, wie etwa bei Installationen in Wüstenregionen, werden die Anforderungen der IEC TS 63126 herangezogen.

Die IEC TS 63126 beschreibt nicht nur thermische Anforderungen für PV-Module, sondern auch für angebaute Komponenten wie PV-Anschlussdosen oder PV-Steckverbinder, jeweils für zwei Temperatur-Level. Für die Module sind die beiden Kategorien:

Temperatur-Level 1:   gleich oder größer 80°C (T98th[2])

Temperatur-Level 2:   gleich oder größer 90°C (T98th).

In dieser technischen Spezifikation werden in Abschnitt 6.3 die Anforderungen für PV-Steckverbinder nach IEC 62852 für den Einsatz unter den oben genannten Modul-Temperatur Level aufgeführt. Hierbei wird gefordert, dass die oberen Grenztemperaturen (ULT) der Steckverbinder einen Mindestwert haben wie folgt:

ULT für Steckverbinder zur Installation an PV Modulen mit Level 1:          mindestens 95°C

ULT für Steckverbinder zur Installation an PV Modulen mit Level 2:          mindestens 105°C

Sicherheitsanforderungen in großer Höhe

Die Anforderungen an die Isolationskoordination in den Sicherheitsstandards für elektrische Produkte sind üblicherweise für Einsatzhöhen bis 2000 m (N.N.[3]) ausgelegt. Für Anwendungen in größeren Höhen müssen die Anforderungen für die Luftstrecken korrigiert werden, denn hier reduziert der abnehmende Luftdruck die Widerstandsfähigkeit von elektrischen Installationen gegen Überschläge der Spannung über die Luftstrecke. Deshalb muss die Mindest-Luftstrecke mit einem Korrekturfaktor aus Tabelle A.2 der IEC 60664-1:2020 multipliziert oder mit einer entsprechend höheren Prüfstoßspannung verifiziert werden.

Stäubli Pionier: erste PV-Steckverbinder für hohe Temperaturen und große Höhen

Die Stäubli Anschlusssysteme für DC-Anwendungen in der Photovoltaik zeichnen sich seit mehr als 20 Jahren durch ihre hohe Kontaktqualität und Langlebigkeit aus. Nun sind die Original MC4 Produkte von Stäubli die ersten PV-Steckverbinder, welche gemäß dem TÜV Rheinland Testverfahren den Anforderungen für Installationen in PV-Anlagen mit dem Modul-Temperatur-Level 2 entsprechen. Somit sind die Stäubli PV-Steckverbinder nachweislich für PV-Installation in klimatischen Bedingungen bis mindestens 105°C getestet.

Dies betrifft folgende Typen: MC4 (R60127190), MC4-Evo2 (R60127169), PV-ADXP4-S2 (R60127181), PV-ADX4-Evo (R60127171), PV-AZX4-Evo2 (R60149724). Ebenfalls bestätigt hat der TÜV Rheinland auch die Eignung dieser Typen für den Einsatz in Höhen mindestens bis zu 4000 m über Meeres-Niveau. „Wir freuen uns sehr, dass wir weltweit der erste PV-Steckverbinder-Hersteller sind, welcher diese Anforderung erfüllt. So können wir unseren Kunden die Original MC4 und MC4-Evo 2 Steckverbinder für diese zukunftsorientierten Anwendungen in rauen Bedingungen wie große Höhen oder heissen Klimazonen nachweislich empfehlen», bestätigt Guido Volberg Senior Consultant Product Regulatory Affairs bei Stäubli Renewable Energy.

[1] Für 98 von 100 Anwendungen

[2] Bei 98 von 100

[3] Normalnull