Blitzschutz

Sommerzeit gleich Gewitterzeit

Wind- und PV-Anlagen sind immer wieder Ziel eines Blitzschlags. Die entstehende Überspannung gefährdet Elektronikbauteile und die Anlagenverfügbarkeit. Das Wetter ist aber nicht die einzige Ursache für gefährliche Pulse. Wir sprachen mit Matthias Blechner von Raycap über den Stand der Technik zum Schutz vor Überspannung und präventive Maßnahmen.

07. Juni 2019
Sommerzeit gleich Gewitterzeit
(Bild: industrieblick – stock.adobe.com)

Herr Blechner, speziell bei Windenergieanlagen ist Blitzschlag ein stetes Risiko. Wie ist der heutige Stand der Überspannungsschutz-Technik?

Matthias Blechner: Die Hersteller betreiben erheblichen Aufwand für die Windturbinen. Die Windturbine ist nichts anders als ein Blitzfänger, ähnlich wie eine Mobilfunkstation. Das Metallgebilde steht singulär in der Landschaft. Das findet der Blitz sehr attraktiv. Wenn er die Anlage nicht direkt trifft und daneben einschlägt, entsteht eine Potenzialanhebung. Das heißt, die Blitzenergie tritt nicht oben an der Windturbine ein, etwa am Rotorblatt, sondern unten, wo die Windturbine die Leistung abgibt. Dann entstehen die Schäden dort und zusätzlich an der nächstgelegenen Trafostation. Das heißt, es wird erheblicher Aufwand mit einem Blitzschutzkonzept betrieben. Von der Eingangssteuerung über die Umrichter bis zu Generator und Pitchregelung. Wir haben sogar in den Rotorblättern Überspannungsschutz für Heizsysteme, die innen im Blatt arbeiten. Die sorgen bei kaltem Wetter dafür, dass die Blätter nicht vereisen oder gegebenenfalls enteisen.

Spielt es eine Rolle, ob die Windenergieanlage an Land oder auf See steht?

Offshore-Turbinen sind noch eine ganze Stufe größer als Onshore, und vieles findet auf der Mittelspannungsebene statt. Grundsätzlich ist Raycap aber dort auch im Einsatz. Wir haben es als Unternehmen geschafft, dass unsere Technologien bei führenden Windturbinenherstellern bei jedem neuen Design gesetzt sind. Unser Erfolg zeigt sich darin, dass wir mit führenden Firmen in den Bereichen Wind und PV schon über eine Dekade zusammenarbeiten. Eine Windturbine ist konstruiert für eine Laufzeit von über 20 Jahren. Dort zeigt sich dann, wie wertvoll ein vernünftiger Überspannungsschutz ist, der ebenfalls diese Lebensdauer unter Beanspruchung übersteht.

Ist das Wetter, sprich ein Blitzschlag immer die Hauptursache für Überspannung?

Nein. Es gibt vielerlei Gründe. Neben dem Wetter gibt es zum Beispiel auch netztechnische Gründe. Luftgeführte Mittelspannungsnetze beispielsweise bringen Pulse, etwa Lastschaltungen im E-Werk, aus Kilometer Entfernung über die kapazitive Kopplung des Trafos auf die Niederspannungsseite. Dort brauchen wir dann einen Niederspannungs-Überspannungsschutz.

Wie wirken sich Überspannungen aus?

Bei Windenergieanlagen wird der Blitz direkt eingefangen. Meist wird ein Teil des Rotorblattes glatt weggefegt. Die Restenergie wandert in der Regel an der Anlage nach unten zur Erde und kann dabei direkt oder durch Einkopplung erhebliche Schäden verursachen . Große Solarparks sind meistens mit Zentralwechselrichter aufgebaut. Wenn über eine solche Anlage eine heftige Gewitterwolke hinweggeht, sieht man Blitze im Sekundentakt. Anlagen mit beispielsweise 50 MW Leistung sind mehrere Fußballfelder groß. Das ist eine große Fläche, und die Gefahr des Blitzschlags ist sehr hoch. Der Blitzpuls wandert dann über die verschiedenen Bündelungen zum Zentralwechselrichter, und dann wird es teuer. Das Beispiel zeigt: Für die sogenannten einsatzkritischen Applikationen ist unsere Strikesorb-Technologie besonders geeignet. Das gilt aber auch für die Technologien, die wir jetzt neu designed haben aus der Akquise der Firma Iskra heraus.

Was umfasst das alles?

Das umfasst den gesamten Bereich der Niederspannungs-Schutzeinrichtungen sowie den Schutz von Daten- und Signalleitungen. Wir sind zudem in der Lage, bestimmte Applikationen mit dedizierten Lösungen abzudecken. Dazu gehört unter anderem der neuentwickelte Ableiter Pro Bloc B 1000 DC. Er ist speziell für DC-Anwendung entwickelt worden. Grund dafür ist unter anderem die E-Mobilität, speziell die DC-Schnelllader.

Warum braucht man dafür eine spezielle Lösung?

Es gibt für Elektrofahrzeuge die Vorgabe, dass dort maximal 2,5 kV bei der Ladung anliegen dürfen. Hier leistet der Pro Bloc einen Beitrag, weil er hohe Ströme ableitet und dafür sorgt, dass die Vorgabe von 2,5 kV eingehalten wird. Daran sieht man, dass es komplexer ist als früher, eine Ladeinfrastruktur aufzubauen. Das ist auch der Grund dafür, warum wir dort in Lade-Technologien vertreten sind, die zum einen direkt vom Netz gespeist werden und zum anderen von Batterie-Zwischenladern, sprich Batterie-Buffern. Deshalb haben wir im März unter anderem in Düsseldorf auf der Energy Storage ausgestellt.

Ein großer Windenergieanlagenhersteller zeigte in Düsseldorf keine neue Turbine, sondern eine E-Ladesäule und einen Akkuspeicher.

Es fließt ineinander über. Der Markt ist alles andere als entschieden. Vielen suchen noch die Technik für die Zukunft. Vielen Anbieter wollen jetzt AC-Charger verkaufen. Aber die Zukunft wird primär den DC-Schnellladern gehören. Da wird man noch ein paar Jahre warten müssen, bis sich alles eingeschwungen hat. hd