September 2014

PV-Kraftwerke: Schalldämpfer im Einsatz

Umfangreiche Tests mit Zentral-Wechselrichtern zeigen Möglichkeiten zur Geräuschreduzierung

PV-Kraftwerke stehen in der Regel auf mehreren Hektar großen Flächen – normalerweise in weiter Entfernung von bewohnten Gebäuden, Dörfern oder Städten. Die in erster Linie durch die Zentral-Wechselrichter entstehende Geräuschemissionen in und in der Nähe solcher großen industriellen PV-Parks ist eine Tatsache, mit welcher sich die Zentral-Wechselrichter-Hersteller bislang nicht weiter beschäftigen mussten.
Die SMA Solar Technology AG hat jetzt in ausführlichen und aufwändigen Tests in Zusammenarbeit mit der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH Aachen) begonnen, die Ursachen der Geräuschentwicklung zu untersuchen und Maßnahmen zu deren Minderung durchzuführen. Aufgrund des logarhythmischen Verhaltens bei den Geräuschemissionen bedeutet eine Reduzierung um 10dB eine Halbierung der Geräuschemission des Zentral-Wechselrichters.

„Vor allem aus zum Teil extrem dicht besiedelten Regionen in Japan haben wir Anfragen nach einer möglichen Geräusch-Reduzierung der Emissionen unserer Zentral-Wechselrichtern erhalten“, sagt Aaron Gerdemann, Global Product Manager bei der SMA Solar Technology AG und Experte für den japanischen Markt. Mit zunehmender Zahl großer PV-Kraftwerke auch an Standorten, die nicht kilometerweit entfernt von bewohnten Gebieten, ganzen Dörfern oder Städten liegen, steigen nach und nach die Anforderungen an Zentral-Wechselrichter in Hinblick auf deren Schallerzeugung. Auf Basis der Test-Ergebnisse wurden erste Maßnahmen zur Geräuschreduzierung bereits umgesetzt und sind als Nachrüstungspaket auch für bereits im Einsatz befindliche Zentral-Wechselrichter erhältlich.

Photovoltaik in Japan: Im PV-Kraftwerk Kagoshima kommen SMA Sunny Central CP-JP Wechselrichter ebenso zum Einsatz wie in dicht besiedelten Gebieten des Inselstaates.
Photovoltaik in Japan: Im PV-Kraftwerk Kagoshima kommen SMA Sunny Central CP-JP Wechselrichter ebenso zum Einsatz wie in dicht besiedelten Gebieten des Inselstaates.

Testszenario für umfangreiche Überprüfungen

In Industriebetrieben haben die Experten der RWTH Aachen schon zahlreiche Messungen an Geräusche verursachenden Maschinen und ganzen Anlagen vorgenommen. Wechselrichter standen jetzt zum allerersten Mal im Fokus ihrer Untersuchungen. Mit dem umfangreichen Test-Equipment führten die Experten zahlreiche verschiedene Akustik-Tests durch, um alle Geräusche verursachenden Quellen eines Zentral-Wechselrichters während des Betriebs aufzuspüren und zu klassifizieren.

Unter anderem folgende Messungen und Analysen wurden vorgenommen:

  • Die Untersuchung von Körperschallwegen
  • Die Übertragung von Luftschall und dessen Auswirkungen
  • Eine Analyse der durch die Vibrationen erzeugten Geräusche
  • Die Untersuchung von Resonanzfrequenzen

Der Zentral-Wechselrichter Sunny Central 500 CP-JP wurde im Originalzustand im Normal- bis Volllastbetrieb mit Hilfe einer akustischen Kamera unter die Lupe genommen, um das genaue Auftreten der verschiedenen Schallquellen zu visualisieren.

Nachdem die Drossel als Hauptschallquelle identifiziert werden konnte, wurde diese ausgebaut und dieselben Messungen an der Drossel alleine vorgenommen.

Luft- und Körperschallmessungen

Mit einem Schwingerreger, einem so genannten Shaker als Vibrationserzeuger anstelle der Drossel, wurden im Inneren des Wechselrichters gezielte Körperschall-Schwingungen erzeugt und die Reaktion einzelner Bauteile des Zentral-Wechselrichters daraufhin gezielt beobachtet.

Mit einem ungerichteten Lautsprecher im Inneren des Zentral-Wechselrichters konnte nachgewiesen werden, an welchen Stellen Luftschall auftrifft und Geräusche erzeugt werden.

Deutliche Geräuschreduzierung

Unter Berücksichtigung aller Testergebnisse und deren Analysen können jetzt Sunny Central CP Zentralwechselrichter mit deutlich reduzierten Geräuschemissionen zum Einsatz kommen. Die tatsächliche Lautstärke des Zentralwechselrichters ist von verschiedenen Faktoren abhängig und variiert individuell z. B. in Leistungsklasse, Aufstellung (Betonplatte oder Sockel), optionaler Ausstattung, Bauteiltoleranzen.
Um eine Geräuschreduzierung zu erzielen, werden die Sunny Central CP-Wechselrichter mit Änderungen sowohl in Hardware, als auch in Software ausgestattet. So wird beispielsweise das Modulationsverfahren des Wechselrichter verändert und der Luftauslass mit einem speziell konstruierten Kulissenschalldämpfer versehen. Der innere Aufbau des Kulissenschalldämpfers ist speziell für Wellenlängen konzipiert, die sich aus den 3kHz Taktfrequenz des Leistungsteils des Wechselrichters ergeben. Darüber hinaus werden noch weitere Komponenten des Wechselrichters mit akustischen Optimierungen versehen wie zum Beispiel die Sockelblenden und das Luftleitblech.
Diese Maßnahmen sind als Zusatz-Option für die Zentral-Wechselrichter erhältlich, können aber auch für Geräte im Bestand nachgerüstet werden.