Die Verkabelung einer PV-Anlage: Hilfreiches Expertenwissen
Die Installation deiner Solaranlage durch einen Fachbetrieb steht kurz bevor? Vielleicht fragst du dich jetzt, wie qualifizierte Fachkräfte dabei vorgehen und deine Module und Anlagengeräte richtig verbinden. Bei der Verkabelung einer Solaranlage müssen Fachbetriebe einige Vorschriften beachten, um die Sicherheit und den Leistungsertrag zu gewährleisten. Wir erklären dir, wie die Kabel korrekt verlegt werden und worauf es ankommt, damit du sicher günstigen, grünen Solarstrom nutzen kannst.
Das Wesentliche in Kürze
Bei PV-Anlagen minimiert die ordnungsgemäße Verkabelung Brandrisiken und sorgt für den bestmöglichen Leistungsertrag.
Voraussetzung sind Solarkabel. Laut der Norm EN 50618 müssen sie unter anderem äußerst witterungs- und temperaturbeständig sein.
Die Verkabelung der Module, des Wechselrichters und weiterer Anlagengeräte sollte nicht zu lang oder zu kurz sein. Solarkabel dürfen nicht beschädigt werden oder lose herabhängen. Solarclips, Kabelbinder und Kabelkanäle sind beliebte Hilfsmittel für die sichere Befestigung am Montagegestell.
Fehler in der Verkabelung führen zu einem Leistungsverlust des Solarertrags, aufwendigen Reparaturen, einem erhöhten Risiko von Stromschlägen sowie Bränden und anderweitigen Anlageschäden.
Spezielle Solarkabel als Grundlage für die Photovoltaik-Verkabelung
Du kannst dir sicher vorstellen: Kabel, die das ganze Jahr über jedem Wetter ausgesetzt sind – von starken Windböen bis Schnee – müssen besonders robust sein. Deshalb wurden für den Einsatz bei PV-Anlagen spezielle Kabel entwickelt. Diese unterliegen der Norm EN 50618. Die Vorschrift besagt, dass Solarkabel für die dauerhafte Verwendung im Außenbereich unter wechselnden Wettereinflüssen, zum Beispiel starkem Wind oder Schnee, geeignet sein müssen. Außerdem sollten die Kabel die folgenden Vorschriften erfüllen:
Temperaturbeständig von - 40 °C bis + 125 °C (kurzschlussfeste Kabel halten sogar bis zu 250 °C aus)
Witterungs- und UV-Beständigkeit nach HD 605/A1
Halogenfreiheit nach EN50267-2-2
Flammwidrigkeit nach IEC 60332-1-2
Spannungsfestigkeit bis etwa 1.000 V
Säuren- und Laugenbeständigkeit nach EN 60811-2-1
Ozonbeständigkeit nach EN 50396
Wie ist ein Solarkabel aufgebaut?
Solarkabel sind flexibel biegbar und bestehen aus einem einadrigem Elektrokabel mit äußerer Isolierung. Im Gegensatz zu mehradrigen Kabeln widerstehen sie besser äußeren Einflüssen sowie Verschleiß und gewährleisten einen stabilen Stromfluss. Die Isolierung schützt vor Stromschlägen und stellt sicher, dass die angeschlossenen Geräte wie Stromspeicher und Stromkreise problemlos funktionieren. Du erkennst Solarkabel am Aufdruck H1Z2Z2-K.
Darf ich Solarmodule eigenständig verkabeln?
Die Antwort lautet in den meisten Fällen nein. Einzige Ausnahme: Du bist selbst eine qualifizierte Fachkraft für Elektrotechnik oder Solartechnik. Denn bei Solaranlagen fällt die Verkabelung generell unter die Regeln der Elektroinstallation. Sobald die Anlage an dein Stromnetz angeschlossen wird, dürfen Laien nicht an der Elektroinstallation arbeiten. Das heißt, du darfst deine Photovoltaikanlage nicht selbst verkabeln – außer du bist ausgebildete Elektrikerin oder ausgebildeter Elektriker.
Für die Verkabelung einer PV-Anlage vor dem räumlichen und zeitlichen Netzanschluss gibt es bisher keine Vorschriften. Theoretisch kannst du die Module selbst verkabeln, unter Umständen ist das aber eine enorme Herausforderung. Deshalb raten wir dir, die gesamte Installation von einem Fachbetrieb durchführen zu lassen. Die Meisterbetriebe von 1KOMMA5° übernehmen dabei auch die Photovoltaik-Verkabelung, damit du sorgenfrei grünen Solarstrom produzieren und nutzen kannst.
Eine sichere Anlage durch die korrekte Verlegung von Solarkabeln
Eine wichtige Sache zuerst: PV-Anlagen produzieren Gleichstrom. Dieser wird zum Wechselrichter geführt, der ihn in haushaltsüblichen Wechselstrom umwandelt. Erst dann kannst du die Solarenergie verwenden. Nach DIN VDE 0100-712 gilt, dass alle Gleichstromleitungen so zu verlegen sind, dass das Risiko eines Kurz- oder Erdschlusses auf ein Minimum reduziert wird.
Was ist ein Erdschluss?
Einen Kurzschluss kennt jeder, bei dem schon einmal die Sicherung rausgeflogen ist, aber was hat es mit einem Erdschluss auf sich? Bei einem Erdschluss fließt der Strom, zum Beispiel durch ein beschädigtes loses Kabel, direkt in die Erde oder ein geerdetes (im Boden versenktes) Netzgerät. Daraufhin entsteht eine hohe Spannung und Menschen, die sich in der Nähe aufhalten, erhalten möglicherweise einen Stromschlag. Die Spannung verursacht zudem Funken, die zu einem Brand führen können.
Deshalb muss bei der Verkabelung einer PV-Anlage sichergestellt werden, dass die Solarkabel nicht beschädigt oder versehentlich herausgerissen werden. Wie die Installationsbetriebe das umsetzen und welche weiteren Vorschriften gelten, erfährst du in der folgenden Übersicht:
Bei der Verlegung achten Fachkräfte darauf, dass keine scharfkantigen Stellen vorhanden sind, die die Isolierung der Solarkabel beschädigen und die Elektroleiter möglicherweise freilegen.
Die Kabel sollten gerade, ohne Knicke verlegt werden. Um Leistungsverluste zu vermeiden, sollten zudem die kürzesten Kabelwege gewählt werden.
Nach DIN VDE 0298-300 sind die maximal zulässigen Biegegrade und Befestigungsabstände der Solarkabel einzuhalten, um Beschädigungen und Überspannungen zu vermeiden.
Eine lose hängende Verkabelung der Solaranlage kann sich lösen oder herausgerissen werden. Solarclips und Kabelbinder halten die Solarkabel sicher am Gestell und schützen sie vor Umwelteinflüssen. Beispielsweise kann starker Wind sie dann nicht verrücken.
Die Kabellänge ist ebenfalls relevant. Zu kurze Kabel stehen unter ständiger Spannung und reißen unter Umständen. Zu lange Solarkabel bewegen sich hingegen stetig und reiben einander auf, was zu Überspannung führen kann.
Plus- und Minusleiter sollten an parallel liegenden Balken verlegt werden. Die Solarkabel beeinflussen sich sonst gegenseitig und erzeugen Überspannungen.
Bei größeren Kabelansammlungen sollten Kabelbahnen oder Installationsrohre verwendet werden. Diese schützen sowohl vor unterschiedlichen Witterungen als auch vor Tierbissen.
Werden die Kabel verschiedener Stromkreise verlegt, gilt die DIN VDE 0100-520. Demnach sollten die Solarkabel in Kabelkanälen oder Rohren verlegt werden.
Leitungsverluste durch falsche Kabel
Auf dem Weg vom Dach bis zum Wechselrichter im Keller kommt es in der Photovoltaik-Verkabelung zu natürlichen Leistungsverlusten. Das heißt: Die volle Menge an Solarenergie, die die Module produzieren, kommt nicht im Wechselrichter und schließlich im Netzanschluss an. Unterwegs geht mindestens ein Prozent der Solarleistung verloren. Dabei gilt: Je länger die Kabel und je kleiner der Kabelquerschnitt bzw. die Kabeldicke, desto größer ist der Leistungsverlust in den Solarkabeln.
Installationsfachbetriebe nutzen oftmals einen Kabelquerschnitt von 4 mm² oder 6 mm². Das reicht, um den Leistungsverlust auf unter ein Prozent zu reduzieren. Je größer der Querschnitt, desto mehr Strom fließt durch das Solarkabel. Den möglichen Leistungsverlust kannst du vorher ausrechnen, bzw. der Installationsfachbetrieb führt die Berechnung durch. Wichtig dabei ist, ob Kupfer- oder Aluminiumkabel verlegt werden. Die Formel für den Leistungsverlust ändert sich entsprechend.
Die Formeln für die Berechnung des Leistungsverlustes lauten wie folgt:
Kupferkabel: Pv = (2 x L x I²) / (56 x A)
Aluminiumkabel: Pv = (2 x L x I2) / (38 x A)
Der Buchstabe I bezeichnet die Stromstärke, L die Kabellänge deiner PV-Anlage und A ist der Kabelquerschnitt. Die Stromstärke beschreibt die Menge an elektrischer Ladung, die pro Sekunde durch einen Leiter fließt und wird in Ampere angegeben. Die Zahl 56 bzw. 38 bezeichnet den spezifischen Widerstand von Kupfer bzw. Aluminium. Der sagt aus, wie gut oder schlecht ein Material Strom leitet. Aluminium leitet am schlechtesten, Kupfer am zweitbesten nach Silber. Der Querschnitt eines Aluminiumkabels sollte größer sein als bei einem Kupferkabel, um den Widerstand zu minimieren. Dadurch leitet der Strom besser.
Übrigens: Zwischen Wechselrichter und Netzanschluss findet ebenfalls ein Leistungsverlust statt. Da die Kabellänge aber meistens kurz ist, ist der Verlust kleiner. Um das Defizit weiter zu reduzieren, wird oft ein größerer Querschnitt gewählt.
Die Solarkabel korrekt zu verlegen, ist für Fachkräfte grundsätzlich nicht schwierig. Bei PV-Anlagen sollte die Verkabelung nach dem genannten Schema und den Datenblättern der Module installiert werden. Zudem können Installationsbetriebe wie 1KOMMA5° auf jahrelange Erfahrung zurückblicken und wissen, auf was es bei der Kabelverlegung von Photovoltaikanlagen ankommt.
Fehler bei der Verkabelung von PV-Anlagen erkennen
Vorsicht ist besser als Nachsicht. Das gilt auch bei der Installation einer Solaranlage. Ein qualifizierter Betrieb wie 1KOMMA5° wird deshalb bei der Verkabelung deiner Photovoltaikanlage darauf, dass keiner dieser Fehler eingetreten ist:
Solarkabel bilden Schlaufen, die zu Bränden führen können
Die Kabel führen über das Dach
Solarkabel sind nicht vor Wasser geschützt
Kabel sind am Montagegestell eingeklemmt und könnten beschädigt werden
Solarkabel sind nicht ordnungsgemäß angebracht und hängen lose am Gestell
Diese Fehler führen nicht zu einem kompletten Ausfall der Anlage, aber erhöhen das Brandrisiko und verursachen einen größeren Leistungsverlust. Dadurch sinken auch deine Solarerträge. Nachträgliche Reparaturen sind zudem teuer und aufwändig. Installationsfachbetriebe vermeiden mit einer Kontrolle zukünftig auftretende Probleme für dich.
Die Erdung von Solaranlagen schützt die Verkabelung deiner Solaranlage
Eine Erdung sorgt dafür, dass elektrische Ladung in die Erde, den spannungsfreien Boden, abgeleitet wird. Das führt zu einem Potentialausgleich zwischen der Montagekonstruktion und den Solarmodulen. Da die überschüssige Energie in die Erde geleitet wird, werden PV-Anlagen mit Erdung nicht durch Blitzeinschläge oder Überspannungen beschädigt. Das trägt dazu bei, Stromschläge, Brände und sonstige Schäden an der Anlage zu vermeiden.
Wenn du eine Photovoltaikanlage planst, ist die Erdung laut DIN VDE 0100-410 Pflicht. Da die Tragkonstruktion von Solaranlagen meist aus Stahl oder Aluminium besteht, gelten zudem die Vorschriften DIN 18014 und DIN VDE 0100 Teil 540 zum Schutz vor Stromschlägen. Als Element der Gebäudestruktur müssen folgende Anlagenteile ordnungsgemäß geerdet werden:
Montagegestell aus Stahl oder Aluminium
Rahmen der Solarmodule
Metallene Kabeltrassen und Leitungsschutzrohre für die Photovoltaik-Verkabelung
Wechselrichter
Das passende Erdungssystem ist Voraussetzung, um deine PV-Anlage und Verkabelung zu schützen. Bei Neubauten mit Solaranlage installieren Fachkräfte im Boden einen Fundamenterder mit einem mindestens 5 cm dicken Schutzmantel aus Beton. Ist das nicht möglich, wird für die Erdung ein Ringerder verwendet. Dieser wird als geschlossener Kreis um das Gebäude verlegt. Werden Bestandshäuser mit einer Solaranlage ausgestattet, sind Tiefenerder die geeignete Wahl. Die Metallrohre werden senkrecht in den Boden eingelassen und miteinander verbunden. Installationsbetriebe verbinden die Anlagenteile und das Erdungssystem meistens mit einem grün-gelben PE-Leiter, einem speziellen Elektrokabel für die Erdung.
Gut zu wissen: Die Erdung der Photovoltaikanlage solltest du niemals selbst übernehmen, sondern von qualifizierten Fachkräften durchführen lassen. Nur ein eingetragener Meisterbetrieb nach Handwerksordnung (HwO) §1 Abs. 1 darf die Erdung vornehmen.
Mehr Sicherheit mit der richtigen Photovoltaik-Verkabelung
Mithilfe einer fehlerfreien Verkabelung deiner PV-Anlage produzierst du sicher Solarenergie und erhältst den höchsten Leistungsertrag. Die Installation der Solarkabel solltest du einem qualifizierten Fachbetrieb wie 1KOMMA5° überlassen. Starte jetzt mit deinem Solarprojekt.