Die richtige Verkabelung der Photovoltaikanlage

Eine der Grundvoraussetzungen für den störungsfreien Betrieb der lange ersehnten Photovoltaikanlage ist die richtige Verkabelung. Hierfür stehen spezielle Solarkabel zur Auswahl. Meist werden für die Solarmodule Verbindungskabel verwendet, die bereits vormontiert sind. Sie müssen über die vorhandenen Steckverbindungen nur noch zusammengesteckt werden. Doch können hierbei auch Probleme auftreten. Die meisten PV Kabel, wie sie ebenfalls genannt werden, sind je nach Modul nur mit einer bestimmten Länge versehen. Werden die Module jetzt zu weit voneinander entfernt installiert, kann es zu Problemen kommen.

Generell ist darauf zu achten, dass die Photovoltaikkabel nicht zu straff gespannt werden. Stehen sie unter Zug, können sie Schaden nehmen. Es kommt aber auch der gegenteilige Fall vor, bei dem die Solarkabel zu lang sind. Sie sollten jetzt keinesfalls lose unter den Modulen hängen, sondern besser mit Kabelbindern am Modul befestigt werden. Dabei sind witterungs- und UV-beständige Kabelbinder zu verwenden. Einige Module weisen bereits Schienen auf, die mit zusätzlichen Kabelablagen ausgestattet sind. Diese können ebenfalls genutzt werden. Sinnvoll kann es sein, diese Kabelablagen noch mit kleinen Löchern zu versehen. So wird vermieden, dass die Kabel im Regenwasser liegen und dadurch Schaden nehmen können.

Bei der Wahl der richtigen Solarkabel sind einige Punkte zu beachten, die im Folgenden kurz dargestellt werden sollen:

• Witterungs- und UV-Beständigkeit nach HD 605/A1
• Spannungsfestigkeit bis etwa 1.000 V
• Säuren- und Laugenbeständigkeit nach EN 60811-2-1
• Ozonbeständigkeit nach EN 50396
• Für Temperaturbereiche von - 40° C bis + 125° C geeignet
• Abriebfestigkeit
• Mechanische Festigkeit
• Kurzschlussfestigkeit selbst bei hohen Temperaturen von 250° C
• Geringe Außendurchmesser, um Platz zu sparen
• Flammwidrigkeit nach IEC 60332-1-2
• Halogenfrei nach EN50267-2-2

Gerade die letzten beiden Punkte sind von Bedeutung, denn halogenfreie Kabel können im Brandfall ein deutlich besseres Verhalten aufweisen. Generell sind schwer entzündbare Kabel zu empfehlen, einige sind sogar selbstlöschend.

Kabelquerschnitte sind entscheidend

Die PV Anlage dient in erster Linie dazu, Strom zu erzeugen und dem Hauseigentümer somit ein kleines Nebeneinkommen zu verschaffen oder sich von den Stromkonzernen unabhängig zu machen. Damit dies gelingt, sollten die Leistungsverluste, die aufgrund verschiedener Dinge entstehen können, möglichst gering gehalten werden.

Ein wichtiger Faktor für den Leistungsverlust ist die Kabelverbindung. Dabei wird unterschieden zwischen folgenden beiden Varianten unterschieden.

In beiden Fällen muss nochmals zwischen zwei grundlegenden Faktoren unterschieden werden, die einen Leistungsverlust der gesamten Anlage induzieren können:

Das optimale Ergebnis erhält man, wenn ein sehr großer Kabelquerschnitt vorliegt und die Kabellänge möglichst gering ist. In der Praxis ist dies aber kaum umsetzbar, da beispielsweise Kabellängen von mehr als 50 Meter zwischen Modulen und Wechselrichter keine Seltenheit sind. Oft befindet sich der Wechselrichter im Keller, während die Module auf dem Dach installiert sind. Eine Aufstellung des Wechselrichters auf dem Dachboden wäre jedoch keine Alternative, nicht zuletzt, weil hier einfach zu hohe Temperaturen herrschen.

Sofern die Photovoltaikmodule mittels Reihenschaltung miteinander verbunden sind, was der Regelfall ist, ist es wichtiger, die Kabellänge zwischen Wechselrichter und Einspeisezähler zu minimieren. Die Verluste durch die Kabelverbindungen liegen auf der Wechselstromseite nämlich ungleich höher, als auf der Gleichstromseite.

Leistungsverluste minimieren mit den richtigen Kabeln

Wie bereits angedeutet, kommt es auf die richtigen Kabel an, um Leistungsverluste der PV Anlage zu minimieren. Die tatsächlich vorhandenen Verluste können mit der Auslegungssoftware des Wechselrichters in aller Regel optimal bestimmt werden. Konkret können sich PV Anlagenbesitzer als Faustregel merken, dass die Leistungsverluste nicht mehr als ein Prozent betragen sollten.

Die Leistungsverluste lassen sich aber auch durch einfache Formeln berechnen. Dafür werden folgende Größen benötigt:

Insbesondere bei I ist darauf zu achten, dass statt I nicht Impp verwendet wird, was die Einstrahlung darstellt. Die Stromstärke und die tatsächliche Einstrahlung weichen nämlich stark voneinander ab.

Anhand dieser Größen ergibt sich folgende Formel für ein Kupferkabel:

Wird statt des Kupferkabels ein Aluminiumkabel verwendet, ergibt sich eine etwas andere Formel. Dies liegt daran, dass Aluminium einen höheren spezifischen Widerstand aufweist, was wiederum zu höheren Verlusten führen kann bzw. durch einen größeren Kabelquerschnitt ausgeglichen werden kann. Die Formel hierfür lautet:

Mit Hilfe dieser Formeln lässt sich jetzt errechnen, wie hoch die Leistungsverluste durch die Wahl eines Aluminium- oder Kupferkabels tatsächlich ausfallen würden. Diese Werte können auf 20 Jahre hochgerechnet werden und ergeben die Entscheidung, ob sich die Investition in das oft teurere Kupferkabel im Einzelfall lohnt.

Gesetzliche Vorschriften und Normen zur PV Verkabelung

Die Verkabelung einer Photovoltaikanlage muss natürlich auch verschiedenen gesetzlichen Regelungen, sowie Normen entsprechen. So lassen sich viele Einzelteile von der VDE zertifizieren, die sich neben den Anschlussdosen auch mit Gesamtsystemen, den Steckverbindern und Kabeln, sowie dem Wechselrichter befasst. Nähere Informationen zu den Zertifikaten, die die VDE für Photovoltaikanlagen ermöglicht, können auf den Internetseiten selbiger nachgelesen werden.

Ebenfalls müssen die technischen Anschlussbedingungen (TAB) bei der Installation einer Photovoltaikanlage eingehalten werden. Diese sind vom Bundesverband der Energiewirtschaft festgelegt worden. Sie können beim BVdEW kostenfrei heruntergeladen werden. Hier wird genau festgelegt, wie die Anschlüsse an das öffentliche Stromnetz vorzunehmen sind.