Eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage) kann nur dann optimal funktionieren, wenn die Komponenten nach einem Photovoltaik-Verdrahtungsplan verkabelt sind.
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Funktion und Nutzung der Photovoltaikanlage und ihrer Module
Eine Photovoltaikanlage wandelt das Sonnenlicht in elektrischen Strom um. Diese Aufgabe übernehmen Photovoltaikmodule, die häufig auf dem Hausdach montiert sind. Die Solarmodule produzieren Gleichstrom (DC), der über Kabel zu einem Wechselrichter geleitet wird. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in AC-Wechselstrom um, mit dem du die elektrischen Geräte im Haus betreibst.
Strom, den du momentan nicht verbrauchen kannst, speist eine netzgekoppelte Solaranlage über einen Einspeisezähler und gegen eine Vergütung in das öffentliche Stromnetz ein. Die Netzkopplung sorgt auch dafür, dass du automatisch Strom aus dem öffentlichen Netz erhältst, wenn der Solarstrom nicht ausreicht.
Da eine Photovoltaikanlage nur tagsüber Energie produzieren kann, in deinem Haushalt aber eher abends Strombedarf besteht, kannst du bei einer solchen Anlage nur etwa 30 Prozent des erzeugten Stroms selbst verbrauchen. Der Rest geht in das öffentliche Stromnetz.
Das ist finanziell wenig sinnvoll, da die Einspeisevergütung immer weiter sinkt und mittlerweile nur noch bei etwa 6 Cent pro Kilowattstunde (kWh) liegt. Angesichts der rasant steigenden Strompreise ist es besser, wenn du so viel wie möglich von deinem Solarstrom selbst verbrauchst und somit den Zukauf aus dem öffentlichen Netz minimierst.
Das ist möglich, wenn du in deine Photovoltaikanlage einen Stromspeicher mit der notwendigen Steuerelektronik integrierst. Der tagsüber erzeugte und nicht sofort verbrauchte Solarstrom wird in den Stromspeicher geleitet und steht dir abends zur Verfügung, wenn die PV-Anlage keinen Strom mehr bereitstellen kann. Erst wenn der Speicher voll ist, speist das System überschüssigen Solarstrom in das öffentliche Netz ein.
So gelingt es dir, den Eigenverbrauch an Strom aus Photovoltaik auf 60 bis 80 Prozent zu erhöhen und Geld zu sparen, das du sonst für Strom vom örtlichen Versorger bezahlst.
Der Photovoltaik-Verdrahtungsplan gewährleistet einen sicheren Betrieb
Ein Verdrahtungsplan – oft auch als Schaltplan bezeichnet – ist ein Schema in Wort und Bild, das zeigt, wie die Komponenten einer elektrischen Anlage untereinander zu verbinden sind. Drähte und Kabel zählen zwar eher zum Zubehör, aber wenn die Verkabelung nicht nach Plan ausgeführt ist, funktioniert unter Umständen die gesamte PV-Anlage nicht.
Im schlimmsten Fall kann es zu Beschädigungen einzelner Komponenten und zu Bränden führen. Letztendlich besteht bei Unfällen an elektrischen Anlagen auch die Gefahr von Verletzungen. Von den Solarmodulen bis zum Wechselrichter fließt Gleichstrom, der für den Menschen ungefährlicher ist als Wechselstrom. Dennoch sind die auftretenden Stromstärken nicht zu unterschätzen.
Du musst daher bei Verkabelungsarbeiten sicherstellen, dass die anzuschließenden Leitungen stromlos sind und du nach dem Verdrahtungsplan vorgehst. Ein fachgerechter Schaltplan zeigt, wie die Verlegung erfolgen soll. Darüber hinaus enthält er Angaben zu den erforderlichen Leitungstypen und den Kabelquerschnitt.
Die Leitungen sollten nicht zu kurz sein, damit sie nicht unter mechanischer Spannung stehen. Das führt zu Schäden durch das Reißen einzelner Adern oder der gesamten Leitung. Sie sollten aber auch nicht zu lang sein, da sie sonst unter Witterungseinfluss auf dem Dach schleifen könnten und dadurch beschädigt werden. Außerdem sind lose auf dem Dach liegende Leitungen Stolperfallen bei Wartungsarbeiten.
Damit das nicht passiert, musst du alle Leitungen am Untergestell der Solarmodule mit witterungs- und UV-beständigen Kabelbindern befestigen oder am besten in Kabelkanälen verlegen lassen. Dann sind sie auch vor Regen- und Tauwasser geschützt.
Leitungslänge und Kabelquerschnitt haben außerdem Einfluss auf die Leistung von Photovoltaik. Je länger ein elektrischer Draht ist, desto mehr Verluste treten auf. Der Verdrahtungsplan enthält daher auch die technisch notwendigen und hinsichtlich der Verlustvermeidung optimalen Leitungslängen und Kabelquerschnitte.
Die Leitungslänge und -verlegung spielt im Hinblick auf den Blitzschutz ebenfalls eine Rolle. Auf keinen Fall darf eine zu lange Leitung in einer großen Schleife verlegt werden. Bei einem Blitz in der Nähe des Daches wirkt eine solche Schleife wie eine Spule. Das starke elektromagnetische Feld des Blitzes induziert eine hohe Spannung, die zur Beschädigung der PV-Anlage und der nachgeschalteten elektrischen Installation im Haus führt. Deshalb solltest du dir einen Verdrahtungsplan beziehungsweise Schaltplan von einem Experten erstellen lassen, wenn dir dieser nicht vorliegt.
Angesichts der Gefahren und der zu beachtenden gesetzlichen Vorschriften bist du auf der sicheren Seite, wenn du die Photovoltaikanlage nicht selber baust, sondern von einer Fachfirma installieren lässt. Dann hast du auch Gewährleistungsansprüche, wenn im späteren Betrieb Probleme auftauchen.
Tipps zur Wahl der korrekten Kabel
Die ausgewählten Kabel sollten folgenden Anforderungen entsprechen:
- Witterungs- und UV-Beständigkeit nach HD 605/A1
- Temperaturbeständigkeit von –40 Grad Celcius bis +125 Grad Celcius
- 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
Im Fachhandel sind entsprechende Kabel mit der Bezeichnung Solarkabel oder Solarleitung erhältlich.
Beauftrage Experten mit der Installation deiner Photovoltaikanlage
Ein fachgerecht erstellter Verdrahtungsplan ist eine wichtige Grundlage für die funktionssichere Installation einer Solaranlage. In Deutschland ist es gestattet, als Laie eine Photovoltaikanlage selbst zu installieren. Um Beschädigungen und Verletzungen zu vermeiden, solltest du dir aber besser Hilfe von einer Fachfirma holen.
Den Anschluss an das öffentliche Netz bei einer netzgekoppelten PV-Anlage müssen in jedem Fall Experten vornehmen. Aufgrund der Gefahren, die bei einer fehlerhaften Installation lauern und der vielen zu beachtenden gesetzlichen Vorschriften, empfehlen wir dir, die Arbeiten von einem erfahrenen Spezialisten durchführen zu lassen.
