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Verkabelung & Anschluss

Ungeeignete Solarkabel oder eine unsachgemäße Kabelverlegung mindern nicht nur den Ertrag einer Photovoltaikanlage, sondern stellen auch ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar. Geeignete Kabel sind aber glücklicherweise leicht zu erkennen. Die korrekte Verkabelung der Photovoltaikanlage stellt für Laien demgegenüber eine erheblich größere Herausforderung dar.

Hohe Anforderungen im Außenbereich

Für die Gleichstromseite des Wechselrichters, also für die Verbindung der Solarmodule mit mit dem Wechselrichter, ist die Anforderung an die Verkabelung schnell formuliert: Nach der Installation sollten 30 Jahre lang keine Reparaturen an der Verkabelung erforderlich sein. Das setzt eine lange Haltbarkeit der Solarkabel voraus.

In einigen älteren Normen für Photovoltaik-Kabel war aber die Haltbarkeit kein Kriterium, weswegen auch einige Kabel als „für Photovoltaikanlagen geeignet“ etikettiert wurden, deren Langlebigkeit nicht nachgewiesen wurde. Für Sicherheit sorgte die Norm PV1-F.

Die so gekennzeichneten Kabel erfüllen alle Bedingungen für die Verwendung in Photovoltaikanlagen. Im Oktober 2015 ist die aktualisierte Norm EN 50618 in Kraft getreten. Die gemäß dieser Norm gefertigten Kabel werden mit dem Aufdruck H1Z2Z2-K gekennzeichnet, der die vorherige Kennzeichnung PV1-F ablöst.

Die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) hat im April 2017 die IEC 60364-7-712: 2017 für „Niederspannungs-Elektroinstallationen - Teil 7-712: Anforderungen an spezielle Installationen oder Standorte - Solar-Photovoltaik-Stromversorgungssysteme“ veröffentlicht.

Korrekte Verkabelung

Ein Zweck derartiger Normen und Kennzeichnungen besteht darin, dass sich der Verbraucher nicht mit den Details zu befassen braucht. Daher soll an dieser Stelle der Hinweis genügen, dass die mit H1Z2Z2-K gekennzeichneten Photovoltaik Kabel allen Anforderungen genügen, um 30 Jahre lang den chemischen Belastungen, Temperaturschwankungen und sonstigen Umwelteinflüssen standzuhalten, mit denen bei einer Verlegung im Freien zu rechnen ist.

Wenn es zu Problemen mit der Verkablung der Photovoltaik Module kommt, liegt dies daher fast nie an fehlerhaften Kabeln, sondern nahezu ausschließlich an Installationsfehlern. Ein häufiger Fehler ist eine falsch gewählte Kabellänge. Zu kurze Kabel stehen ständig unter mechanischer Spannung, zu lange Kabel können aufgrund ständiger Bewegung aufgescheuert werden.

Ein weiteres Problem besteht in der Verwendung unzureichend stabiler oder nicht ausreichend wassergeschützter Kabelverbindungen. Oft werden Kabel auch durch Tierbiss beschädigt, weswegen ein zusätzlicher Schutz durch Kabelkanäle empfehlenswert ist.

Schwer entflammbar? Selbstlöschend? Halogenfrei?

Beim Thema Brandschutz geht es nicht in erster Linie um Brände, die durch die Photovoltaikanlage verursacht werden. Bei korrekter Montage ist dieses Risiko minimal. Das größte diesbezügliche Risiko bilden gebrochene Kabel oder defekte Kabelverbindungen.

An den fehlerhaften Stellen steigt die Temperatur aufgrund des hohen elektrischen Widerstand extrem stark an, in einigen Fällen können an Unterbrechungen des Leitungswegs sogar Lichtbögen entstehen. All dies kann durch eine fachmännische Kabelverlegung aber nahezu ausgeschlossen werden.

Unter Brandschutzgesichtspunkten ist mindestens genauso wichtig, wie die Solarkabel sich verhalten, wenn im Gebäude aus anderen Gründen ein Brand ausbricht. In diesem Fall stellen die Kabel Ausbreitungswege für das Feuer dar, die sogar Brandschutzbarrieren durchtunneln.

Deswegen müssen die Kabel schwer entflammbar sein. Nicht vorgeschrieben ist die Verwendung der inzwischen ebenfalls angebotenen selbstlöschenden Kabel, deren Beschichtung im Brandfall eine löschende Substanz freisetzt. Die Mehrkosten sind vergleichsweise gering, weswegen eine derartige Verkabelung sicher eine Überlegung wert ist.

Der Vorteil halogenfreier Kabel ist dagegen ein anderer. Halogenfreie Kabel sind nicht schwerer entflammbar, setzen aber im Brandfall keine toxischen Gase frei.

Welche Kabelquerschnitte sind optimal?

Wenngleich die Leitungsverluste für Wechselstrom höher als für Gleichstrom sind, ist die Gleichstromseite die kritische. Dies liegt daran, dass die Kabel vom Keller (wo der Wechselrichter üblicherweise steht) zum Dach deutlich länger sind als die Kabel zum Einspeisepunkt.

Für Kupferkabel lässt sich die auf der Gleichstromseite durch den elektrischen Widerstand verlorene Leistung nach folgender Formel berechnen:

Pv = ( 2 x L x I² ) / ( 56 x A )

Darin bezeichnet I die Stromstärke, L die Kabellänge und A den Kabelquerschnitt. Die Zahl 56 ist eine Konstante, die aus dem spezifischen Widerstand von Kupfer berechnet wurde. Für Aluminiumkabel ist sie durch die 38 zu ersetzen, die Kabelverluste sind also deutlich höher.

Ein Kabelquerschnitt von vier oder sechs Quadratmillimetern reicht gewöhnlich, um die Kabelverluste auf unter ein Prozent zu drücken. Auf der Wechselstromseite sollte ein etwas größerer Querschnitt als auf der Gleichstromseite gewählt werden. Weil die Kabelwege hier meist kurz sind, ist dies unkritisch.

Wenig Einsparmöglichkeiten, viele Fehlermöglichkeiten

Die Verkabelung der Photovoltaik Module trägt nur gering zu den Gesamtkosten der Photovoltaikanlage bei. Durch die Wahl minderwertiger Kabel oder den Verzicht auf eine fachmännische Verlegung lässt sich also nur wenig Geld sparen, aber die Konsequenzen für die Sicherheit und den Ertrag der PV-Anlage können erheblich sein.

 

Letzte Aktualisierung: 27.11.2023