Verkabelung & Anschluss der Photovoltaik-Module

Die Verkabelung der Photovoltaikanlage muss nicht nur allen Sicherheitsanforderungen genügen, sondern sollte auch möglichst verlustarm sein. Die Sicherheitsanforderungen erlauben es nicht immer, die kürzesten Kabelwege zu wählen.

Die Leistungsverluste in den Leitungen sind umso geringer, je kürzer die Kabel und je größer die Kabelquerschnitte sind. Allerdings sind einige Randbedingungen zu beachten, die es nicht immer erlauben, diejenige Verkabelung mit der geringsten Gesamtkabellänge zu wählen.

So wäre es im Allgemeinen keine gute Idee, den Wechselrichter an einem anderen Ort als im Keller zu installieren. Die Verbindungskabel vom Dach in den Keller können zwar sehr lang sein, aber der Dachboden ist für den Wechselrichter beispielsweise deswegen ein ungeeigneter Ort, weil dort die Temperaturen im Sommer zu hoch sind.

Ein weiteres Beispiel ist die Verkabelung der Photovoltaik Module untereinander. Als typischer Fall sei eine Anordnung betrachtet, in der zwei Modulstränge parallel angeordnet sind, sich also eine U-förmige Struktur ergibt.

Die kürzeste Verkabelung ergibt sich, indem der Stromkreis über eine direkte Verbindung der beiden oberen Module geschlossen wird. Auf diese Weise entsteht aber eine große Induktionsschleife, in der bei einem Blitzschlag starke Ströme induziert werden. Deswegen werden Hin- und Rückleitung parallel verlegt, damit die Kabel eine möglichst geringe Fläche umschließen. Die Stärke der induzierten Ströme ist direkt proportional zur vom Stromkreis umschlossenen Fläche.

Auch bei der Verlegung der Kabel zwischen Dach und Keller ist der Weg mit geringstem Aufwand nicht immer der beste. Bei einigen Anlagentypen können zwischen der Plus- und der Minusleitung hohe Spannungsdifferenzen auftreten. Zur Vermeidung eines Funkenschlags kann es empfehlenswert sein, beide in getrennten Kabelkanälen zu verlegen.

Die Leistungsverluste, die in einem Kabel auftreten, sind direkt proportional zu R*L*I²/A. Dabei bezeichnet R den spezifischen Widerstand des Kabelmaterials, L die Kabellänge, I die Stromstärke und A den Kabelquerschnitt.

Beim Vergleich der am häufigsten verwendeten Materialien zur Verkabelung der Photovoltaik Module schneidet Kupfer gegenüber Aluminium aufgrund des geringeren Widerstands besser ab. Größere Kabelquerschnitte sorgen für geringere Kabelverluste, allerdings sind dickere Kabel auch entsprechend teurer.

Typisch sind auf der Gleichstromseite Kabelquerschnitte von vier bis sechs Millimeter, auf der Wechselstromseite des Wechselrichters geringfügig größere Querschnitte. Üblicherweise werden Kabel so dimensioniert, dass die Gesamtverluste weniger als ein Prozent betragen.

Zu beachten ist bei der Auswahl der Kabel, dass diese teilweise im Freien verlegt sind und die Ummantelung daher entsprechend widerstandsfähig sein muss. Das schließt beispielsweise eine hohe Temperatur- und Feuchtigkeitsbeständigkeit ebenso ein wie eine UV- und Ozonbeständigkeit.

Beim Anschluss der Photovoltaikanlage sind eine Reihe gesetzlicher Vorschriften aus unterschiedlichen Bereichen zu beachten. Diese betreffen sowohl die Sicherheit der elektrischen Installation (Verkabelung) als auch Brandschutzvorschriften.

Europäische Normen schreiben darüber hinaus vor, welche Schadstoffe in Isolierungen nicht mehr verwendet werden dürfen. Eine Übersicht über zu beachtende Vorschriften gibt es beim BDEW.

Empfehlenswert ist es sicherlich, die komplette Installation durch einen Fachbetrieb durchführen zu lassen. Bei einer Selbstmontage ist zumindest eine abschließende Abnahme durch einen zugelassenen Fachbetrieb unverzichtbar.

Die Verkabelung einer Photovoltaikanlage erfordert umfassende technische und rechtliche Kenntnisse. Daneben beeinflusst die Verkabelung auch die Leistungsverluste und damit die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage. Hier sollte allerdings genau gerechnet werden, welche Mehrausgaben sich rentieren. Die Leistungsunterschiede zwischen verschiedenen Alternativen betragen nur wenige Zehntel Prozent.