Die Erdung von PV-Modulen ist wichtig, um Leistungsverluste zu vermeiden und die PV-Anlage zu schützen. Bei der Erdung von PV-Modulen sind einige Dinge zu beachten: Stelle sicher, dass die Erdung effektiv ist, verwende eine gute Verbindung und überprüfe das System regelmäßig.
Zu Beginn habe ich dir die wichtigsten Gründe zusammengefasst, weshalb die Erdung einer PV-Anlage wichtig ist:
- Die Erdung stellt den Weg des geringsten Widerstands für den elektrischen Strom dar, was dazu beiträgt, die PV-Anlage im Falle eines Stromstoßes vor Schäden zu schützen.
- Die Erdung hilft dabei, statische Elektrizität abzuleiten (Blitzschutz) , die sich auf der Oberfläche der PV-Paneele ablagern und deren Effizienz verringern kann.
- Und schließlich schützt die Erdung Menschen und Tiere vor Stromschlägen, wenn sie mit stromführenden Teilen in Berührung kommen.
Es gibt verschiedene Methoden, um PV-Anlagen zu erden, z. B. das direkte Vergraben von Erdungsstäben, die Installation von Erdungsplatten oder -matten und die Verwendung von elektrisch leitfähigen Bodenbelägen.
Welche Methode am effektivsten ist, hängt von der jeweiligen PV-Anlage und der Art des Gebäudes ab, auf dem die Photovoltaikanlage installiert wird.
Was versteht man unter der Erdung einer Photovoltaikanlage?
Fangen wir mit den Grundlagen an. Die Erdung einer Photovoltaikanlage dient dazu, elektrische Ladungen sicher in den Boden abzuleiten. Das ist besonders wichtig, weil dadurch gefährliche Situationen abgewehrt werden können.
Der spannungsfreie Erdboden sorgt für einen sogenannten Potenzialausgleich, der sicherstellt, dass alle Teile der Anlage – von den Solarzellen bis zu den metallischen Strukturen – elektrisch sicher sind.
Warum ist die Erdung so wichtig für die Sicherheit deiner Anlage?
Jetzt, da wir wissen, was Erdung ist, lass uns darüber sprechen, warum sie so wichtig ist. Die Erdung deiner Photovoltaikanlage schützt nicht nur die Anlage selbst, sondern auch dein Gebäude und alle, die darin leben.
Schützt die Erdung auch vor Blitzschlag?
Ja, ganz genau! Ein Blitz kann verheerende Schäden an deiner Anlage und deinem Zuhause verursachen. Die gute Nachricht ist, dass eine ordnungsgemäße Erdung die Energie des Blitzes in den Boden ableitet und somit die Anlage und das Gebäude schützt.
Was passiert bei technischen Defekten?
Technische Defekte können immer mal passieren, selbst bei den modernsten PV-Anlagen. Wenn ein Modul der PV-Anlage ausfällt, kann die Erdung Schäden an den restlichen Teilen der PV-Anlage verhindern. Sie sorgt auch dafür, dass Überspannungen und sogenannte „parasitäre Ströme“ keine Chance haben, weitere Schäden anzurichten.
Ist die Erdung einer Photovoltaikanlage wirklich notwendig?
Nachdem wir nun wissen, was die Erdung einer Photovoltaikanlage bedeutet und warum sie so wichtig ist, kommen wir zur nächsten großen Frage: Muss deine Photovoltaikanlage überhaupt geerdet werden? Die Antwort ist ziemlich eindeutig und kann nicht genug betont werden: Ja, die Erdung ist absolut empfehlenswert!
Warum legen Experten Wert auf die Erdung?
Solaranlagen sind zwar von Natur aus sicher konzipiert, aber wie bei jeder Technologie, die mit Elektrizität zu tun hat, gibt es Risiken. Diese Risiken können von kleineren technischen Fehlern bis hin zu ernsten Gefahren für die Gesundheit oder das Leben der Bewohner reichen.
Experten raten daher immer zur Erdung, um die Anlage über ihre geschätzte Lebensdauer von bis zu 25 Jahren sicher und zuverlässig zu betreiben.
Hat die Erdung auch versicherungstechnische Vorteile?
Du solltest wissen, dass die Erdung nicht nur aus technischen und sicherheitsrelevanten Gründen wichtig ist. Sie kann auch finanzielle Auswirkungen haben. Einige Versicherungen verlangen die Erdung als Bedingung für den Versicherungsschutz deiner Photovoltaikanlage.
Ohne Erdung könntest du eine höhere Prämie zahlen oder im schlimmsten Fall sogar keinen Versicherungsschutz erhalten. Das ist sicherlich ein Risiko, das du nicht eingehen möchtest, oder?
So funktioniert die Erdung deines PV-Gestells
Die Stahlkonstruktion eines Photovoltaikgenerators, aber auch metallene Kabeltrassen, metallene Leitungsschutzrohre und das Wechselrichtergehäuse müssen – wie metallene Rohrleitungen von Gebäuden für Gas oder Wasser – als Teil der Gebäudestruktur ordnungsgemäß geerdet sein.
Dies dient dem Schutz vor Stromschlägen und ist in DIN VDE 0100 Teil 540 „Erdung, Schutzleiter, Potentialausgleichsleiter“ geregelt. Das Kabel, mit dem diese Gestellerdung hergestellt wird, ist also eine Schutzpotentialausgleichsleitung oder ein Schutzerder.
Der Generatorrahmen einer Photovoltaikanlage (PV-Anlage) kann als Körper der elektrischen Anlage betrachtet werden. Das bedeutet, dass der Rahmen das Gehäuse der PV-Anlage ist.
Das Kabel, das die Erdung sicherstellt, ist dann nicht mehr ein Schutzpotentialausgleichsleiter, sondern ein Schutzleiter (PE). Die Terminologie ist etwas anders, aber die Schutzfunktion ist dieselbe. PV-Module sind in der Regel Geräte der Schutzklasse II (SK-II), d.h. Geräte mit Schutzisolierung.
Da ein Schutzleiter für solche Geräte weder notwendig noch zulässig ist, wird der Begriff „Schutzleiter“ als Maßnahme zur Erdung des Gestells hier nicht weiter diskutiert. Der Begriff „Schutzerdung“ ist besser geeignet.
Die Schutzerdung stellt sicher, dass die stromführenden Metallteile des Geräts im Falle eines Fehlers auf demselben Potenzial liegen, so dass keine gefährlichen Spannungen zwischen diesen Teilen und z. B. Menschen oder Tieren, die mit ihnen in Berührung kommen, entstehen können.
Deshalb ist es wichtig, dass alle stromführenden Teile ausreichend geerdet sind, um sich vor elektrischen Gefahren zu schützen.
Zusammenfassung
- Aus Sicherheitsgründen müssen Gestelle von PV-Anlagen immer direkt mit der Haupterdungsschiene des Gebäudes über einen Schutzpotentialausgleich oder eine Schutzerdung verbunden und somit geerdet werden.
- Der Querschnitt sowohl der Schutzpotentialausgleichsleiter als auch des konstruktiven, örtlichen Potentialausgleich muss mindestens 6 mm2 Kupfer betragen. 16 mm2 Kupfer (oder eine gleichwertige Leitfähigkeit) wird dringend empfohlen.
- Es wird empfohlen, dass die Leiter des Schutzpotentialausgleichs grün-gelb gefärbt sind. Es stellt jedoch keinen Mangel dar, wenn sie nicht grün-gelb sind.
Was ist bei der Erdung vom PV-Modulrahmen zu beachten?
Laut IEC 61730 ist der Rahmen eines Photovoltaikmoduls (PV) eine Hilfskonstruktion für die Montage. Wenn du ein SK-II-PV-Modul erden willst, obwohl die Rahmenerdung durch den Schutzpotentialausgleich eigentlich ausgeschlossen ist, hilft dir dieser Hinweis der Internationalen Elektrotechnischen Kommission.
Die Kommission weist darauf hin, dass der Rahmen zwar nicht als stromführender Leiter vorgesehen ist, aber bei Bedarf zur Erdung verwendet werden kann.
Die aktiven elektrischen Teile des Photovoltaik-Generators (PV-Generators) kann man sich wie einen großen Kondensator vorstellen, der sich während des Betriebs immer mehr auflädt, es sei denn, der Rahmen ist geerdet oder es kommt zu einer „natürlichen“ Entladung aufgrund bestimmter Wetterbedingungen.
Wenn ein Mensch einen auf diese Weise aufgeladenen PV-Generator berührt, kann er oder sie einen leichten Stromschlag erleiden (vergleichbar mit der elektrostatischen Aufladung durch einen Teppich).
Ein Fehlerstromschutzschalter (RCD) verhindert das Auftreten von Fehlerströmen von mehr als 30 Milliampere (dem Beginn des tödlichen Bereichs).
Herstellerangabe
Ein Grund, warum ein Handwerker die Rahmen seiner PV-Module erden sollte, ist, dass er die Installationsanweisungen des Herstellers befolgt. Einige Hersteller verlangen, dass ihre PV-Module geerdet werden, um das Personenschutzkonzept der Schutzklasse II (Sicherheitsmaßnahmen zur Vermeidung von Stromschlägen) zu erfüllen.
Durch das Erden der Rahmen kann der Handwerker sicherstellen, dass er die Anweisungen des Herstellers befolgt und sich und andere schützt. Außerdem hilft die Erdung der Rahmen, Schäden an den Modulen durch Stromstöße zu verhindern.
Worauf muss man bei der Erdung beachten?
Es ist wichtig, beim Umgang mit elektrischen Leitungen angemessene Vorsichtsmaßnahmen zu treffen, insbesondere bei der Erdung von Rahmen.
Eine Möglichkeit, einen Rahmen zu erden, ist die Verwendung von Modulklemmen als Kontakt zwischen dem Rahmen und dem Gestell. Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass Rahmen aus Aluminium in der Regel eine Eloxalschicht haben.
Modulklemmen, die diese Eloxalschicht nicht durchdringen, sorgen nicht für eine ausreichend elektrisch leitende Verbindung zwischen Rahmen und Gestell. Deshalb ist es wichtig, spezielle Klemmen zu verwenden, die die Eloxalschicht beim Anziehen der Schraube beschädigen.
Dadurch wird eine ordnungsgemäße Verbindung zwischen dem Rahmen und dem Erdungskabel des Gestells sichergestellt. Andernfalls kann es zu elektrischen Gefahren oder Schäden an der Ausrüstung kommen.
Potenzialausgleich
Um die Sicherheit der Bewohner eines Gebäudes zu gewährleisten, müssen alle geerdeten Photovoltaikanlagen gemäß der DIN-Norm elektrisch miteinander verbunden sein.
Dazu gehören nicht nur elektrische Leitungen, sondern auch Wasserleitungen, Gasleitungen und alle anderen leitfähigen Materialien. Indem du diese Komponenten sternförmig mit einer Haupterdungsschiene verbindest, können Potenzialunterschiede minimiert werden.
Im Falle eines Blitzeinschlags kann so verhindert werden, dass Induktionsströme das Gebäude oder seine Bewohner und Bewohnerinnen schädigen.
Es ist zwar wichtig, bei der Installation des Potenzialausgleichs die DIN-Norm zu beachten, aber es ist auch wichtig, die Leitungen so zu verlegen, dass keine Induktionsspulen entstehen.
Welchen Querschnitt brauchst du für die Erdung deiner Photovoltaikanlage?
Wenn es darum geht, deine Photovoltaikanlage zu erden, sind bestimmte Querschnitte wichtig. Für den Potentialausgleich solltest du mindestens einen Draht mit 6 mm² Dicke verwenden, wenn es Kupfer ist, oder 16 mm², wenn es Aluminium ist.
Wenn deine Anlage auch vor Blitzen geschützt werden soll, dann brauchst du einen dickeren Draht: Mindestens 16 mm² für Kupfer oder 25 mm² für Aluminium.
Wenn du diese Vorkehrungen triffst, kannst du dazu beitragen, dass dein Gebäude vor elektrischen Schäden geschützt ist.
Wie kannst du sicherstellen, dass die Erdung deiner Photovoltaikanlage funktioniert?
Jetzt, da wir die Bedeutung der Erdung deiner Photovoltaikanlage hervorgehoben haben, fragst du dich vielleicht: „Ist meine Anlage richtig geerdet?“ Keine Sorge, es gibt Möglichkeiten, das zu überprüfen.
Welche Komponenten sollten beachtet werden?
Zuallererst ist es wichtig, sicherzustellen, dass alle Teile deiner Solaranlage – von den Modulen bis zu den Tragstrukturen – gut miteinander verbunden sind.
Dazu gehört auch, dass die Leitungen ordnungsgemäß in den Boden geführt werden. Das klingt vielleicht kompliziert, ist aber essentiell für den sicheren Betrieb deiner Anlage.
Welche Materialien sind entscheidend?
Achte darauf, dass bei der Installation Qualitätsmaterial verwendet wurde. Das betrifft nicht nur die Erdungskabel selbst, sondern auch zusätzliche Sicherheitsfeatures wie Überspannungsableiter oder Blitzschutzleisten.
Sollte ich einen Fachmann konsultieren?
Wenn du keine Erfahrung mit Erdungs- oder Blitzschutzsystemen hast, ist es eine wirklich gute Idee, dieses Thema den Profis zu überlassen.
Sie können sicherstellen, dass die Erdung fachmännisch installiert wurde und dass die besten Schutzmethoden für deine Photovoltaikanlage verwendet werden.
Fazit: Photovoltaik-Anlagen erden
Wenn es um die Erdung einer Photovoltaikanlage (PV-Anlage) geht, gibt es eine Vielzahl von Begriffen und Ansätzen, die es schwierig machen können, die beste Vorgehensweise im Einzelfall zu bestimmen.
Im Allgemeinen ist es jedoch immer am besten, den Metallrahmen einer PV-Anlage mit einem Kupferdraht von 16 mm² (oder gleichwertiger Leitfähigkeit) direkt an der Haupterdungsschiene zu erden.
Das ist zwar nicht immer notwendig, aber in jedem Fall ausreichend. Die Rahmen der PV-Module müssen immer dann geerdet werden, wenn die Gefahr von übermäßigen kapazitiven Ableitströmen während des Betriebs besteht.
Es ist kein Fehler, die Rahmen des gesamten Systems zu erden, es ist sogar oft ratsam!
