Die Erdung von PV-Modulen ist wichtig, um Leistungsverluste zu vermeiden und die 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 den Weg des geringsten Widerstands für den elektrischen Strom dar, was dazu beiträgt, die 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 Anlage und der Art des Gebäudes ab, auf dem die Anlage installiert wird.
Erdung PV-Gestell
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.
Erdung PV-Modulrahmen
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 Module erden sollte, ist, dass er die Installationsanweisungen des Herstellers befolgt. Einige Hersteller verlangen, dass ihre 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 Racks 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 Anlagen 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.
Wenn du diese Vorkehrungen triffst, kannst du dazu beitragen, dass dein Gebäude vor elektrischen Schäden geschützt ist.
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 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!
