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[Eaton Bussmann PV Sicherungen]

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Welche Sicherungsgrößen benötigen Sie für Ihre Solaranlage?

Die Wahl der richtigen Sicherungsgröße für Ihre Photovoltaikanlage ist entscheidend, um Solarmodule, elektrische Leitungen und angeschlossene Geräte zuverlässig zu schützen. Ganz gleich, ob Sie eine kleine Solaranlage für ein Wohnmobil, eine netzunabhängige Photovoltaikanlage oder eine größere Anlage auf einem Wohngebäude installieren: Die richtige Dimensionierung der Sicherungen hilft, elektrische Fehler, Überhitzung und mögliche Brandgefahren zu vermeiden.

Allerdings benötigt nicht jede Photovoltaikanlage eine eigene Sicherung für jedes Solarmodul. Die Anzahl der parallel geschalteten Module beziehungsweise Modulstränge, deren Kurzschlussstrom und der maximal zulässige Serien-Sicherungswert bestimmen, ob zusätzliche Überstromschutzeinrichtungen erforderlich sind.

Doch welche Sicherungsgröße benötigen Sie für Ihre Solaranlage? In diesem Ratgeber erfahren Sie, wie Sie die passende Sicherung für Ihre Photovoltaikanlage ermitteln, wann Sicherungen notwendig sind und an welchen Stellen sie installiert werden sollten.

Warum benötigen Photovoltaikanlagen Sicherungen?

Solarmodule erzeugen Gleichstrom (DC). Werden mehrere Module miteinander verbunden, kann sich der verfügbare elektrische Strom erhöhen. Das gilt insbesondere für parallel geschaltete Solarmodule.

Wenn ein Solarmodul einen internen Fehler oder Kurzschluss entwickelt, kann Strom aus den anderen parallel angeschlossenen Modulen zurück in das defekte Modul fließen. Dieser zusätzliche Strom kann die zulässige Belastbarkeit des Moduls überschreiten und interne Bauteile, Kabel und Steckverbindungen beschädigen.

Ohne geeigneten Überstromschutz kann ein zu hoher Strom folgende Probleme verursachen:

• Überhitzung elektrischer Leitungen und Anschlüsse.

• Beschädigung von Solarzellen und internen Modulverbindungen.

• Ausfall von Bypass-Dioden und anderen Bauteilen.

• Schäden an angeschlossenen elektrischen Geräten.

• Erhöhte Brandgefahr.

Solar-Sicherungen sind dafür vorgesehen, einen zu hohen Stromfluss zu unterbrechen, bevor schwerwiegende Schäden entstehen. Sie können fehlerhafte Stromkreise isolieren und ermöglichen es unter geeigneten Systembedingungen, dass die übrigen Teile der Photovoltaikanlage weiterhin funktionieren.

Wann benötigt eine Solaranlage Sicherungen?

Ob Ihre Photovoltaikanlage Sicherungen benötigt, hängt hauptsächlich von der Verschaltung der Solarmodule und dem möglichen Rückstrom ab, der bei einem Fehler durch ein einzelnes Modul oder einen Modulstrang fließen könnte.

Zwei wichtige technische Angaben sollten Sie dabei besonders beachten.

1. Kurzschlussstrom des Solarmoduls (Isc)

Der Kurzschlussstrom, auf dem Typenschild und im Datenblatt häufig mit Isc angegeben, beschreibt den Strom, den ein Solarmodul unter festgelegten Kurzschlussbedingungen erzeugt.

Bei einer Parallelschaltung werden die Kurzschlussströme der einzelnen Module beziehungsweise Strings addiert.

Beispielsweise erzeugen drei Module mit einem Kurzschlussstrom von jeweils 10,2 Ampere zusammen:

10,2 A × 3 = 30,6 A

2. Maximal zulässiger Serien-Sicherungswert

Der maximale Serien-Sicherungswert wird vom Modulhersteller im technischen Datenblatt angegeben. Er beschreibt den maximal zulässigen Nennstrom der vorgeschriebenen Überstromschutzeinrichtung zum Schutz des Moduls beziehungsweise des Modulstrangs.

Beispielsweise sollte ein Solarmodul mit einem maximalen Serien-Sicherungswert von 15 Ampere nicht mit einer Sicherung geschützt werden, deren Nennstrom diesen Wert überschreitet.

Der Vergleich dieser beiden technischen Angaben hilft bei der Beurteilung, ob eine individuelle Strangsicherung erforderlich ist.

Nach den einschlägigen Anforderungen für Photovoltaikanlagen darf auf einen Überstromschutz nur dann verzichtet werden, wenn die Leitungen ausreichend dimensioniert sind und der mögliche Strom aus allen Quellen die zulässigen Schutzwerte der angeschlossenen Komponenten nicht überschreitet.

Sind diese Voraussetzungen nicht erfüllt, ist ein geeigneter Überstromschutz erforderlich.

Wie berechnet man die richtige Sicherungsgröße für eine Solaranlage?

Bei der Auswahl der richtigen Sicherungsgröße reicht es nicht aus, einfach die Sicherung anhand der Gesamtleistung Ihrer Solarmodule zu bestimmen.

Sie müssen die elektrischen Daten der Module, die Anzahl der parallel geschalteten Strings, die Belastbarkeit der Leitungen und die geltenden elektrotechnischen Vorschriften berücksichtigen.

Die folgenden Schritte helfen Ihnen bei der Dimensionierung.

Schritt 1: Prüfen Sie die technischen Daten Ihrer Solarmodule

Beginnen Sie mit dem technischen Datenblatt oder dem Typenschild der Solarmodule.

Achten Sie insbesondere auf folgende Angaben:

• Kurzschlussstrom (Isc).

• Strom bei maximaler Leistung (Imp).

• Maximal zulässiger Serien-Sicherungswert.

• Maximale Systemspannung.

• Temperatur- und Betriebsbedingungen.

Diese Werte liefern die notwendigen Informationen, um den Strombedarf des Stromkreises zu berechnen und einen geeigneten Überstromschutz auszuwählen.

Schritt 2: Ermitteln Sie die Verschaltung Ihrer Solarmodule

Solarmodule können in Reihe, parallel oder in einer Kombination aus beiden Varianten miteinander verbunden werden.

Die Art der Verschaltung hat einen erheblichen Einfluss auf den Stromfluss innerhalb Ihrer Photovoltaikanlage.

Solarmodule in Reihenschaltung

Werden mehrere Solarmodule in Reihe geschaltet, addieren sich ihre Spannungen. Der Strom bleibt dagegen ungefähr gleich.

Beispielsweise liefern drei Solarmodule mit einem Betriebsstrom von jeweils 9,8 Ampere in einer Reihenschaltung weiterhin ungefähr 9,8 Ampere.

Das bedeutet: Durch zusätzliche Module in einer Reihenschaltung erhöht sich nicht automatisch der verfügbare Strom.

Solarmodule in Parallelschaltung

Bei einer Parallelschaltung werden die Ströme der einzelnen Solarmodule addiert, während die Spannung ungefähr gleich bleibt.

Beispielsweise ergeben drei Solarmodule mit einem Kurzschlussstrom von jeweils 10,2 Ampere einen gemeinsamen Kurzschlussstrom von 30,6 Ampere.

Diese Erhöhung des verfügbaren Stroms ist besonders wichtig, da bei einem Fehler Strom aus den anderen parallel geschalteten Strings in einen defekten String zurückfließen kann.

Schritt 3: Berechnen Sie den gesamten Kurzschlussstrom

Um den gesamten Kurzschlussstrom einer parallel geschalteten Solaranlage zu berechnen, multiplizieren Sie den Kurzschlussstrom eines Moduls mit der Anzahl der parallel geschalteten Module beziehungsweise Strings. Dies gilt für identische Module unter vergleichbaren Prüfbedingungen.

Beispiel:

• Anzahl parallel geschalteter Module: 3.

• Kurzschlussstrom pro Modul: 10,2 A.

• Gesamter Kurzschlussstrom: 30,6 A.

Das Ergebnis hilft Ihnen zu beurteilen, ob der mögliche Rückstrom den maximal zulässigen Sicherungswert eines einzelnen Moduls überschreiten kann.

Bei einer vollständigen Anlagenberechnung müssen zusätzlich die vorgeschriebenen Auslegungsfaktoren und weitere mögliche Stromquellen berücksichtigt werden.

Schritt 4: Vergleichen Sie den Strom mit dem maximalen Serien-Sicherungswert

Angenommen, jedes Solarmodul besitzt einen maximal zulässigen Serien-Sicherungswert von 15 Ampere.

Bei drei parallel geschalteten Modulen beträgt der gesamte Kurzschlussstrom 30,6 Ampere.

Entwickelt eines der Module einen internen Kurzschluss, können die beiden anderen Module theoretisch folgenden Strom liefern:

10,2 A × 2 = 20,4 A

Dieser mögliche Rückstrom kann den zulässigen Schutzwert des defekten Moduls überschreiten.

Eine individuelle Überstromschutzeinrichtung für jeden Modulstrang ist deshalb erforderlich, wenn die geltenden elektrotechnischen Vorschriften und die technischen Angaben des Modulherstellers dies vorsehen.

Schritt 5: Wählen Sie die passende Sicherungsgröße

Sobald feststeht, dass Sicherungen erforderlich sind, müssen Sie den richtigen Sicherungsnennstrom bestimmen.

Die Sicherung muss für den berechneten Strom des Stromkreises geeignet sein und gleichzeitig innerhalb des maximal zulässigen Serien-Sicherungswertes des Modulherstellers liegen.

Darüber hinaus muss sie mit der zulässigen Strombelastbarkeit der verwendeten Leitungen und den geltenden elektrotechnischen Vorschriften abgestimmt sein.

In Photovoltaikanlagen werden häufig spezielle gPV-Sicherungen verwendet, die für Gleichstromanwendungen in Solaranlagen ausgelegt sind.

Bei der Auswahl sollten Sie folgende Eigenschaften berücksichtigen:

• Nennstrom in Ampere.

• Nennspannung für Gleichstrom.

• DC-Ausschaltvermögen.

• Zeit-Strom-Kennlinie.

• Temperaturabhängige Leistungsreduzierung.

• Kompatibilität mit dem Sicherungshalter.

• Maximal zulässiger Serien-Sicherungswert des Solarmoduls.

Gehen Sie nicht automatisch davon aus, dass eine 15-A-Sicherung geeignet ist, nur weil der maximale Serien-Sicherungswert des Moduls 15 Ampere beträgt. Die tatsächliche Auswahl muss sämtliche Anforderungen an den Überstromschutz erfüllen.

Was passiert, wenn eine Solaranlage keine Sicherungen besitzt?

Betrachten wir eine Photovoltaikanlage mit drei parallel geschalteten Solarmodulen. Jedes Modul besitzt einen Kurzschlussstrom von 10,2 Ampere.

Wenn eines der Module einen internen Kurzschluss entwickelt, können die beiden anderen Module Strom in das defekte Modul zurückspeisen.

Der mögliche Rückstrom beträgt unter den angenommenen Bedingungen ungefähr 20,4 Ampere.

Besitzt das defekte Modul einen maximalen Serien-Sicherungswert von 15 Ampere, kann dieser Strom eine erhebliche Belastung darstellen.

Ein zu hoher Strom kann die interne Verdrahtung, Steckverbindungen und weitere elektrische Bauteile des Moduls beschädigen.

Richtig dimensionierte Strangsicherungen können diesen Rückstrom unterbrechen, sobald er die entsprechenden Auslösebedingungen der Sicherung erfüllt.

Dadurch wird der fehlerhafte Stromkreis isoliert und das Risiko von Überhitzung und elektrischen Schäden reduziert.

Warum benötigen manche Photovoltaikanlagen keine einzelnen Strangsicherungen?

Nicht jede Photovoltaikanlage benötigt eine separate Sicherung für jedes Modul oder jeden String.

Betrachten wir eine Anlage mit drei identischen 200-W-Solarmodulen, die in Reihe geschaltet sind.

Jedes Modul besitzt folgende technische Eigenschaften:

• Kurzschlussstrom: 10,2 A.

• Betriebsstrom: 9,8 A.

• Maximaler Serien-Sicherungswert: 15 A.

Da die Module in Reihe geschaltet sind, bleibt der Strom ungefähr bei 10,2 Ampere und erhöht sich nicht auf 30,6 Ampere.

Wenn ein Modul einen internen Fehler entwickelt, kann der verfügbare Rückstrom aus den anderen Modulen weiterhin innerhalb der zulässigen Belastungsgrenzen liegen.

Unter diesen Voraussetzungen bieten einzelne Strangsicherungen möglicherweise keinen zusätzlichen Überstromschutz und können entbehrlich sein, sofern die geltenden normativen Anforderungen erfüllt sind.

Das bedeutet allerdings nicht, dass die gesamte Photovoltaikanlage ohne elektrische Schutzmaßnahmen betrieben werden kann.

Leitungen, Batteriespeicher, Laderegler, Wechselrichter und weitere Anlagenkomponenten können separate Überstromschutzeinrichtungen benötigen.

Jeder Stromkreis muss deshalb einzeln bewertet werden.

Wo sollten Sicherungen in einer Photovoltaikanlage installiert werden?

Wenn einzelne Strangsicherungen erforderlich sind, werden sie üblicherweise in die positiven Leitungen der einzelnen Modulstränge eingesetzt, bevor diese in einem Generatoranschlusskasten oder an einem gemeinsamen Anschlusspunkt zusammengeführt werden.

Dadurch kann ein fehlerhafter String isoliert werden, ohne dass die übrigen Strings zwangsläufig abgeschaltet werden müssen.

Typische Bereiche, in denen Sicherungen berücksichtigt werden sollten, sind:

Einzelne Solarstränge

Jeder parallel geschaltete String kann eine eigene Überstromschutzeinrichtung benötigen, um einen übermäßigen Rückstrom aus anderen Strings zu verhindern.

Generatoranschlusskästen

Ein Generatoranschlusskasten (GAK) führt mehrere Solarstränge zusammen. Häufig enthält er einzelne Strangsicherungen sowie weitere elektrische Schutzkomponenten.

Batterieanschlüsse

Batteriestromkreise benötigen geeignete Überstromschutzeinrichtungen, da Batteriespeicher sehr hohe Fehlerströme liefern können.

Die Dimensionierung der Batteriesicherungen muss unabhängig von der Sicherungsgröße der Solarmodulstränge erfolgen.

Wechselrichteranschlüsse

Abhängig vom Anlagenaufbau und den technischen Anforderungen des Wechselrichters können zusätzliche Schutzmaßnahmen auf der Gleichstrom- und Wechselstromseite erforderlich sein.

Die genaue Anordnung der Sicherungen richtet sich nach dem elektrischen Anlagenkonzept und den geltenden Installationsvorschriften.

Wie wählen Sie die richtige DC-Sicherung für Ihre Solaranlage aus?

Bei der Auswahl einer Sicherung reicht es nicht aus, lediglich den Nennstrom an den erwarteten Betriebsstrom anzupassen.

Vor der Installation sollten Sie mehrere wichtige Faktoren berücksichtigen.

1. Strombelastbarkeit

Der Nennstrom der Sicherung muss zum maximal berechneten Strom des Stromkreises passen.

Gleichzeitig darf er den maximal zulässigen Schutzwert des Modulherstellers nicht überschreiten.

Auch die zulässige Strombelastbarkeit der verwendeten Kabel muss berücksichtigt werden.

2. Spannungsfestigkeit

Photovoltaikanlagen können insbesondere bei größeren Anlagen mit relativ hohen Gleichspannungen betrieben werden.

Die Sicherung muss deshalb für eine Gleichspannung ausgelegt sein, die mindestens der maximal möglichen Systemspannung unter den maßgeblichen Auslegungsbedingungen entspricht.

Gehen Sie niemals davon aus, dass eine Sicherung für Wechselstrom automatisch auch für eine Photovoltaikanlage mit Gleichstrom geeignet ist.

3. Ausschaltvermögen

Das Ausschaltvermögen beschreibt den maximalen Fehlerstrom, den eine Sicherung bei einer bestimmten Spannung sicher unterbrechen kann.

Photovoltaikanlagen, insbesondere Systeme mit Batteriespeichern, können erhebliche Fehlerströme erzeugen.

Die Sicherung muss deshalb über ein ausreichendes DC-Ausschaltvermögen für den am Installationsort möglichen Kurzschlussstrom verfügen.

4. Sicherungstyp

Für Photovoltaikanlagen werden häufig spezielle gPV-Sicherungen eingesetzt.

Diese Sicherungen sind für die besonderen elektrischen Eigenschaften von Photovoltaik-Gleichstromkreisen ausgelegt.

Dazu gehören unter anderem die vergleichsweise geringen Stromreserven zwischen normalem Betriebsstrom und Kurzschlussstrom sowie die besonderen Anforderungen beim sicheren Unterbrechen von Gleichstrom.

Die Verwendung eines ungeeigneten Sicherungstyps kann die Schutzfunktion der gesamten Anlage beeinträchtigen.

5. Umgebungsbedingungen

Temperatur, Belüftung des Gehäuses und Installationsort können die Leistungsfähigkeit einer Sicherung beeinflussen.

Hohe Umgebungstemperaturen können eine Reduzierung des zulässigen Sicherungsnennstroms erforderlich machen.

Beachten Sie deshalb immer die technischen Angaben des Sicherungsherstellers sowie die Kompatibilität zwischen Sicherung und Sicherungshalter.

Häufige Fehler bei der Auswahl von Solarsicherungen

Eine falsche Sicherungsdimensionierung kann die Schutzwirkung einer ansonsten gut geplanten Photovoltaikanlage erheblich reduzieren.

Zu den häufigsten Fehlern gehören:

• Auswahl einer Sicherung ausschließlich anhand der Leistung des Solarmoduls.

• Nichtbeachtung des maximal zulässigen Serien-Sicherungswertes.

• Übersehen der Stromerhöhung bei parallel geschalteten Modulen.

• Verwendung einer Sicherung mit unzureichender DC-Spannungsfestigkeit.

• Einsatz einer ausschließlich für Wechselstrom geeigneten Sicherung in einem Gleichstromkreis.

• Unzureichendes Ausschaltvermögen der Sicherung.

• Nichtberücksichtigung der Kabelbelastbarkeit und temperaturbedingter Reduktionsfaktoren.

• Verwendung derselben Sicherungsgröße für Solarstränge und Batteriespeicher.

• Annahme, dass jede Photovoltaikanlage einzelne Modul- oder Strangsicherungen benötigt.

Wenn Sie diese Fehler vermeiden, können Sie sicherstellen, dass Ihre Photovoltaikanlage über einen geeigneten Schutz gegen unzulässige Überströme verfügt.

Häufig gestellte Fragen zu Sicherungsgrößen für Photovoltaikanlagen

Welche Sicherungsgröße benötige ich für ein 100-W-Solarmodul?

Die passende Sicherungsgröße für ein 100-W-Solarmodul hängt von seinen technischen Eigenschaften ab. Besonders wichtig sind der Kurzschlussstrom und der maximal zulässige Serien-Sicherungswert.

Die Leistung des Solarmoduls allein reicht nicht aus, um die richtige Sicherungsgröße zu bestimmen.

Prüfen Sie deshalb immer das technische Datenblatt des Herstellers und dimensionieren Sie den Überstromschutz entsprechend den geltenden elektrotechnischen Vorschriften.

Benötige ich für jedes Solarmodul eine eigene Sicherung?

Nein, nicht unbedingt.

Einzelne Modul- oder Strangsicherungen sind insbesondere dann erforderlich, wenn der mögliche Rückstrom aus anderen parallel geschalteten Strings den zulässigen Schutzwert eines Moduls überschreiten kann.

Bei bestimmten in Reihe geschalteten Photovoltaikanlagen kann auf einzelne Strangsicherungen verzichtet werden, sofern die entsprechenden normativen Voraussetzungen erfüllt sind.

Benötigen in Reihe geschaltete Solarmodule Sicherungen?

Bei einer Reihenschaltung fließt durch alle Solarmodule ungefähr derselbe Strom.

Deshalb erhöht sich der verfügbare Strom durch zusätzliche Module in einer Reihenschaltung nicht auf dieselbe Weise wie bei einer Parallelschaltung.

Ob ein Überstromschutz erforderlich ist, muss jedoch immer anhand des vollständigen Anlagenaufbaus und der geltenden elektrotechnischen Anforderungen beurteilt werden.

Was bedeutet der maximale Serien-Sicherungswert?

Der maximale Serien-Sicherungswert bezeichnet den höchsten zulässigen Nennstrom der vom Modulhersteller vorgesehenen Überstromschutzeinrichtung.

Dieser Wert hilft dabei, übermäßige Ströme zu verhindern, die interne Bauteile, Leitungen und Anschlüsse des Solarmoduls beschädigen könnten.

Kann ich eine normale Sicherung für ein Solarmodul verwenden?

Eine Sicherung in einem Photovoltaik-Gleichstromkreis muss über eine geeignete DC-Spannungsfestigkeit, ein ausreichendes Ausschaltvermögen sowie passende Strom- und Auslöseeigenschaften verfügen.

Hierfür werden häufig speziell entwickelte gPV-Sicherungen verwendet.

Eine herkömmliche Sicherung sollte nur dann eingesetzt werden, wenn sie ausdrücklich für die jeweilige Anwendung geeignet und entsprechend zugelassen ist.

Müssen sowohl die positiven als auch die negativen Solarleitungen abgesichert werden?

Die erforderliche Sicherungsanordnung hängt von der Erdungskonfiguration, der Leiteranordnung und den geltenden elektrotechnischen Vorschriften ab.

Bei vielen üblichen Photovoltaik-Stringanlagen wird der Überstromschutz im positiven Leiter installiert. Bei anderen Systemkonfigurationen können zusätzliche oder abweichende Schutzmaßnahmen erforderlich sein.

Beachten Sie immer die Herstellerangaben und die geltenden Installationsvorschriften.

Fazit: Die richtige Sicherungsgröße für Ihre Photovoltaikanlage auswählen

Die richtige Dimensionierung von Sicherungen ist ein wichtiger Bestandteil der Planung einer sicheren und zuverlässigen Photovoltaikanlage.

Zu den wichtigsten Faktoren gehören der Kurzschlussstrom der Solarmodule, der maximal zulässige Serien-Sicherungswert, die Anzahl der parallel geschalteten Strings, die Strombelastbarkeit der Leitungen und die maximale Systemspannung.

Denken Sie daran, dass Parallelschaltungen den verfügbaren Strom erhöhen. Dadurch können bei einem Fehler Rückströme entstehen, die ein beschädigtes Solarmodul gefährden. Richtig dimensionierte Strangsicherungen bieten Schutz, wenn die technischen und normativen Voraussetzungen dies erfordern.

Allerdings können unnötig installierte Sicherungen zusätzliche elektrische Verbindungsstellen schaffen und Fehlauslösungen verursachen, ohne den tatsächlichen Schutz der Anlage zu verbessern.

Berechnen Sie deshalb immer die erforderliche Sicherungsgröße, anstatt sich ausschließlich auf einen Standardwert oder die Wattzahl Ihrer Solarmodule zu verlassen.

Achten Sie außerdem auf eine ausreichende DC-Spannungsfestigkeit, ein geeignetes Ausschaltvermögen und die passenden Stromkennwerte.

Beachten Sie abschließend die für Ihre Installation geltenden elektrotechnischen Vorschriften und lassen Sie die Anlage von einer qualifizierten Elektrofachkraft planen, prüfen und installieren.

Eine sorgfältige Auswahl der Sicherungen schützt Ihre Solarmodule, elektrischen Geräte und Leitungen und trägt zu einem sicheren und effizienten Betrieb Ihrer Photovoltaikanlage bei.