Um Photovoltaikanlagen gewinnbringend einzusetzen, sind große Dachflächen mit geringer Neigung die beste Voraussetzung. Steigende Energiekosten machen Photovoltaikanlagen auf privaten, gewerblichen und öffentlichen Gebäuden immer attraktiver. Zugleich hat die Regierung ihre Klimaziele verschärft und will den Solarausbau beschleunigen. Und nicht zuletzt die geopolitische Lage hat den Handlungsdruck noch weiter erhöht. Um Installationen dauerhaft vor Blitzströmen und Überspannungen aller Art zu schützen, bietet Phoenix Contact ein breites Portfolio für Photovoltaik-Aufdachanlagen. Die installationsfertigen und sofort anschließbaren Generatoranschlusskästen (GAK) sind zuverlässige Systemlösungen, die den Wechselrichter unmittelbar vor den Gleichspannungseingängen schützen.
 

Um den Solarausbau zu beschleunigen, sollen auf deutschen Hausdächern und Freiflächen bis 2030 rund 200 Gigawatt (GW) Leistung installiert werden. In Zukunft werden daher alle geeigneten Dachflächen  für die Solarenergie genutzt – bei gewerblichen Neubauten verpflichtend, bei privaten Neubauten soll es die Regel werden. Die neue Solarpflicht regelt jedes Bundesland unterschiedlich über eigene Gesetze.

Bis Ende 2025 muss Deutschland nach Angaben des Bundesverbands Solarwirtschaft (BSW) die installierte Solarstromleistung verdoppeln, um die Klimaschutzziele zu erreichen. Der Absatz von Solarmodulen legte 2021 gegenüber dem Vorjahr um rund 10 % zu. Deutschland hat in diesem Jahr etwa 240.000 Solarstromanlagen mit einer Gesamtleistung von 5,3 GW neu installiert – so die vorläufige Bilanz des BSW (Bundesverband Solarwirtschaft e. V.). Zum Vergleich: 2020 wurden der Bundesnetzagentur 184.000 Photovoltaiksysteme mit einer Gesamtleistung von 4,8 GW neu gemeldet. Photovoltaikanlagen decken inzwischen rund 10 % des heimischen Stromverbrauchs. Nicht zuletzt der Ukraine-Krieg und die damit verbundenen Bemühungen Europas für mehr Unabhängigkeit bei der Energieversorgung im Zuge der Energiewende haben diesen Trend in 2022 weiter verstärkt und werden auch in 2023 den Solarausbau vorantreiben und beschleunigen.

Je weiter der Solarausbau voranschreitet, desto bedeutsamer wird auch die Frage nach der Absicherung dieser Anlagen. Sensible und kostenintensive Elemente einer PV-Anlage sind etwa Solarmodule und Wechselrichter. Um diese optimal vor Blitzeinschlägen und Überspannungen zu schützen, ist der Einsatz von Generatoranschlusskästen notwendig.

Normative Anforderungen an den Überspannungsschutz

Bei der Installation und Planung von Photo­voltaikanlagen gilt es, bestimmte Vorgaben einzuhalten. In Deutschland ist die Errichtung von PV-Anlagen in der DIN VDE 0100-712 beschrieben. Neben Punkten wie Absicherung und Leitungsführung definiert diese auch die Anforderungen an den Überspannungsschutz.

Allerdings beschreibt die Norm die erforderlichen Maßnahmen zum Überspannungsschutz nicht direkt. Im Hinblick auf die Notwendigkeit, die Auswahl und die Errichtung von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPDs) wird auf die Blitzschutznorm DIN EN 62305-3 Beiblatt 5 verwiesen.

Die DIN EN 62305-3 Beiblatt 5 wiederum verweist zur Ermittlung der Notwendigkeit von Überspannungsschutzmaßnahmen auf der Wechselspannungsseite auf die DIN VDE 0100-443. Nach den dort aufgestellten Kriterien ist der Überspannungsschutz auf der Wechselspannungsseite faktisch immer erforderlich. Entsprechend den Anforderungen der DIN VDE 0100-534 ist die notwendige SPD am Speisepunkt der Niederspannungsanlage zu errichten. Wenn der Wechselrichter weiter als 10 m (Leitungslänge) davon entfernt ist und zum Beispiel der Eigentümer, Betreiber oder die Versicherung den Schutz des Wechselrichters fordern, dann muss eine zweite Überspannungs-Schutzeinrichtung in unmittelbarer Nähe des AC-Ausgangs des Wechselrichters installiert werden.

Wenn der Schutz auf der AC-Seite des Wechselrichters erforderlich ist und der Schutz des Wechselrichters explizit sichergestellt werden soll, werden auch auf der DC-Seite SPDs benötigt. Diese gilt es, nach DIN EN 62305-3 Beiblatt 5 vorzugsweise am Gebäudeeintritt der DC-Leitungen zu installieren. Beträgt die Leitungslänge zwischen diesen SPDs und dem Wechselrichter mehr als 10 m, müssen noch weitere SPDs in unmittelbarer Nähe der DC-Eingänge des Wechselrichters errichtet werden.

Ein Ausnahmefall von der beschriebenen Regel ist, dass ein äußeres Blitzschutzsystem vorhanden ist und der erforderliche Trennungsabstand zur PV-Anlage nicht eingehalten wird. Dann sind die zusätzlichen SPDs in unmittelbarer Nähe des Wechselrichters auch bei Abständen unter 10 m zu errichten.

Die Anforderungsklasse der Überspannungs-Schutzeinrichtungen (Typ 1 oder Typ 2) hängt davon ab, ob das Gebäude eine Blitzschutzanlage oder eine Freileitungseinspeisung hat und ob bei vorhandenem Blitzschutzsystem der Trennungsabstand eingehalten wurde oder nicht. Die Vorgaben dazu sind in DIN EN 62305-3 Beiblatt 5 formuliert.
 

PV-Sets – Überspannungsschutz schnell und einfach installieren

Beim Überspannungsschutz von PV-Anlagen spielt der Typ des Wechselrichters eine entscheidende Rolle, um die passende Schutzbeschaltung zu ermitteln. Phoenix Contact bietet ein breites Spektrum der Generatoranschlusskästen an – die sogenannten PV-Sets.

Durch das maßgeschneiderte Portfolio von Phoenix Contact sparen Kunden Zeit beim Auswählen und Installieren des Überspannungsschutzgeräts. Alle Sets sind in staub- und strahlwassergeschützen Gehäusen (IP65) verbaut. Vollständig verdrahtete und geprüfte Photovoltaik-Sets ermöglichen eine schnelle Installation und Inbetriebnahme. Bei den PV-Sets können Anwender der Anschlusstechnik für einen wartungsfreien steckbaren Anschluss wählen. Wer sich für das bewährte Sunclix-System entscheidet, erhält immer alle notwendigen Feldstecker zum werkzeuglosen Konfektionieren der Leitungen. So lässt sich wertvolle Zeit bei der Installation der GAK sparen. Bei Kabelverschraubungen verdrahten Monteure Leiter mit Aderendhülsen ebenfalls werkzeuglos auf Push-in-Anschlussklemmen. Zusätzlich ist die Schaltgerätekombination normgerecht dank der Anwendung der DIN EN 61439. Phoenix Contact bietet je nach Wechselrichtertyp und Anzahl der Strings zusätzlich noch Feuerwehr-Notabschaltung bzw. Lasttrennschalter als auch Überspannungsschutz in einem Gerät. Über einen Not-Aus-Schalter ist eine Freischaltung der Photovoltaikanlage aus der Ferne möglich sowie optional ein Modul- und Leitungsschutz. Dies bietet somit größtmögliche Sicherheit im Wartungs- und Gefahrenfall. 

Bei Bedarf erstellt Phoenix Contact kundenspezifische Lösungen nach gewünschter Spezifikation und Projektmenge.