Sicherheit in der PV-Feldinstallation
Richtige Auswahl und Auslegung der Installationskomponenten
Bei der Komponentenauswahl für PV-Systeme stehen PV-Module und Wechselrichter im Fokus - den Installationskomponenten wird oft nur wenig Beachtung geschenkt. Dabei schlummert dort ein hohes Risiko-, aber auch Effizienzpotenzial. Hier setzen die PV-Steckverbinder aus dem Sunclix-Programm an - die Anlage wird damit sicherer und wirtschaftlicher.
Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbHEine typische PV-Anlage besteht aus einer größeren Anzahl von PV-Modulen, die auf Gestellen oder Schienen montiert werden, einem oder mehreren Wechselrichtern, Schutz- und Überwachungseinrichtungen sowie Kommunikationsgeräten.
Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH
Grafik: Phoenix Contact Deutschland GmbHVerbindungstechnik wird oft unterschätzt
Zur Verbindung der aufgeführten Einzelkomponenten werden Leitungen und Verbindungstechnik benötigt. Hierbei erfolgt die Auslegung häufig nach Tabellen und Vorgaben der Planungs-Software. Um die Anfangsinvestition niedrig zu halten und das Angebot an den Endkunden attraktiv zu gestalten, werden die Leitungsquerschnitte minimal ausgelegt. Dass dadurch höhere Wärmeverluste in den Kabeln auftreten, wird dem Endkunden oft verschwiegen. Diese Verluste führen zu Ertragseinbußen, die sich über die Lebensdauer der Anlage zu sechsstelligen Beträgen addieren können. Ähnliches passiert bei der Verbindungstechnik. Auch hier entscheiden die Preise häufig über die Auswahl der Komponenten. Hier schlummert ein oft verkanntes Potenzial - sowohl im positiven Sinne bei der Verlust-Minimierung - als auch im negativen Sinne.
Pseudo-kompatible DC-Steckverbinder als Risiko
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (Fraunhofer ISE) in Freiburg hat zusammen mit dem TÜV Rheinland und weiteren Partnern hierzu wichtige Erkenntnisse gewonnen. In den Ergebnissen einer Risikoanalyse zu Brand- und Fehlerursachen in PV-Systemen taucht der DC-Steckverbinder gleich viermal auf den vorderen Rängen auf. Das höchste Risiko überhaupt stellt die Verwendung von DC-Steckern unterschiedlicher Hersteller dar. An dritter Stelle in der Gesamtauswertung steht das mängelbehaftete Anschließen von DC-Steckverbindern während der Installation mittels Crimpen. Auf weiteren Plätzen folgen fehlerhaftes Verrasten der DC-Steckverbinder sowie beschädigte Stecker. Für die PV-Installation bieten zahlreiche Hersteller DC-Steckverbinder an. Die meisten sind dabei so ausgeführt, dass sie sich mit dem wohl bekanntesten Vertreter des Schweizer Anbieters Multi-Contact - dem MC4-Stecker - verbinden lassen. Diese Angleichung des Stecker-Designs bezeichnen die Anbieter fälschlich als Kompatibilität: Kompatibel zum Quasi-Industriestandard oder MC4-kompatibel lauten die Werbebotschaften. Schaut man genauer hin, bringt diese Angleichung keinen Vorteil - das hat auch die oben erwähnte Projektgruppe herausgefunden. Sofern nicht alle Steckverbinder-Komponenten aufeinander abgestimmt sind, birgt die Anwendung unkalkulierbare Risiken. Unterschiedliche Metalloberflächen führen zu Korrosion, zu erhöhten Übergangswiderständen und somit letztlich zu Ertragsverlusten. Erwärmen sich die Stecker zu stark, kann es zum Ausfall der Anlage und sogar zu Bränden kommen. Aus Kunststoffen und Dichtungsmaterialien können Zusatzstoffe wie Weichmacher austreten, die wiederum die mechanische Stabilität anderer Kunststoffe beeinträchtigen können. Ähnliches gilt für Hilfsstoffe während der Metallteile- und Kunststofffertigung. Bereits nach kurzer Betriebszeit kommt es zu Versprödungen der Steckergehäuse und zu Brüchen. Der Berührschutz spannungsführender Teile ist dann nicht mehr gegeben.
Bilder: Phoenix Contact Deutschland GmbHNormenlage ist eindeutig
Während der Markt hier nur langsam lernt, haben die Normungsgremien längst Klarheit geschaffen. In nahezu allen internationalen PV-Märkten definieren UL 6703 und DIN EN 50521 die Anforderungen an PV-Steckverbinder. Die Dokumente legen fest, dass nur Stecker-Kombinationen berücksichtigt werden, die im Zuge der Zertifizierung miteinander getestet wurden. Werden Stecker unterschiedlicher Hersteller miteinander gekoppelt, erlischt das Zertifikat. Gleiches gilt für die Verkaufs- und Garantiebedingungen der Hersteller. Die Kombination eigener Stecker mit denen fremder Hersteller führt zu Gewährleistungs- und Haftungsausschluss. In Märkten wie z.B. Frankreich, Australien oder Jordanien geben sogar die Förder- und Einspeise-Richtlinien vor, dass bei der PV-Installation ausschließlich Stecker gleicher Hersteller miteinander gekoppelt werden dürfen. Die Risiken und Ertragsverluste für Investoren, Projektierer, Betreiber und Versicherer lassen sich auf einfache Weise minimieren - wenn als DC-Steckverbinder ein Fabrikat mit einem einzigartigem Steckgesicht zum Einsatz kommt, wie die PV-Steckverbinder aus dem Sunclix-Programm von Phoenix Contact. Der patentierte Verriegelungsmechanismus erschwert anderen Herstellern das Kopieren des Steckgesichtes. Diesen Vorteil nutzen bereits zahlreiche internationale Wechselrichter- und Gerätehersteller. Auch bei Anbietern von PV-Modulen lohnt es sich nachzufragen, ob ihre Produkte mit Sunclix-Steckverbindern ausgestattet sind. Andernfalls kann hier mit wenig Aufwand ergänzt werden.
Bilder: Phoenix Contact Deutschland GmbHSichere Verbindung ohne Crimpen
Riskant ist auch der Anschluss der Stecker an die Leitungen im Feld mittels Crimpen - wenn etwa ungeeignete Werkzeuge eingesetzt werden oder wenn die Handwerker nicht ausreichend geschult wurden. Auch hier bieten die Sunclix-Steckverbinder eine sichere Alternative. Mit der Federkraft-Anschlusstechnik lassen sich die Leitungen ohne Spezialwerkzeug und mit einer extrem geringen Fehleranfälligkeit anschließen - der Handwerker hat den Anschlussvorgang jederzeit im Blick. Das Verfahren erzeugt zuverlässige elektrische Verbindungen mit dauerhaft niedrigen Übergangswiderständen.
Fazit
Bei der Planung und Auslegung von PV-Anlagen sollte das Thema elektrische Installations- und Verbindungstechnik mit besonderer Aufmerksamkeit behandelt werden. Die Risiken von Ertragseinbußen, Anlagenausfällen und Totalverlusten der eingesetzten Investition sind hier besonders hoch. Eine geringfügig höhere Anfangsinvestition für den Einsatz hochwertiger Komponenten zahlt sich für den Endkunden bereits nach kurzer Betriebsdauer aus.
Kleine Ursache - große (finanzielle) Auswirkung
Ein hochwertiges DC-Steckverbinderpärchen für die PV-Installation hat üblicherweise einen Übergangswiderstand von weniger als 0,5mOhm. Durch ungeeignete Materialkombinationen oder undichte Steckergehäuse kommt es zu Korrosion und somit zu erhöhten Übergangswiderständen.
Bei der Komponentenauswahl für PV-Systeme stehen PV-Module und Wechselrichter im Fokus - den Installationskomponenten wird oft nur wenig Beachtung geschenkt. Dabei schlummert dort ein hohes Risiko-, aber auch Effizienzpotenzial. Hier setzen die PV-Steckverbinder aus dem Sunclix-Programm an - die Anlage wird damit sicherer und wirtschaftlicher.
Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbHEine typische PV-Anlage besteht aus einer größeren Anzahl von PV-Modulen, die auf Gestellen oder Schienen montiert werden, einem oder mehreren Wechselrichtern, Schutz- und Überwachungseinrichtungen sowie Kommunikationsgeräten.Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH
Phoenix Contact GmbH & Co. KG
Dieser Artikel erschien in GEBÄUDEDIGITAL 3 2014 - 13.05.14.Für weitere Artikel besuchen Sie www.gebaeudedigital.de
