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Steckerfertige Photovoltaikanlagen

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Besteht ausreichender Schutz vor Überspannung und Kabelbrand?
Besteht ausreichender Schutz vor Überspannung und Kabelbrand? (Bildquelle: Thinkstock)

Sog. Mini-Photovoltaikanlagen, die an die Steckdose angeschlossen werden, haben eine Diskussion ausgelöst. Die Anlagen bestehen aus einem Modul, Gestell und Mikrowechselrichter. Durch die kleinen Einspeiseanlagen besteht erhöhte Gefahr durch Brand und elektrischen Schlag.

Leider durfte uns aus Datenschutzgründen kein aktuelles Verfahren genannt werden, über das wir hier konkret hätten berichten können – Ergebnisse werden also erst in einigen Jahren veröffentlicht. Deshalb zitieren wir hier sowohl die klassischen Bedenkenträger der Elektrotechnik als auch die Anbieter sowie Behörden und Energieversorger, wenn diese etwas in diesem Bereich veröffentlicht haben.

Gefahren der Anlagen

Durch die kleinen Einspeiseanlagen kann es theoretisch zu einer örtlichen Überlastung des hausinternen Stromverteilnetzes kommen mit Brandgefahren durch Überlastung des Leitungsnetzes und der Gefahr des elektrischen Schlags.

Zu den Brandgefahren ist hinzuzufügen, dass diese Anlagen, die an Endkunden oft steckerfertig geliefert werden, zumeist nur Leistungen von bis zu 200 Wp (W im Fall der optimalen Sonneneinstrahlung, deshalb der Index für Spitze (Peak)) bzw. eben bis zu 1 A zusätzlich einbringen. Und die Stromverteilanlagen, die zumeist für 16 A ausgelegt sind, dürften das verkraften können. Der Sonderfall, dass mehrere Anlagen parallel geschaltet werden, wird als unwahrscheinlich ausgeschlossen – die Anleitungen und die Anbieter geben zumeist eine Obergrenze von drei Anlagen vor.

Eine weitere Fehlermöglichkeit im Fehlerfall wäre der elektrische Schlag, weil z.B. ein RCD oder einfach die Überstromschutzeinrichtung nicht passend abschaltet und/oder weiter eingespeist wird. Dies ist unwahrscheinlich, weil angeblich die verwendeten Umrichter auf ein 50-Hz-Signal (Stromnetz) angewiesen und nicht für autarke Anlagen geeignet sind. Dazu werden meist Zertifizierungen nach unbekannter Prüfgrundlage, aber von bekannten Prüfstellen herangezogen.
Wer genauer in die Produktbeschreibungen hineinliest, wird Sätze finden wie: „Beachten Sie die regionalen Rechtsvorschriften und die Anschlussbedingungen des Netzbetreibers und die sich daraus ergebenden Beschränkungen.“
Die Anbieter ziehen Aussagen heran, die mit elektrotechnischer Sicherheit nichts zu tun haben, z.B. der Clearingstelle EEG. Diese hat eine Aussage veröffentlicht, dass aus ihrer Sicht dem Anschluss dieser Anlagen bis maximal etwa 3,6 kWp aus Sicht des EEG 2012 über die Steckdose an das Hausnetz nichts entgegensteht.

Oft wird verschwiegen, dass die Clearingstelle EEG keine Aussage zur Sicherheit getroffen hat und sogar darauf hinwies, dass möglicherweise andere Gesetze oder Regelungen dem Anschluss an der Steckdose entgegenstehen.
Manchmal findet sich auch der Hinweis „der Anschluss ist mit dem Netzbetreiber abzustimmen und sollte nur mithilfe von Fachbetrieben erfolgen“. Hinter diesen unscheinbaren Worten steckt das Problem, dass eine häusliche Stromverteilanlage nie als Stromerzeugungsanlage geplant war und entsprechend viele Einsatzoptionen nicht beachtet werden mussten. Deshalb werden auch klassische Photovoltaikanlagen nur von zugelassenen Elektrounternehmen angeschlossen.
Wenn der Photovoltaikstrom ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden soll, müssen grundsätzlich die technischen Vorgaben des § 6 Abs. 2 Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) 2012 eingehalten werden. Das heißt, dass diese Anlagen mit einer technischen Einrichtung ausgestattet werden müssen, damit der Netzbetreiber jederzeit die Einspeiseleistung bei Netzüberlastung ferngesteuert reduzieren oder am Verknüpfungspunkt mit dem Netz die Einspeiseleistung auf 70 % der installierten Leistung begrenzen kann.

Beispiel: „Technische Hinweise für Einspeiser elektrischer Energie aus Photovoltaikanlagen in das Versorgungsnetz“

Hier zitieren wir aus den Vorgaben der Stadtwerke Ettlingen bei Karlsruhe, das dürfte aber für andere Stadtwerke und EVU genauso gelten:
Eigenerzeugungsanlagen sind unter Beachtung der jeweils gültigen Bestimmungen und Vorschriften so zu errichten und zu betreiben, dass sie für den Parallelbetrieb mit dem Niederspannungsnetz des Verteilnetzbetreibers (VNB) geeignet sind und unzulässige Rückwirkungen auf das Netz oder andere Kundenanlagen ausgeschlossen werden. Dazu gehört u.a. auch, dass die vereinbarte maximale Einspeiseleistung nicht überschritten wird.

Für die Errichtung und den Betrieb der elektrischen Anlage sind einzuhalten:

  • die jeweils gültigen gesetzlichen und behördlichen Vorschriften
  • die gültigen DIN-Normen und DIN-VDE-Normen, insbesondere die europäisch harmonisierte DIN VDE 0100-551
  • die Arbeitsschutz- und Unfallverhütungsvorschriften der zuständigen Berufsgenossenschaften
  • die Bestimmungen und Richtlinien des VNB, insbesondere die Technischen Anschlussbedingungen (TAB)

Errichtung und Anschluss der Eigenerzeugungsanlage an das Niederspannungsnetz sind von einem eingetragenen Installateur vorzunehmen!
Der Anschluss an das Netz ist im Einzelnen mit dem VNB abzustimmen. Der VNB kann Änderungen und Ergänzungen an zu errichtenden oder bestehenden Anlagen verlangen, soweit dies aus Gründen der sicheren und störungsfreien Versorgung – insbesondere auch im Hinblick auf die Erfordernisse des Verteilnetzbetreibers – notwendig ist.

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Aussagen des VDE und von Anbietern solcher Anlagen

Laut Elektrotechnik-Verband VDE kann der Einsatz von Plug-in-Systemen zu Überlastungen des Stromkreises und zu Bränden führen. Diese Aussage des VDE ist für die Anbieter nicht nachvollziehbar und laut André Steinau von GP JOULE, Hersteller des Plug-in-Solarmoduls miniJOULE „reine Panikmache“.

Das steckerfertige Photovoltaiksystem ist seit 2011 weltweit im Einsatz und TÜV-geprüft und soll ausreichenden Schutz vor Überspannung und Kabelbrand bieten.
Bei ordnungsgemäßer Auslegung sind Außensteckdosen in Europa mit einer 16-A-Sicherung einzeln abgesichert. Dadurch wird sichergestellt, dass kein weiterer Verbraucher dazwischen in Betrieb genommen wird und es zur Überlastung der Leitung kommen kann. Ein steckerfertiges PV-Modul hat weniger als 200 Watt und produziert unter optimalen Sonnenbedingungen weniger als 1 A Maximalstrom. Solange alle Herstellerangaben beim Anschluss eingehalten werden, ist bei dieser Leistung eine Brandgefahr ausgeschlossen – so eine typische Aussage eines Herstellers, die wir weiter auswerten: „Auch bei einem Stromausfall kann nichts passieren: Der Wechselrichter benötigt eine Gegenspannung – also das öffentliche Netz, um funktionieren zu können. Das heißt, wenn der Stecker gezogen wird oder das Netz durch Stromausfall oder eine Sicherungsabschaltung nicht mehr anliegt, dann schaltet sich der Wechselrichter normkonform im Bruchteil einer Sekunde unverzüglich aus und arbeitet nicht. Er kann also auch nicht einspeisen. Erst beim erneuten Vorhandensein der Netzspannung fängt das Modul nach kurzer Wartezeit und internen Sicherheitstests wieder an, Strom zu produzieren.“

Wer jedoch mehr als drei Module anschließen möchte – so viele darf jedermann beispielsweise in Holland genehmigungsfrei in die Steckdose stecken –, sollte einen Fachmann hinzuziehen. Dann sollte ein Elektriker einen Netz- und Anlagenschutz an der Hausverteilung installieren.
Wegen der deutschen Diskussionen haben die Hersteller teilweise schon eine Art elektronischen Babysitter entworfen, der gemäß der VDE-Anschlussrichtlinie für Photovoltaikanlagen in Deutschland alle relevanten Netzparameter der Anlage überwacht und diese bei Parameterabweichungen vom Netz trennt. Zudem bieten diese Zusatzeinrichtungen die Möglichkeit der Fernabschaltung durch einen Rundsteuerempfänger, wie dies für die großen PV-Anlagen, die gefördert werden, gefordert ist.

DIBT-Vorgaben für Solaranlagen

Das Deutsche Institut für Bautechnik hat im Mai 2012 Hinweise für die Herstellung, Planung und Ausführung von Solaranlagen veröffentlicht. Die Hinweise richten sich an Planer, Hersteller und Anwender von Solaranlagen und geben Informationen zu den bautechnischen Anforderungen (Produkt- und Bemessungsregeln) der Landesbauordnungen. Aussagen zum Bauplanungsrecht und zum bauaufsichtlichen Verfahrensrecht sind nicht Gegenstand dieser Hinweise.

Die Hinweise für Solaranlagen betreffen folgende Komponenten:

  • photovoltaisches Modul (nachfolgend PV-Modul genannt) bei Solarstromanlagen bzw. Solarkollektor bei Solarwärmeanlagen
  • Montagesystem, das das PV-Modul bzw. den Solarkollektor trägt
  • Befestigungsmittel des Montagesystems untereinander und am Bauwerk

Die Aufzählung und Einteilung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, da sie z.B. bei den Solarstromanlagen die für die elektrische Funktionsweise erforderlichen verschiedenen Elemente nicht erwähnt, die aber im Rahmen der Planung und Ausführung zu berücksichtigen sind. Hierfür wird auf das jeweilige technische Regelwerk verwiesen.
Für Gebäude sind bei Anordnung einer Solaranlage die öffentlich-rechtlichen Anforderungen einzuhalten. Dies gilt auch, wenn die Errichtung der Anlage verfahrensfrei ist.

Hierzu gehören z.B.:

  • die Standsicherheit (§ 12 MBO)
  • der Schutz gegen schädliche Einflüsse (§ 13 MBO)
  • der Brandschutz (§ 14 MBO)
  • der Wärme-, Schall- und Erschütterungsschutz (§ 15 MBO)

Solarstromanlagen – Gefahr durch elektrische Spannung

Zur Planung und Ausführung einer Solarstromanlage als elektrische Anlage wird auf die einschlägigen technischen Regeln der Elektrotechnik bzw. des Elektrohandwerks verwiesen. Der VDE erarbeitet bauliche und schaltungstechnische Regeln für die Minimierung der Gefahren durch elektrische Spannung bei der Brandbekämpfung.

Autor: Dipl.-Ing. Jo Horstkotte

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