Muss die Fotovoltaikanlage geerdet werden und wenn ja, warum?

Mit Photovoltaikmodulen (PV-Anlagen) lässt sich nahezu kostenlos Strom aus der Sonne gewinnen und damit Stromkosten sparen. Bevor man aber von einer Photovoltaikanlage profitieren kann, muss man erhebliche Kosten auf sich nehmen. Dabei handelt es sich sowohl um die Anschaffung der einzelnen Komponenten der PV-Anlage als auch um deren ordnungsgemäße Installation an der richtigen Stelle. Nicht zu vergessen ist auch die Erdung der PV-Anlage, die, obwohl oft nicht berücksichtigt, eine Schlüsselrolle für den zuverlässigen und sicheren Betrieb der PV-Anlage spielt.

Moderne Photovoltaikanlagen sind Systeme zur Gewinnung von Strom aus der Sonnenstrahlung und zeichnen sich durch ein hohes Maß an Sicherheit aus. Trotz der verwendeten Technologien können bei Photovoltaikanlagen ähnliche Probleme wie bei allen anderen Strom- oder Energieanlagen auftreten. Am gefährlichsten ist der Blitzschlag, der das PV-Netz beschädigen kann. Dies kann jedoch durch die Erdung der PV-Anlage verhindert werden.

Wie der Name andeutet, geht es bei der Erdung von Photovoltaikanlagen um die Ableitung elektrischer Ladungen in die Erde, d.h. in den Boden, der spannungsfrei ist (sog. Nullpotential). Diese Verbindung dient dem Potenzialausgleich zwischen dem PV-Modul und den Montagestrukturen. Dabei ist zu beachten, dass bei der Erdung der PV-Anlage alle Komponenten, einschließlich der metallischen Tragstrukturen, berücksichtigt werden müssen.

Bei der Wahl Photovoltaikanlage sollte man nicht nur die Effektivität und Leistung, sondern auch – und vielleicht vor allem – deren Sicherheit in Betracht ziehen. Die richtig gewählte Absicherung lässt den Besitzer einer PV-Anlage ruhig schlafen und sorgt für eine langjährige Lebensdauer des gesamten Systems – unabhängig von den Wetterbedingungen.

• Schutz des Gebäudes und seiner Bewohner vor Feuer
• Schutz vor Blitzschlag
• Schutz vor Überspannungen und Schäden an der gesamten Anlage – beim Ausfall eines Moduls
• Verhinderung hoher elektrostatischer Spannungen und so genannter parasitärer Ströme

Es sollte immer beachtet werden, dass beim Umgang mit Elektrizität ein besonderes Augenmerk auf die Sicherheit gelegt werden muss. Das ist bei der Installation von Photovoltaikanlagen nicht anders. PV-Anlagen, die Strom aus der Sonne erzeugen, erfordern nämlich den Einsatz verschiedener Schutzmaßnahmen. Eine davon ist die Photovoltaik-Erdung, mit der sich der folgende Leitfaden befasst.

Wie bereits erwähnt, ist eine Photovoltaikanlage zwar von sich aus sicher, doch können alle, selbst die sichersten, strombezogenen Systeme unzuverlässig sein und ein Risiko für die Gesundheit oder das Leben der Bewohner eines mit einer Photovoltaikanlage ausgestatteten Gebäudes darstellen. Die ordnungsgemäße Erdung von PV-Modulen kann einen zuverlässigen Betrieb der Anlage über viele Jahre hinweg gewährleisten. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die durchschnittliche Lebensdauer einer PV-Anlage auf bis zu 25 Jahre geschätzt wird. Aus diesem Grund wird bei der Installation von Photovoltaikmodulen von Fachleuten immer eine Erdung empfohlen.

Die Erdung von Photovoltaikanlagen kann auch vom Versicherer verlangt werden. Eine fehlende Erdung führt zu einer höheren Versicherungsprämie und manchmal sogar zu einer Verweigerung des Versicherungsschutzes für die Anlage.

Da eine Photovoltaikanlage Strom erzeugt, sind bei ihrer Installation verschiedene Sicherheitsvorkehrungen erforderlich. Die einzelnen Komponenten der PV-Anlage werden so miteinander verbunden, dass die Gefahr von Überspannungen verringert und Stromschläge vermieden werden. Dabei ist es notwendig, die Photovoltaikanlage zu erden, um sowohl die Anlage selbst als auch ihre Nutzer zu schützen. Die Erdung minimiert das Risiko von Kurzschlüssen, deren direkte Folge ein Brand sein könnte.

Es ist zu beachten, dass durch Blitzeinschläge verursachte elektrische Entladungen einen erheblichen Energieüberschuss in die Photovoltaikanlage einspeisen. In einer solchen Situation kann das Netz überlastet werden und die Kabel können durchbrennen.

Auch Haushaltsgeräte können beschädigt werden. Darüber hinaus besteht bei Kontakt mit einem unterbrochenen Stromkreis eines Photovoltaikmoduls ein hohes Risiko eines Stromschlags. Aus diesem Grund wird empfohlen, Photovoltaikanlagen mit Erdung und einem Netzwerk angemessener Schutzvorrichtungen zu installieren. Durch die Erdung wird die überschüssige Ladung zur Erde abgeleitet, wodurch das Risiko gefährlicher Zwischenfälle kleiner wird.

Das Risiko, dass ein Blitz in ein Einfamilienhaus einschlägt, ist relativ gering. Daher fragen sich viele Menschen, die in Photovoltaik investieren wollen, ob die Anlage unbedingt geerdet werden muss. Es sollte jedoch bedacht werden, dass die durch einen Blitzeinschlag verursachten Schäden sehr kostspielig sein können. Dies gilt sowohl für Entladungen direkt in das Gebäude als auch in seiner Nähe – Dutzende oder gar Hunderte Meter vom Haus entfernt. Aus diesem Grund sollten alle netzgekoppelten Anlagen, die mit dem elektrischen System des Gebäudes und dem Stromnetz verbunden sind, gemäß den Regeln für Überspannungsschutzanlagen geschützt werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Erdung von Photovoltaikanlagen folgende Aufgaben erfüllt:

• Schutz des Gebäudes und seiner Bewohner vor Feuer,
• Schutz vor Überspannung und Beschädigung der gesamten Anlage – bei Ausfall eines Moduls,
• Schutz vor Blitzeinschlag,
• Verhinderung hoher elektrostatischer Spannungen und so genannter parasitärer Ströme.

Damit die PV-Anlage durch die Erdung vollständig geschützt werden kann, müssen alle metallischen Komponenten der Solaranlage mit ihr verbunden sein, und zwar:

• PV-Module
• Wechselrichter
• Montagekomponenten
• Umrichter, PV-Leistungsoptimierer und andere aktive Komponenten des Systems
• Batterien, wenn das System Energiespeicher verwendet

Bei der Erdung von PV-Anlagen müssen außerdem zwei grundlegende Elemente berücksichtigt werden. Eine ordnungsgemäß errichtete PV-Anlage muss über eine äußere Erdung oder ein Blitzschutzsystem verfügen, das die Geräte vor den durch Blitzschlag entstehenden Überspannungen schützt. Darüber hinaus ist ein internes Erdungssystem erforderlich, welches das Potential der Photovoltaikanlage ausgleicht und somit Überspannungen verhindert.

In einem Gebäude, das über eine eigene äußere Erdung verfügt, sollten Photovoltaikanlagen in einem Abstand von mindestens 0,5 m zu dieser installiert werden. Damit soll die so genannte Lichtbogenbildung und der Funkenüberschlag verhindert werden. In diesem Fall ist auch die Installation einer internen Erdungsanlage erforderlich. Ist ein solcher Abstand nicht möglich, müssen die Blitzstromableiter über einen Kupferpotentialausgleich mit dem Modulrahmen verbunden werden.

Der Erdungsprozess kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Die häufigste Methode besteht darin, die Unterkonstruktion, d. h. die Modulrahmen, über Kupferdraht mit dem Erdungspunkt zu verbinden. Dazu dienen vorgefertigte Löcher in den Modulrahmen (markiert mit einem Erdungssymbol). Eine andere, etwas teurere, aber dafür auch schnellere Methode ist die Herstellung spezieller Klemmen mit Erdungsstiften. Die geerdeten Modulrahmen und Unterbauelemente müssen an die Haupterdungsschiene angeschlossen werden.

Bei der Erdung von PV-Anlagen ist darauf zu achten, dass die einzelnen Komponenten der Anlage richtig miteinander verbunden sind und die Leitungen zur Erde geführt werden. Es ist notwendig, Erdungsleitungen mit den richtigen Parametern sowie Blitzschutzleisten und Überspannungsableiter zu verwenden.

Die gute Nachricht für Besitzer von PV-Hausanlagen ist, dass die Erdung im Verhältnis zum Preis der gesamten Anlage nicht sehr teuer ist. Auch die Sicherheitsarbeiten selbst sind nicht kompliziert.

Es ist sinnvoll, die Erdung der Photovoltaikanlage mit dem für die Installation zuständigen Fachmannzu besprechen. Der Fachmann wird dem Investor einen Überblick über die zur Verfügung stehenden Möglichkeiten geben, der ihm helfen wird, die optimale Lösung für sein Haus zu finden. Es ist jedoch zu beachten, dass es immer mehr Installateure gibt, die besonderen Wert auf die Sicherheit der Anlagen legen und die Erdung der Anlage als Teil ihrer umfassenden Installationsarbeiten durchführen. Idealerweise sollte der Blitzschutz von erfahrenen und qualifizierten Fachkräften angeschlossen werden, und zwar gleichzeitig mit der Installation der anderen Anlagenteile.

Es lohnt sich nicht, an der Erdung zu sparen, denn die potenziellen Verluste, die durch eine fehlende Erdung entstehen, können die Kosten des Projekts um ein Vielfaches übersteigen. Dies gilt insbesondere, da auch teure Photovoltaikanlagen dauerhaft beschädigt werden können. Eine ordnungsgemäß ausgeführte Installation bietet einen wirksamen Schutz für das Netz und die Geräte. Aus diesem Grund sollte die Installation von spezialisierten Fachleuten durchgeführt werden, die täglich mit der Installation von PV-Anlagen zu tun haben und über die erforderlichen Qualifikationen verfügen. Es ist wichtig zu wissen, dass PV-Installateure entsprechend qualifiziert sein müssen, um den Netzanschluss der PV-Anlage durchführen zu können (in Polen müssen sie über eine SEP-Qualifikation der Kategorie D und E verfügen).

Um zu überprüfen, ob die PV-Anlage ordnungsgemäß geerdet ist, muss sichergestellt werden, dass alle Komponenten der Anlage gut miteinander verbunden sind und dass alle Leiter in den Boden geführt werden. Darüber hinaus sollten Sie sich vergewissern, dass die Installateure Erdungskabel mit den richtigen Eigenschaften verwendet haben. Wichtig sind auch geeignete Blitzschutzleisten oder Überspannungsableiter.

Wenn Sie keine Kenntnisse über Blitzschutzanlagen haben, sollten Sie dieses Thema unbedingt Fachleuten anvertrauen. Sie sorgen dafür, dass die Erdungsanlage sicher installiert wird und dass geeignete Methoden zum Schutz der PV-Anlage eingesetzt werden.

Die ordnungsgemäße Erdung einer Photovoltaikanlage trägt entscheidend dazu bei, dass es nicht zu gefährlichen Situationen kommt. Die Erdung ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit, um die Sicherheit einer Photovoltaikanlage zu erhöhen. Bitte beachten Sie, dass das System mindestens einmal alle fünf Jahre gründlich gewartet werden muss. Ein Fachmann stellt dann sicher, dass die PV-Anlage einen optimalen Wirkungsgrad hat, sicher funktioniert und ihre einzelnen Komponenten in gutem Zustand sind.

Bei der Wartung werden sowohl der technische Zustand der PV-Module als auch die Funktionsweise des Wechselrichters und der Verkabelung überprüft. Im Zweifelsfall ist es auch ratsam, eine Untersuchung mit einer Wärmebildkamera durchzuführen, die so genannte Hotspots auf den Photovoltaikmodulen genau lokalisieren und auch schwer zugängliche Bereiche erreichen kann. Dadurch wird der Zustand der gesamten Anlage genau beurteilt, was die Sicherheit erhöht und einen störungsfreien Betrieb garantiert.

Häufigere Kontrollen des Zustands der PV-Anlage können auch vom Investor selbst durchgeführt werden. Er kann dann die erzeugte Strommenge, den Zustand der PV-Module, die Verkabelung und den Betrieb des Wechselrichters überprüfen. Ein langjähriger Betrieb der Photovoltaikanlage ohne das Risiko einer Beschädigung wird auch durch eine regelmäßige Reinigung gewährleistet. Denn es ist zu bedenken, dass atmosphärische Ablagerungen oder Moos, die sich im Laufe der Zeit auf den PV-Modulen ansammeln können, deren Oberfläche verschatten, was wiederum zu einer geringeren Stromerzeugung führt.

1. Auswahl hochwertiger Installationskomponenten

Wir können bereits beim Kauf einer Photovoltaikanlage auf deren Sicherheit achten. Vor allem sollte man nicht nur an den Modulen selbst, sondern auch an den Wechselrichtern und anderen Komponenten nicht sparen. Die Verwendung von minderwertigen Komponenten kann sich negativ auf die Sicherheit und Effizienz der gesamten Anlage auswirken. Aus diesem Grund sollte man die Zuverlässigkeit des Herstellers sowie die Dauer und den Umfang der von ihm gewährten Garantie auf die einzelnen Komponenten prüfen. Bei Photovoltaikanlagen sollte man sich auf keinen Fall nur auf den Preis verlassen. Schließlich hängt es von der Qualität der Materialien und der Installation ab, ob die Anlage die nächsten 25 Jahre störungs- und ausfallfrei arbeiten wird.

2. Erfahrenes Installationsteam

Ein zweiter, ebenso wichtiger Faktor ist die sorgfältige Auswahl des Installateurs. Obwohl mit der zunehmenden Beliebtheit von Photovoltaikanlagen viele Unternehmen auf dem Markt erschienen sind, die Installationsdienstleistungen anbieten, können nicht alle Referenzen von zufriedenen Kunden vorweisen. Deshalb ist es nicht sinnvoll, einen Vertrag mit dem ersten Anbieter zu unterzeichnen, der Ihnen ein Angebot vorlegt. Es ist besser, mehrere Angebote zu vergleichen und dasjenige zu wählen, das unsere Erwartungen erfüllt, nicht nur in Bezug auf die verwendeten Materialien, sondern auch im Hinblick auf die positiven Bewertungen anderer Nutzer sowie über den Umfang der angebotenen Garantieleistungen.

3. Günstiger Investitionsstandort für hohe Stromerträge

Wenn Sie Ihr Kapital in erneuerbare Energiequellen, einschließlich der Photovoltaik, investieren möchten, sollten Sie sich dessen bewusst sein, dass die optimale Leistung einer PV-Anlage in hohem Maße vom Standort abhängt. Bei den in unserem Land vorherrschenden klimatischen Bedingungen geht man davon aus, dass PV-Module mit dem größten Wirkungsgrad arbeiten, wenn sie nach Süden und im richtigen Winkel ausgerichtet sind. Dieser sollte zwischen 20° und 30° liegen. Der Standort der Anlage ist ebenfalls wichtig.

Wenn Sie eine Photovoltaikanlage auf dem Dach installieren möchten, sollten Sie einen Standort wählen, der nicht verschattet ist. Hohe Bäume oder Gebäude, die an unser Grundstück grenzen, können tagsüber die Sonnenstrahlen blockieren, so dass sie die PV-Module nicht erreichen. Dann ist der Stromertrag nicht zufriedenstellend und die Amortisationszeit wird länger sein.

Die ordnungsgemäße Erdung einer Photovoltaikanlage (PV-Anlage) ist entscheidend für die menschliche Sicherheit während der jahrzehntelangen Lebensdauer der Anlage. Dieses Problem betrifft Bewohner von mit PV-Anlagen ausgestatteten Gebäuden ebenso wie Vermieter von landwirtschaftlichen Betrieben, Eigentümer von PV-Anlagen oder Servicetechniker, die regelmäßig Wartungsarbeiten an PV-Anlagen durchführen. Denn im Notfall ist die PV-Anlage gegen Überspannungen, Kurzschlüsse und auch gegen die Gefahr eines Brandes geschützt.

Das Blitzschutzsystem erhöht nicht nur die Sicherheit der gesamten PV-Anlage und des Gebäudes, sondern auch die der Menschen. Aus diesem Grund ist es sicherlich sinnvoll, die PV-Anlage bereits bei der Installation zu erden. Diese Lösung wird sich auch als kostenoptimal erweisen, da die Installationsarbeiten zusammen mit der Erdungsanlage durchgeführt werden können.

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