Generatoranschlusskästen für PV-Aufdachanlagen: Schutz für den Wechselrichter

Um den Solarausbau zu beschleunigen, sollen rund 200 GW Leistung an Photovoltaikanlagen und Solarparks bis 2030 in Deutschland installiert werden. Alle geeigneten Dachflächen werden künftig 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.

Deutschland hat im Jahr 2022 etwa 375 000 neue Solarstromanlagen mit einer Gesamtleistung von 7,3 GW in Betrieb genommen – so die Bilanz des BSW. Zum Vergleich: 2021 wurden der Bundesnetzagentur 240 000 Photovoltaiksysteme mit einer Gesamtleistung von 5,3 GW neu gemeldet. Photovoltaikanlagen decken inzwischen rund 12 % der heimischen Nettostromerzeugung. 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 (siehe Kasten Übersicht deutscher Normen).

Allerdings beschreibt die Norm die erforderlichen Maßnahmen zum Überspannungsschutz nicht direkt. Im Hinblick auf die Notwendigkeit, die Auswahl und die Errichtung von Überspannungs-Schutzeinrichtungen (SPD) 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 SPD benötigt. Diese gilt es, nach DIN EN 62305-3 Beiblatt 5 vorzugsweise am Gebäudeeintritt der DC-Leitungen zu installieren. Beträgt die Leitungslänge zwischen diesen SPD und dem Wechselrichter mehr als 10 m, müssen noch weitere SPD in unmittelbarer Nähe der DC-Eingänge des Wechselrichters errichtet werden.

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