Erdung und Potentialausgleich für PV-Anlagen in Wohngebäuden

Aus Blitzschutzgründen ist es nicht notwendig, die Modulrahmen in das Erdungssystem einzubinden. Hierfür muss lediglich das Montagegestell eingebunden werden. Allerdings erfordern bestimmte Modultypen eine Erdung, hierzu sind die Angaben des Modulherstellers zu beachten.

Bei der Erdung von Photovoltaikanlagen müssen bestimmte Komponenten geerdet werden, um Personen- und Anlagenschäden zu vermeiden. Hier sind die wesentlichen Elemente, die geerdet werden müssen: 

• Rahmen der Solarmodule: Aus Blitzschutzgründen ist es nicht notwendig, die Modulrahmen in das Erdungssystem einzubinden. Hierfür muss lediglich das Montagegestell eingebunden werden. Allerdings erfordern bestimmte Modultypen eine Erdung, hierzu sind die Angaben des Modulherstellers zu beachten.  

• Montagegestell: Das Gestell, auf dem die Solarmodule montiert sind, insbesondere wenn es aus Stahl oder Aluminium besteht, muss ebenfalls geerdet werden. 

• Metallene Kabeltrassen und Leitungsschutzrohre: Alle metallenen Teile, die mit der Verkabelung der Anlage verbunden sind, sollten in den Potentialausgleich einbezogen werden. 

• Wechselrichtergehäuse: Falls das Gehäuse des Wechselrichters aus Metall besteht, muss auch dieses geerdet werden. 

Die Erdung ist gesetzlich vorgeschrieben und muss gemäß den Normen wie DIN VDE 0100 Teil 540 und DIN 18014 erfolgen.

Wenn eine Photovoltaikanlage nicht ordnungsgemäß geerdet ist, kann dies zu mehreren schwerwiegenden Problemen führen: 

• Stromschläge: Es besteht ein erhöhtes Risiko für Stromschläge, da die Erdung dazu dient, überschüssige elektrische Ladungen sicher abzuleiten. 

• Brandgefahr: Eine unzureichende Erdung kann zu einer Brandentwicklung führen, insbesondere wenn Überspannungen nicht korrekt abgeleitet werden. 

• Anlagenschäden: Die Effizienz und Leistung der Photovoltaikanlage können beeinträchtigt werden, da die Erdung auch dazu beiträgt, die Anlage vor Überspannungen zu schützen. 

• Elektromagnetische Interferenzen: Ohne Erdung können elektromagnetische Interferenzen die Funktion der Anlage stören und die Energieproduktion reduzieren. 

Die Erdung ist also ein kritischer Sicherheitsaspekt, der nicht vernachlässigt werden sollte.

Der Potentialausgleich ist eine wichtige Sicherheitsmaßnahme bei Photovoltaikanlagen, die dazu dient, Spannungsdifferenzen zwischen verschiedenen leitfähigen Teilen der Anlage auszugleichen. 

• Vermeidung von Stromschlägen: Durch den Potentialausgleich werden gefährliche Spannungen zwischen den Teilen der Anlage ausgeglichen, was das Risiko von Stromschlägen reduziert. 

• Schutz vor Überspannungen: Der Potentialausgleich hilft, die Anlage vor elektrischen Überspannungen zu schützen, die durch indirekte Blitzeinschläge oder Schaltvorgänge im Netz entstehen können. 

• Minimierung von Bränden und Kurzschlüssen: Ein korrekter Potentialausgleich minimiert das Risiko von Bränden und Kurzschlüssen, die durch ungleiche Spannungen verursacht werden können. 

• Reduzierung elektromagnetischer Störungen: Elektromagnetische Störungen können die Leistung der Anlage beeinträchtigen. Der Potentialausgleich trägt dazu bei, diese Störungen zu minimieren.

Die Erdung des Wechselrichters einer Photovoltaikanlage ist ein wichtiger Schritt, um die Sicherheit der Anlage und der Personen sicher zu stellen. Diese allgemeinen Schritte, sind für die Erdung eines Wechselrichters erforderlich: 

• Auswahl des richtigen Erdungssystems: Es muss ein Erdungssystem gewählt werden, das den Normen wie DIN VDE 0100 Teil 540 und DIN 18014 entspricht. 

• Verbindung mit der Haupterdungsschiene: Der Wechselrichter sollte mit der Haupterdungsschiene verbunden werden, die wiederum mit dem Haupterdungsleiter (Fundamenterder) verbunden ist. 

• Anschluss des Schutzleiters: Ein Schutzleiter muss vom Wechselrichter zur Haupterdungsschiene geführt werden, um potenzielle Fehlerströme oder Überspannungen sicher in die Erde abzuleiten. 

• Prüfung der Anlage: Nach der Installation des Erdungssystems sollte eine Prüfung der Anlage durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Erdung korrekt und normgerecht ausgeführt wurde. 

Für die Erdung einer Photovoltaikanlage werden in der Regel Kabel verwendet, die den Normen und Anforderungen für elektrische Installationen entsprechen. 

Kabeltyp: Es wird empfohlen, Kabel nach EN 50618 zu verwenden, die für die Verkabelung von Photovoltaikanlagen spezifiziert sind. 

Leiterquerschnitt: Der Leiterquerschnitt des Erdungskabels sollte ausreichend dimensioniert sein, um den zu erwartenden Strom sicher ableiten zu können. Häufig wird eine Verdrahtungsleitung 1 x 16 mm² GN-GE für die Erdung des Montagesystems der Photovoltaikanlage verwendet. -> Hier gibt es Unterschiede hinsichtlich der Unterscheidungskriterien:  

• Gebäude mit PV-Anlage, ohne äußeren Blitzschutz  
• Gebäude mit PV-Anlage, mit äußerem Blitzschutz und ausreichendem Trennungsabstand   
• Gebäude mit PV-Anlage, mit äußerem Blitzschutz, ohne ausreichendem Trennungsabstand 

Es ist wichtig, dass die Auswahl und Installation der Kabel gemäß den geltenden Vorschriften und Normen wie DIN VDE 0100 Teil 540 und DIN 18014 erfolgen.

Die Tiefe der Erdung bei einer Photovoltaikanlage ist abhängig von den örtlichen Gegebenheiten und muss die Frostfreiheit sicherstellen. Laut DIN 18014 ist eine Verlegetiefe von mindestens 0,5 m erforderlich. Diese Tiefe stellt sicher, dass die Erdungsanlage vor Frost geschützt ist und ihre Funktion zuverlässig erfüllen kann. Die Verlegetiefe muss so gewählt werden, dass Einflüsse von Frost, Bodentrockenheit und Korrosion gering sind. Erderlängen von 9 m haben sich als vorteilhaft erwiesen.

Für die Erdung einer Photovoltaikanlage wird ein Kabelquerschnitt benötigt, der den Sicherheitsanforderungen und Normen entspricht. Gemäß DIN VDE 0100-540 /                    IEC 60364-5-54 sollte der Querschnitt für die Erdung mindestens 6 mm² Kupfer betragen. Wenn die Erdung zusätzlich eine Überstromfunktion erfüllt, wie zum Beispiel beim Blitzschutz, ist ein Leitungsquerschnitt von mindestens 16 mm² erforderlich.