Photovoltaik-Anlage anschließen

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Anschluss einer Photovoltaikanlage: Technische, rechtliche und sicherheitsrelevante Vorgaben beachten

Im Zuge des Umstiegs auf erneuerbare Energien und der immer noch hohen Strompreise sind Photovoltaikanlagen gefragt, um sich sein eigenes „Kraftwerk“ aufs Dach zu setzen oder an den Balkon zu hängen. Doch so einfach ist die Nutzung der Sonnenenergie für die eigenen vier Wände nicht. Beim Anschluss einer Photovoltaikanlage sind viele technische, rechtliche und sicherheitsrelevante Vorgaben zu beachten.

So einfach ist die Nutzung der Sonnenenergie nicht: Beim Anschluss einer Photovoltaikanlage sind technische, rechtliche und sicherheitsrelevante Vorgaben zu beachten © AHatmaker, stock.adobe.com
So einfach ist die Nutzung der Sonnenenergie nicht: Beim Anschluss einer Photovoltaikanlage sind technische, rechtliche und sicherheitsrelevante Vorgaben zu beachten © AHatmaker, stock.adobe.com
Aspekte, die bei der Planung einer Photovoltaikanlage zu berücksichtigen sind
Aspekte, die bei der Planung einer Photovoltaikanlage zu berücksichtigen sind

Soviel vorab: Die Planung und Installation einer Photovoltaikanlage gehört in Profi-Hände. Denn es gilt schon bei der Planung Schatten von umliegenden Häusern, Kaminen oder Strommasten zu berücksichtigen. Möglichweise müssen auch Bäume und Sträucher entfernt werden. Bei der Montage wird das Fachwissen von Dachdecker, Zimmermann oder Statiker sowie eines Elektroinstallateurs benötigt. Und alles muss koordiniert werden.

Wenn die Solaranlage überschüssigen Strom ins öffentliche Stromnetz einspeist, wie es bei den meisten Anlagen der Fall ist, muss dies beim Netzbetreiber beantragt werden. Bei Anlagen, die über 7 Kilowatt-Peak (kWp) Strom produzieren können, wird dann ein digitaler Stromzähler eingebaut. Normalerweise wird elektrische Leistung in Kilowatt (kW) gemessen. Kilowatt-Peak ist ein besonderes Maß, das ausschließlich zur Messung der Leistung von Photovoltaikanlagen verwendet wird.

Eine 1 kWp Photovoltaikanlage kann im Durchschnitt rund 1.000 kWh jährlich erzeugen. Allerdings wird der Strom nicht immer dann erzeugt, wenn man ihn auch braucht. Um 1.000 kWh Strombedarf im Jahr decken zu können, man eine Anlage mit mehr als 1 kWp installieren und um einen Stromspeicher ergänzt werden.

Gesetzliche Voraussetzung

Für die Installation von Photovoltaikanlagen gilt, wie für die gesamte Elektroinstallation, Paragraf 13 der Niederspannungsanschlussverordnung (NAV), die festlegt, dass elektrische Anlagen hinter dem Netzanschluss des Hauses nur durch ein in ein Installateur-Verzeichnis eines Netzbetreibers eingetragenes Installationsunternehmen durchgeführt werden dürfen.

Der Anschluss einer Solaranlage zwischen Haupt- bzw. Verteilungssicherungskasten oder sonstiger Trennvorrichtung und Netzanschluss darf nur vom Netzbetreiber oder von einem eingetragenen Installationsunternehmen getätigt werden (§ 14 NAV). Selbst Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge sind vor Inbetriebnahme dem zuständigen Netzbetreiber anzumelden, Ladeeinrichtung von 12 kVA beziehungsweise 11 kW ist sogar eine Genehmigung notwendig (§ 19 NAV).

Sind die rechtlichen Voraussetzungen gegeben, geht es an die Montage. Für die Unterkonstruktion werden Dachhaken unter den Dachziegeln verschraubt. Hierfür müssen Dachziegel kurzzeitig entfernt und oft auch abgeschnitten werden. An diesen Haken wird das Montagesystem befestigt, in das die einzelnen Photovoltaik-Module eingesetzt und befestigt werden.

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Der Anschluss von Photovoltaik-Modulen

Danach werden die einzelnen Solarmodule miteinander verbunden. Diese Verbindung entspricht in der Elektrotechnik in der Regel einer Reihenschaltung. Dabei wird jeweils der Plus- und Minuspol eines Moduls miteinander verbunden.

Reihenschaltung: Der Plus- und Minuspol eines jeden Moduls miteinander verbunden
Reihenschaltung: Der Plus- und Minuspol eines jeden Moduls miteinander verbunden

Bei einer Reihenschaltung wird eine hohe elektrische Spannung erzeugt, wobei die Stromstärke im System gleichbleibt. Für eine Schaltung von drei Solarmodulen mit einer Leistung 370 Wp, die je eine Spannung von etwa 34 Volt (V) und einen Strom von etwa 11 Ampere (A) erzeugen können, ergibt sich bei einer Reihenschaltung folgende Beispielrechnung für die Gesamtleistung:

34 V + 34 V + 34 V = 102 V

102 V x 11 A = 1.122 Wp = ca. 1,1 KWp

Werden in der elektrischen Anlage höhere Ströme benötigt, können die Solarmodule auch in einer Parallelschaltung geschaltet werden. Dabei werden die jeweiligen Pluspole wie auch die Minuspole der Module miteinander verbunden.

Parallelschaltung: Alle jeweiligen Pluspole und Minuspole werden miteinander verbunden
Parallelschaltung: Alle jeweiligen Pluspole und Minuspole werden miteinander verbunden

Bei einer Parallelschaltung wird ein hoher elektrischer Strom erzeugt, wobei die Spannung im System gleichbleibt. Für eine Schaltung von drei Solarmodulen mit einer Leistung 370 Wp, die je eine Spannung von etwa 34 Volt (V) und einen Strom von etwa 11 Ampere (A) erzeugen können, ergibt sich bei einer Parallelschaltung folgende Beispielrechnung für die Gesamtleistung:

11 A + 11 A + 11 A = 33 A

33 A x 34 V = 1.122 Wp = ca. 1,1 KWp

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Die Elektroinstallation von einer Photovoltaikanlage

Die Leitung der verkabelten Module wird ins Hausinnere geführt und in die Elektroinstallation des Hauses integriert. Dies geschieht meist im Hausanschlussraum. Hier wird die Anlage an weitere Geräte angeschlossen. Dazu gehören der Wechselrichter und ein Batteriespeicher, je nachdem ob die Anlage in das öffentliche Stromnetz einspeist oder nicht.

Da die Photovoltaikanlage Gleichstrom erzeugt, wandelt der Wechselrichter den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um und macht ihn nutzbar. Wird die Solaranlage mit dem öffentlichen Stromnetz gekoppelt, wird ein Stromspeicher notwendig. Diese kann sowohl vor (DC) als auch nach dem Wechselrichter (AC) installiert werden.

Wer überschüssigen Strom nicht in das öffentliche Versorgungsnetz einspeisen möchte, sondern nur ins eigene Hausnetz, benötigt keinen Stromspeicher. Allerdings ist ein Wechselrichter erforderlich, der den erzeugten Strom aus der Photovoltaikanlage dynamisch an den aktuellen Verbrauch anpassen kann. Die Solaranlage erzeugt dann nur so viel Strom, wie im Haus gebraucht wird. Der Wechselrichter muss dabei die Einspeisung ins öffentliche Stromnetz nachweislich verhindern.

Obwohl die Anlagen im Regelfall recht wartungs- und reparaturarm sind, ist die regelmäßige Wartung einer Photovoltaikanlage durchaus sinnvoll.  Denn die zugehörige Elektronik sollte überprüft werden, auch um potentielle Fehlerquellen zu erkennen und zu beheben.

Photovoltaikanlagen für den Balkon

Das Prinzip der Mini-Photovoltaik-Anlage
Das Prinzip der Mini-Photovoltaik-Anlage

Rein technisch unterscheidet sich eine Mini-Photovoltaik-Anlage nicht von einer Photovoltaikanlage auf dem Hausdach. Auch hier nutzen die Solarzellen die Sonnenstrahlung, um diese in elektrische Energie umzuwandeln. Ein Wechselrichter wandelt dann den entstandenen Gleichstrom in Wechselstrom um, der anschließend in das Hausstromnetz eingespeist wird.

Betreibt man ein „Balkonkraftwerk“ wird der Solarstrom direkt in einen, mit dem Haus oder Wohnung verbundenen Stromkreis abgegeben. Doch aufgepasst: Auch hier gilt anmelden! © Robert Poorten, stock.adobe.com
Betreibt man ein „Balkonkraftwerk“ wird der Solarstrom direkt in einen, mit dem Haus oder Wohnung verbundenen Stromkreis abgegeben. Doch aufgepasst: Auch hier gilt anmelden! © Robert Poorten, stock.adobe.com

Der wesentliche Unterschied ist natürlich die Größe. Die Solar-Paneel einer Mini-Anlage lassen sich problemlos am Balkon befestigen, auf der Terrasse oder im Garten aufstellen. Und: der Anschluss erfolgt mit einem Stecker an den hauseigenen Endstromkreis.

Die Norm DIN VDE V 0100-551-1 legt die Leitungsschutzbedingungen fest, wie steckerfertige Photovoltaik-Anlagen in den Endstromkreis eingebunden werden. Sie regelt die entsprechenden Anforderungen an die Leitungsdimensionierung, Anschlussart und erforderlichen Schutzeinrichtungen. Auch wenn es Steckmodule die Installation einfach machen, sollte unbedingt ein Elektrofachmann beauftrage werden.

Auch bei Mini-Photovoltaik-Anlagen erfolgt ein Zählertausch durch den Netzbetreiber
Auch bei Mini-Photovoltaik-Anlagen erfolgt ein Zählertausch durch den Netzbetreiber

Vor Inbetriebnahme einer Mini-Photovoltaik-Anlage muss der Netzbetreiber informiert werden. Dieser tauscht dann den herkömmlichen Zähler in einen modernen elektronischen Zähler um. Diese Zähler gibt es in zwei Ausführungen: Einrichtungszähler messen weiterhin nur den Strombezug und zählen nicht rückwärts, wenn Strom ins Netz fließt. Die Überschusseinspeisung wird bei dieser Zählervariante nicht gemessen. Die zweite Möglichkeit ist ein Zweirichtungszähler. Technisch handelt es sich um die gleichen Zähler, allerdings sind sie so programmiert, dass sie beide Zählrichtungen – den Strombezug aus dem Netz und die Rückspeisung ins Netz – getrennt erfassen und anzeigen.

Wichtig ist: Die maximal erlaubte Nennleistung eines eigenen „Balkonkraftwerks“ beträgt 600 Watt. Diese Begrenzung soll davor schützen, dass das Hausnetz überlastet wird. Deshalb wird bei der Einspeisung bisher noch eine eigene und spezielle „EinspeiseSteckdose verlangt, obwohl eine handelsübliche Steckdose auch funktioniert.

Vorschriften

Für die Errichtung einer eigenen Solaranlage sind folgende Vorschriften und Normen zu beachten:

  • DIN VDE 0100 (IEC 60364), Teil 712
  • DIN VDE 0100 – 540
  • DIN VDE 0100 Teil 410 (Erdung)
  • DIN VDE 0298 (Elektrische Anlagen)
  • DIN EN 62305– Blitzschutz
  • VDE 0185 Blitzschutzanlagen
  • ENV 61024 Betrieb von Starkstromanlagen bis 1000 V
  • VDE 0105 Kabel und Leitungen in Gebäuden

TIPP

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Augen auf beim Kauf!

Die Verbraucherzentrale rät, nur steckfertige Geräte zu kaufen. Grundsätzlich gilt jedoch: der enthaltene Wechselrichter muss eine Konformitätserklärung gemäß VDE AR 4105 haben, nur dann darf er am Stromnetz betrieben werden.

In einzelnen Fällen verkaufen Firmen Geräte beispielsweise mit offenen Kabelenden ohne Anschlussstecker, weil Kunden den Stecker selbst montieren sollen. Damit übertragen Herstellerfirmen die Verantwortung für die Fertigstellung des Produkts auf die Käufer. Doch genau hier ist der Haken. Da die Elektroinstallation zu den sogenannten „gefahrengeneigten Handwerken“ gehört, darf sie laut Handwerksordnung (HwO) nur von Unternehmen ausgeübt werden, die gemäß §1 Abs. 1 der HwO in die Handwerksrolle eingetragen sind, also Elektrofachfirmen.

Für Laien sind Arbeiten an Elektroleitungen tabu! Grundlage dafür ist §13 Abs. 2 Satz 4 der „Niederspannungsverordnung“ (NAV) sowie die DIN VDE 0100-1000.
Dieses Verbot gilt für die gesamte Hauselektrik.

Sind jedoch alle Voraussetzungen gegeben und hat das Mini-Photovoltaik-Anlage einen genormten Stecker, kann das Gerät selbst einstöpselt werden.

Derzeit voll im Trend. Eine Mini-Photovoltaik Anlage, sogenanntes Balkonkraftwerk © Maryana, stock.adobe.com
Mini-Photovoltaik-Anlage anschließen

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