Aber sicher doch

exklusiv in kem Der Autor Thomas Knies ist Mitarbeiter im Bereich Geräteanschlusstechnik, Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg

Der sichtbarste Teil einer Photovoltaik (PV)-Anlage sind die Solarmodule – sie bestehen aus Solarzellen, die in Reihe geschaltet sind. Zentral-, Strang- oder modulintegrierte Wechselrichter wandeln den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Im Generatoranschlusskasten (GAK) werden die Strangleitungen, die Gleichstromhaupt- und gegebenenfalls die Potentialausgleichsleitung zusammengeführt und eventuell gegen Überspannung abgesichert.

Neben den sicherheitstechnischen Anforderungen an PV-Anlagen und -Komponenten durch Normen und Prüfkriterien stellen auch Komponentenhersteller sowie Installateure und Betreiber spezifische Anforderungen wie:

Die Komponenten in einer PV-Anlage müssen Leistung, Daten und Signale sicher übertragen. Eingesetzt werden sie im Außen-, teilweise aber auch im Innenbereich. So werden Wechselrichter und GAK je nach Anlagengröße im Freiland oder – bei Kleinanlagen – auch unter dem Dach oder im Keller installiert.

Die Anschlüsse außen am Gerät dienen zumeist der Verschaltung der einzelnen Anlagen-Komponenten. Im Gerät erfolgt weitestgehend die innere Verdrahtung zwischen Elektronik und Gehäuse. Zahlreiche Anlagen sind nicht in einem geschützten und nur für Fachleute zugänglichen Bereich installiert, sondern in Wohngebäuden oder auf deren Dächern. Weil zu diesen Installationsorten auch Laien Zugang haben, ist Berührsicherheit genauso wichtig wie Schutz gegen unbeabsichtigte Demontage. Die zu erwartenden Umwelteinflüsse wie UV-Strahlung, Temperaturwechsel und Feuchtigkeit bei einer geplanten Anlagenlaufzeit von 25 Jahren stellen weitere Anforderungen an Materialien, Konstruktion und Fertigungsqualität.

Befindet sich der Übergabepunkt von Leistung, Daten oder Signalen in der Gehäusewand, und sind diese Übergabepunkte entsprechend ihren physikalischen Anforderungen unterschiedlich konstruktiv ausgestaltet, so können potenzielle Fehlerquellen von vornherein eliminiert werden. Üblicherweise werden die verschiedenen Komponenten einer PV-Anlage miteinander verschaltet. Unter der Prämisse, dass im Geräteinneren nur der Gerätehersteller verdrahtet und dass von einem Gerät zum anderen nur über externe Anschlüsse verschaltet wird, lässt sich die Anschlusstechnik in intern und extern unterscheiden.

Da die Gerätegehäuse den notwendigen hohen IP-Schutz ermöglichen, können interne Anschlüsse mit einem Schutzgrad von IP20 hergestellt werden. Die Anschlüsse können dann fest oder auch steckbar ausgeführt werden.

Bei der Auswahl der einzelnen Anschlusselemente kommt es darauf an, ob das Gehäuse mit seinen externen witterungsbeständigen Anschlüssen separat vorkonfektioniert werden kann. Wichtig ist auch, ob die Verbindung von Elektronik und Gehäuse – die so genannte Hochzeit – durch ein einfaches „Plug and Play“ mittels Steckverbindern erfolgen soll. Denn dann können die Einzelplatinen leicht getestet und anschließend verbaut sowie im Fehlerfall rasch ausgetauscht werden.

Alternativ lassen sich die Anschlüsse für Leistung, Daten und Signale auch auf einteilige Leiterplatten-Anschlussklemmen führen. In beiden Fällen bietet das Produktprogramm „Combicon“ von Phoenix Contact eine umfangreiche Auswahl von Anschlusselementen – von Datenleitungen mit einem Querschnitt bis 0,5 mm² und einem Rastermaß von 2,5 mm in SMD-Ausführung bis hin zu Leistungsanschlüssen für Querschnitte bis zu 35 mm² und einer Strombelastbarkeit von 125 A bei 40 °C Umgebungstemperatur (steckbar) oder 55 °C (nicht steckbar).

Die externen Anschlüsse des Wechselrichters sind die Anschlüsse für die Solarleitungen der so genannten DC-Seite, die Leistungsanschlüsse in Richtung Stromzähler der AC-Seite sowie die Signal- und Datenanschlüsse für eine zunehmende Zahl von Funktionen. Idealerweise sind die externen Geräteanschlüsse sowohl steckbar wie auch untereinander nicht steckkompatibel. Zum einen erlaubt die Steckbarkeit dem Gerätehersteller aus Gewährleistungsgründen das Gehäuse zu versiegeln. Zum anderen erleichtert sie die einfache und schnelle Installation oder Austauschbarkeit im Fehlerfall. Die nicht vorhandene Steckkompatibilität der Anschlüsse verhindert ein Fehlstecken. Das „Pluscon“-Produktprogramm von Phoenix Contact mit erhöhter Schutzart (IP65 und höher) deckt die Anforderungen an die externen Anschlüsse ab.

Die Feldleitungen der Solarmodule sowie die DC-Anschlüsse am Wechselrichter und GAK lassen sich – für Leiter bis 16 mm² – mittels werkzeuglosem Federanschluss des DC-Stecksystems „Sunclix“ schnell und einfach ausführen. Auf der AC-Seite wird mit einem modularen Stecksystem in das Stromnetz eingespeist. Durch den modularen Aufbau der Kontakteinsätze werden die Polzahlen an die Erfordernisse des Gerätes angepasst. Mittels Schraubanschluss wird die Leitungslänge zwischen Wechselrichter und Stromzähler auf einfache Weise adaptiert. So werden die Verluste aufgrund der Kabellänge auf der Wechselstromseite minimiert.

Für die Daten- und Signalanschlüsse bietet das Produktprogramm Pluscon passende Lösungen. Die LWL- und kupferbasierten Schnittstellen für die Signal- und Datenübertragung entsprechen den neuesten Standards Feldbus- und Ethernet-basierter Systeme. Auch Wanddurchführungen und Steckverbinder für RJ45, USB, D-Sub sowie M8- und M12-Rundsteckverbinder mit Litzen und Platinen-Lötanschluss gehören zum Portfolio.

Durch geeignete Anschlusstechnik lässt sich bei der Produktion und Montage eines Wechselrichters die Produktivität erhöhen. Gleichzeitig lässt sich die Zahl der fehlerbedingten Reklamationen während der Installation reduzieren und die Installationsfreundlichkeit maximieren. Kompetente Berater unterstützen bei der Zusammenstellung des Lösungsspektrums und greifen dabei auf ein breites, aufeinander abgestimmtes Produktprogramm zu, das – falls erforderlich – um kundenspezifische Varianten erweitert wird.

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