Solarkabel sind weit mehr als nur eine Verbindung zwischen den Komponenten einer Photovoltaikanlage – sie spielen eine entscheidende Rolle für den Ertrag, die Sicherheit und die Langlebigkeit des gesamten Systems. Sowohl die richtige Kabellänge als auch der passende Kabelquerschnitt beeinflussen die Leistungsfähigkeit einer Anlage maßgeblich. Die Zertifizierung nach EN 50618 macht die Auswahl zwar schon deutlich einfacher, da sie schnell zeigt, ob eine Leitung den Anforderungen von Photovoltaikanlagen entspricht. Nichtsdestotrotz gibt es einige Aspekte, die man bei der Auswahl beachten sollte. Entdecken Sie hier alles rund um Solarkabel und erfahren Sie, wie Sie das passende Kabel für Ihre Photovoltaikanlage auswählen!
Was ist ein Solarkabel?
Solarkabel, auch PV-Kabel genannt, sind speziell konzipierte Leitungen aus Kupfer oder Aluminium, die für den Einsatz in Photovoltaikanlagen entwickelt wurden. Sie verbinden die Solarmodule untereinander sowie auch mit dem Wechselrichter und sorgen so für eine effiziente und sichere Übertragung des Gleichstroms.
Für Solarkabel gelten die strengen Anforderungen der EN 50618 und der IEC 62930, die die Eigenschaften der PV-Kabel hinsichtlich Isolation, Temperaturbeständigkeit, UV-Resistenz und Brandschutz regeln. Ihre Einhaltung ist Voraussetzung für einen sicheren und normgerechten Betrieb von Photovoltaikanlagen.
Aufbau und Materialwahl von PV-Kabeln
Da PV-Kabel über Jahrzehnte extremer Witterung standhalten müssen, sind sie besonders robust gefertigt. Grundsätzlich bestehen sie aus einem Leiter, einer Isolierung und einem schützenden Außenmantel. Die verschiedenen Materialien sollten dabei sorgfältig aufeinander abgestimmt sein, da nur so eine hohe Flexibilität, eine geringe Alterung und eine optimale Leitfähigkeit gewährleistet werden können.
Als Leiter wird meist feindrahtiges Kupfer verwendet, häufig in verzinnter Ausführung, um Korrosion und Oxidation zu verhindern sowie gleichzeitig die Lebensdauer zu erhöhen.
Die Isolierung muss eine hohe Durchschlagsfestigkeit besitzen, temperaturstabil und kriechstromfest bleiben sowie auch UV-beständig und schwer entflammbar sein. Sie muss so ausgelegt sein, dass sie auch hohe Spannungen von bis zu 1500 V beherrschen kann. Dafür kommen vor allem vernetztes Polyethylen (XLPE), welches besonders temperaturbeständig ist, sowie EVA- oder EPR-Mischungen, die flexibel, abriebfest und UV-resistent sind, zum Einsatz.
Der Außenmantel bildet dann die entscheidende Schutzschicht gegen Witterungseinflüsse, UV-Strahlung, Feuchtigkeit, mechanische Belastungen und chemische Einwirkungen. Dafür wird häufig halogenfreies, vernetztes Polyolefin verwendet, da es nicht spröde wird und keine giftigen Gase bildet.
Eigenschaften und Anwendungen der Solarkabel
Die Kennzeichnung der DIN EN 50618 garantiert dem Verbraucher folgende Eigenschaften:
- Extreme Temperatur-, UV- und Ozonbeständigkeit
- Hohe Stromtragfähigkeit trotz kompakter Bauform
- Mindestlebensdauer von 20 bis 30 Jahren im Außenbereich
- Abriebfestigkeit
- Umgebungstemperatur von -40 °C bis +90 °C
Darüber hinaus stehen Ihnen für die Verwendung verschiedene Verlegemöglichkeiten zur Verfügung. PV-Kabel können grundsätzlich im privaten, industriellen, gewerblichen und landwirtschaftlichen Innen- und Außenbereich verwendet werden. Dabei sind sie für die Verlegung in Kabelrinnen, in Rohren und unter Putz sowie in der Erde geeignet.
Warum ist ein spezielles Solarkabel unverzichtbar?
Solarkabel sind speziell für die besonderen Anforderungen im Außenbereich konzipiert worden. Ihre UV- und Ozonbeständigkeit sowie ihre Temperaturbeständigkeit zwischen -40 °C bis +90 °C machen das Kabel robust gegen verschiedene Außeneinflüsse. Die doppelte Isolierung des Kabels verschafft dabei zusätzlichen Schutz, den normale Stromkabel nicht aufweisen.
Wenn herkömmliche Elektrokabel im Außenbereich angewendet würden, würden die permanenten Wettereinflüsse zu Beschädigungen und einem schnelleren Verschleiß führen. Die Kabel sind häufig nicht für eine dauerhafte UV-Belastung ausgelegt, weshalb die Leitungen schneller altern und spröde werden würden. Dies könnte zu Rissbildungen in der Mantelisolation, zu Feuchtigkeitseintritten, Funktionsausfällen und im schlimmsten Fall zu Brandgefahr führen.
Welche Arten von Solarkabeln gibt es?
Um den spezifischen Anforderungen der verschiedenen Solaranlagen gerecht zu werden, kommen unterschiedliche Arten von Solarkabeln zum Einsatz. Dabei unterscheidet man grundsätzlich zwischen:
- DC-Solarkabel:
Sie dienen dazu, den vom Solarmodul erzeugten Gleichstrom zum Wechselrichter zu transportieren. Dafür müssen sie, aufgrund der hohen Spannung, besonders robust und stark isoliert gebaut sein.
- AC-Solarkabel:
Sie leiten den Strom ins Haus- oder öffentliche Stromnetz, sobald der Wechselrichter den Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt hat.
- Erdungskabel:
Sie gewährleisten den sicheren Betrieb der PV-Anlage, da sie vor elektrischen Fehlern sowie Blitzeinschlägen schützen.
Der richtige Kabelquerschnitt von Solarkabeln
Der richtige Querschnitt ist der entscheidende Faktor bei der Auswahl eines Solarkabels, da er einen maßgebenden Einfluss auf den Ertrag der PV-Anlage hat. Ziel ist es dabei, den sogenannten Spannungsabfall (Leistungsverlust) so gering wie möglich, idealerweise unter 1 %, zu halten. Der benötigte Querschnitt wird maßgeblich durch die Kabellänge (Entfernung zwischen Modul und Wechselrichter) und den zu erwartenden Strom bzw. die verwendete Modulanlage bestimmt. Dabei gilt als allgemeine Faustregel: Je länger der Weg vom Solarmodul zum Wechselrichter ist, desto dicker muss das Kabel sein.
Bei PV-Kabeln gibt es eine Vielfalt an Leiterquerschnitten, sodass für jede individuelle Anwendung der passende gewählt werden kann. Die gängigsten Querschnitte sind 4 mm² oder 6 mm². Es gibt jedoch auch kleine Varianten mit 2,5 mm² Querschnitt oder größere Optionen mit 10 mm² Querschnitt.
Ein Kabelquerschnitt von 4 mm² eignet sich besonders gut für kleine Solaranlagen, Wohnmobil-Solaranlagen oder Balkonkraftwerke mit einer Nennleistung von bis zu 400 Wp. In Bezug auf die Länge wird der Querschnitt bei kurzen Strecken zwischen 5 und 8 Metern eingesetzt. Bei größeren PV-Anlagen wie auf Hausdächern und leistungsstarken Wechselrichtern empfiehlt es sich eher, zu 6 mm² zu greifen. Besonders bei längeren Strecken von 10 bis 30 Metern oder mehr eignet sich der breite Querschnitt optimal.
Wie berechnet man den benötigten Kabelquerschnitt von Solarkabeln?
Der benötigte Querschnitt (Q) lässt sich anhand des berechneten Leistungsverlustes ableiten. Den Leistungsverlust bei einem Kupferkabel kann man mithilfe der Länge (L), der Stromstärke (I) sowie dem Widerstand des Kabelmaterials (P) wie folgt berechnen:
- PV-Verlust in Volt = (2 × L × I²) ÷ (56 × Q)
- PV-Verlust in Prozent = PV × 100 % ÷ P
Für ein Aluminiumkabel ersetzt man die 56 mit einer 38. Diese Werte stellen die spezifischen Leitwerte des Materials dar. Den Querschnitt variieren Sie anschließend so lange in Ihrer Rechnung, bis der Verlust in Prozent kleiner als eins ist.
Im Internet finden sich auch zahlreiche Rechner, die Ihnen den benötigten Querschnitt berechnen.
Die richtige Kabellänge von Solarkabeln
Neben der Wahl des richtigen Leiterquerschnitts spielt auch die Kabellänge eine wichtige Rolle für eine optimale Stromzufuhr. Grundsätzlich empfiehlt es sich, das Kabel zwischen Wechselrichter und Einspeisezähler so kurz wie möglich zu halten, da längere Kabel größere Leistungsverluste bedingen. Darüber hinaus sind zu lange Kabel dauerhaften kleinen Bewegungen ausgesetzt, da die zusätzliche Länge ständig herabhängt. Diese Bewegungen können zu Abrieb führen.
Zu kurze Kabel sind dagegen auch nicht empfehlenswert, da das Kabel so einer ständigen Zugspannung ausgesetzt ist, die eine Ermüdung und Schwächung des Materials bedingen kann. So zeigt sich, dass sowohl zu kurz als auch zu lang gewählte Kabel zu Beschädigungen der Isolation führen, die die Sicherheit der Elektroinstallation beeinträchtigen können.
In der Praxis lassen sich Längen von 50 Metern jedoch oft nicht vermeiden und sie sind bei Verbindungen von beispielsweise einer Dach-PV-Anlage mit einem Wechselrichter, der im Keller steht, sogar der Normalfall. Bei solchen Installationen sollten Sie Folgendes beachten, um Beschädigungs-, Bruch- und Brandgefahren zu vermeiden:
- PV-Kabel immer mit Kabelbindern oder dafür gedachten Clips befestigen, um mögliche Bewegungen gering zu halten
- PV-Leitungen dürfen niemals Schlaufen bilden
Die höchste Leistungsfähigkeit einer PV-Anlage wird durch einen möglichst großen Kabelquerschnitt bei gleichzeitig möglichst kurzer Kabellänge erreicht.
Installations- und Wartungshinweise
Das richtige Solarkabel kann nur eine effiziente Leistung erbringen, wenn es korrekt installiert und gewartet wird. Fehlerhafte Installationen sowie unregelmäßige Wartungen können zur Leistungsminderung sowie zu gefährlichen Situationen führen.
Grundsätzlich sollten Photovoltaikkabel bei der Installation
- nicht eingeklemmt oder geknickt werden,
- durch Kabelkanäle vor Tierbissen geschützt werden,
- vor Wasseransammlungen auf dem Dach oder in Regenrinnen geschützt werden,
- auf dem Dach so platziert werden, dass sie möglichst gegen Witterung geschützt sind.
Für eine lange Lebensdauer und eine einwandfreie Nutzung sollte das Kabel zudem regelmäßig auf Schäden überprüft werden. Besonders nach schweren Unwettern können Schäden auftreten, die es möglichst schnell zu identifizieren und zu beseitigen gilt.
Die Rolle der MC4-Stecker
Die Wahl des richtigen Solarkabels ist für eine sichere und verlustfreie Stromzufuhr jedoch nur die halbe Miete. Eine zuverlässige Schnittstelle rundet das System vollständig ab. Der MC4-Stecker gilt dafür heute als weltweiter Standard für fast alle Solarmodule über 140 Wp. Er ist ebenfalls speziell für den Außenbereich konzipiert. Entsprechend ist er wasser- und staubdicht. Besonders vorteilhaft ist seine einfache Installation, die werkzeugfrei per „Plug-and-Play“ funktioniert. Da moderne Module fast ausschließlich über MC4-Anschlüsse verfügen, müssen Sie bei der Auswahl Ihres Solarkabels auf die Verfügbarkeit eines passenden MC4-Gegenstücks achten. So ist Ihnen eine langlebige und sichere Stromverbindung gesichert.
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Die Wahl des passenden Solarkabels ist eine wichtige Grundlage für den langfristig zuverlässigen Betrieb einer Photovoltaikanlage. Wer auf hochwertige, normgerechte Leitungen setzt und die technischen Anforderungen der Anlage berücksichtigt, schafft die besten Voraussetzungen für eine sichere und effiziente Energieübertragung.
Haben Sie Fragen rund um die Arten und die Auswahl von Solarkabeln? Kontaktieren Sie uns jederzeit gerne, unsere Experten stehen Ihnen fachbezogen zur Seite!
