Wenn eine PV-Anlage ohne Fehler läuft, merkt niemand, ob das Montagegestell geerdet ist. Wichtig wird es erst, wenn ein Modul einen Isolationsfehler hat oder ein Blitz in der Nähe einschlägt. Dann entscheidet der Potentialausgleich, ob der Wechselrichter den Fehler meldet und ob die Überspannungsableiter überhaupt wirken. Dieser Artikel zeigt, was angebunden wird, mit welchem Querschnitt und woran es in der Praxis scheitert.
Grundlage ist die DEHN-Broschüre zum Schutz von PV-Systemen, Ausgabe 2024. Sie bezieht sich auf deutsche Normen. Die österreichischen OVE-Bestimmungen haben wir für diesen Artikel nicht ausgewertet.
Muss das Gestell überhaupt geerdet werden?
Die kurze Antwort der Norm überrascht viele: nicht zwingend. Die DIN VDE 0100-712 für PV-Anlagen verlangt laut DEHN keine Erdung der Modulrahmen oder des Gestells. Der Grund ist der Personenschutz auf der Gleichstromseite. Die DC-Leitungen sind doppelt isoliert, oder das System arbeitet mit Schutzkleinspannung. Ein gefährlicher Fehler gilt damit als ausgeschlossen.
Trotzdem empfehlen DEHN, die Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung und der Versichererleitfaden VdS 3145, das Montagegestell in den Potentialausgleich einzubeziehen. Dafür gibt es zwei handfeste Gründe.
Warum der Potentialausgleich trotzdem dazugehört
Der erste Grund ist die Fehlersuche. Trafolose Wechselrichter, laut DEHN der übliche Fall bei PV-Anlagen, messen vor dem Zuschalten den Isolationswiderstand der DC-Seite. Ist das Gestell geerdet, erkennt der Wechselrichter einen Isolationsfehler am Modul und meldet ihn. Ohne Anbindung kann er das nicht sicher. Dann steht ein berührbares Gestell womöglich unter Spannung, und niemand weiß davon. Isolationsfehler auf der DC-Seite zählen laut DEHN zu den häufigsten Ausfallursachen.
Der zweite Grund ist der Überspannungsschutz. Ein DC-Ableiter ohne Verbindung zum Gestell schützt nur Plus gegen Minus. Überschläge zwischen Leitung und Rahmen verhindert er nicht. Ein Generatoranschlusskasten wie der KENO SH-2 DC mit zwei Ableitern Typ 2 wirkt also erst dann voll, wenn die Erdseite seiner Ableiter mit dem Potentialausgleich und über ihn mit dem Gestell verbunden ist. Wie Sie die Ableiter auswählen, steht im Artikel Überspannungsschutz und GAK.
Welcher Querschnitt für den Potentialausgleich?
Die Broschüre unterscheidet drei Fälle:
- Gebäude ohne äußeren Blitzschutz: Funktionspotentialausgleich mit mindestens 6 mm² Kupfer
- Äußerer Blitzschutz, Trennungsabstand zur PV-Anlage eingehalten: ebenfalls 6 mm² Kupfer
- Äußerer Blitzschutz, Trennungsabstand nicht eingehalten: Gestell blitzstromtragfähig an den Blitzschutz anbinden, mindestens 16 mm² Kupfer oder 8 mm Runddraht aus Aluminium oder Kupfer
Eine Vorgabe übersehen viele: Der Funktionspotentialausgleichsleiter darf nach DIN VDE 0100-712 nicht grün-gelb sein. Grün-gelb ist dem Schutzleiter vorbehalten.
In unseren Angeboten steht das Kabel als gemeinsame Meterposition „2× PV-Kabel 6 mm² / Erdungskabel 16 mm²“. Wir planen also den größeren Querschnitt ein, der in allen drei Fällen reicht.
Was alles angebunden wird
Laut DEHN gehören bei einer PV-Anlage diese Teile in die Erdung bzw. den Potentialausgleich:
- das Montagegestell, mit mindestens 6 mm² Kupfer
- metallene Kabeltrassen und Schutzrohre, die mit der Verkabelung verbunden sind
- das Wechselrichtergehäuse, wenn es aus Metall ist (Schutzklasse I), erdseitig direkt mit dem Überspannungsschutz verbunden
Die Modulrahmen einzeln anzubinden ist aus Blitzschutzsicht nicht nötig, wenn das Gestell angebunden ist. Einige Modultypen verlangen trotzdem eine eigene Erdung. Das steht in der Anleitung des Modulherstellers und hat dann Vorrang.
Für die Leitung am Gestell gibt es Halter aus dem Montagesystem, zum Beispiel den KENO Erdungsleiterhalter K-46 aus Aluminium mit 11-mm-Bohrung. Er passt zu den KENO-Schienen aus unserem Montagematerial.
Speicher: das Erdungskabel liegt oft nicht im Karton
Auch Batteriespeicher brauchen eine Erdung. Beim Hochvolt-Speicher Deye BOS-A nennt das Handbuch ein eigenes Erdungskabel vom Rack zum Erdungspunkt vor Ort. Dieses Kabel muss der Kunde selbst vorbereiten, seine Länge hängt vom Aufstellort ab. Prüfen Sie das bei jedem Speicher vor der Montage, sonst steht der Turm, und es fehlt ein Kabel.
Die Erdungsanlage im Bestandsgebäude
Ein Potentialausgleich ist nur so gut wie die Erdungsanlage, an der er hängt. Im Neubau wird sie nach DIN 18014 als Fundament- oder Ringerder gebaut. Bei älteren Häusern fehlt laut DEHN oft der Nachweis, dass die Erdung funktioniert. Häufig diente früher die metallene Wasserleitung als Erder. Seit viele Leitungen gegen Kunststoffrohre getauscht wurden, erfüllt sie diese Aufgabe nicht mehr.
DEHN empfiehlt für die Nachrüstung Tiefenerder nach DIN 18014, meist zwei mit 5 m oder vier mit 3 m Länge an diagonal gegenüberliegenden Gebäudeecken, blitzstromtragfähig miteinander verbunden. Die Erder können außen sitzen und die Verbindungsleitung innen laufen. Dann muss nur an zwei Stellen gegraben werden. Für die Leitung zum Potentialausgleich nennt die Skizze zum Inselbetrieb zum Beispiel NYM 1×16 mm² oder verzinkten Stahl.
Zwei Fälle hebt die Broschüre für Deutschland besonders hervor. In TT-Netzen, in denen der Netzbetreiber nur Außen- und Neutralleiter liefert, besteht Nachrüstpflicht für die Erdung. Und bei Speichern mit Inselbetrieb darf der PEN-Leiter des Netzbetreibers nach VDE AR-N 4100 nicht für Schutzzwecke genutzt werden. Wer Notstrom plant, braucht deshalb eine eigene, funktionierende Erdungsanlage.
Aus der Praxis: das fehlende Erdungskabel im Angebot
Als wir im September unser Angebotswerkzeug mit 29 echten Voltaik-Angeboten verglichen haben, fiel eine Lücke auf. Die ersten drei Fassungen des Werkzeugs hatten 2 × 50 m Solarkabel 4 mm² eingeplant, aber kein Erdungskabel. In 24 der 29 Angebote stand dagegen die Position mit 6 mm² Solarkabel und 16 mm² Erdungskabel. Seit Fassung V3b rechnet das Werkzeug mit dieser Position, mindestens 50 m. Erdungsklemmen und Kleinteile stehen nicht einzeln im Angebot, sie stecken in der Pauschale für Stecker und Kleinmaterial.
Häufige Fragen
Muss das Montagegestell einer PV-Anlage geerdet werden?
Die DIN VDE 0100-712 verlangt es nicht zwingend. DEHN, DGUV und VdS empfehlen es, weil der Wechselrichter sonst Isolationsfehler nicht sicher erkennt und die DC-Ableiter nur eingeschränkt schützen.
Welchen Querschnitt braucht der Potentialausgleich am Gestell?
Mindestens 6 mm² Kupfer. Ist der Trennungsabstand zu einem äußeren Blitzschutz nicht eingehalten, mindestens 16 mm² Kupfer oder 8 mm Runddraht.
Darf der Potentialausgleichsleiter grün-gelb sein?
Nein. Nach DIN VDE 0100-712 darf der Funktionspotentialausgleichsleiter keine grün-gelbe Farbe haben.
