Leider wird der innere Blitzschutz von den Installateuren kleinerer Anlagen oft gänzlich ignoriert – oft sogar der äußere Schutz auf dem Dach. Die Mannheimer Versicherung hat ermittelt, dass induzierte Überspannungen rund 45 Prozent der Schadensfälle an Photovoltaikanlagen ausmachen.
Solche Überspannungen können in den Kabeln der Solaranlage entstehen, wenn nahe Gewitter oder andere starke elektromagnetische Felder eine Spannung hervorrufen (induzieren). Sie können auftreten, wenn Blitze weiter entfernt einschlagen und über den Potentialausgleich zur Erde und das Stromnetz ins Gebäude einfahren. In der Folge werden auch der Wechselrichter und die Solaranlage beschädigt. Oft sind diese Schäden unsichtbar. Man erkennt sie nur am geringeren Solarertrag, also an den Stromerträgen im Monitoringsystem der Anlagenüberwachung oder am Solarzähler. Die Versicherer fordern nicht selten, dass ein fachgerechter Überspannungsschutz installiert wird. Fehlt er, erhöht sich die Selbstbeteiligung für den Betreiber der Anlage im Schadensfall.
Anlagen auf hohen Gebäuden gut abschirmen
Je länger die Verkabelung einer Solaranlage ist (sprich: je höher das Gebäude), desto gründlicher ist die Anlage gegen Überspannungen abzuschirmen. Verfügt das Gebäude bereits über einen äußeren Blitzschutz, kann man den Überspannungsschutz leicht für wenige hundert Euro nachrüsten.
Alle Leitungen gut absichern
Viele Installateure glauben, dass die Schutzeinrichtungen in den Wechselrichtern ausreichen, um den Überspannungsschutz zu gewährleisten. Sie sind aber meist nur für den Schutz des Inverters ausgelegt. Es empfiehlt sich in jedem Fall, die DC-Hauptleitungen vom Solargenerator zum Wechselrichter separat abzuschirmen. Wer auf Nummer sicher gehen will, verlegt auch den Generatorstromkreis in abgeschirmten Schienen, um elektromagnetische Induktion zu vermeiden.
Nicht zu viel Kabel verlegen
Auf unnötige Kabellängen sollte man verzichten und große Leiterschlaufen vermeiden, beispielsweise beim Anschluss der Module. Besser ist es, die Kabel eng beieinander zu führen und gut zu verdrillen. Im Generatorstromkreis wird mindestens eine Varistoreinheit mit einer thermisch gekoppelten Abtrennvorrichtung in Reihe geschaltet, nach DIN EN 61643-11 (VDE 0675-6-11). Ableiter dieser Bauart wurden ursprünglich für den Einsatz in Wechselstromsystemen ausgelegt. Seit einigen Jahren gibt es spezielle Überspannungsableiter für die Photovoltaik, die mit Gleichströmen arbeiten.
Varistoren sind spannungsabhängige Widerstände, deren elektrischer Widerstand oberhalb einer bestimmten Schwellspannung schlagartig sinkt. Sie werden aus Zinkoxid gefertigt, das besonders hitzebeständig ist. Wenn der Varistor bei Überspannung schaltet, wird der Stromkreis aber nicht völlig getrennt. Dabei entstehen Kriech- und Leckströme, eine gewisse Verlustleistung wird wirksam. Diese Leistung wird in Wärme umgesetzt.
Leitung bei Überspannung leistungfrei schalten
Empfehlenswert ist zudem, in den Generatorkreis eine Funkenstrecke einzubauen. Dadurch wird die Leitung bei Überspannung leistungsfrei geschaltet. In einer Gaskapsel befinden sich zwei Elektroden. Ab einer bestimmten Spannung zwischen ihnen wird das Gas ionisiert, also leitfähig. Der Überstrom springt innerhalb weniger Mikrosekunden als Funke über und wird abgeleitet.
Kabelsystem regelmäßig überprüfen
Doch damit ist das Problem der Überspannungen nicht erledigt. Oft vernachlässigt werden Spannungen, die aufgrund von Isolationsfehlern in die Leitungen oder andere Metallteile geraten. Natürlich ist die Verkabelung des Solargenerators auf möglichst viele Jahre sorgenfreien Betrieb ausgelegt. Aber Nagetiere, Marderbiss, Vögel, Frost, Hitze, Stürme, UV-Licht, Hagel, Gewitter oder sogar Vandalismus können zu Defekten führen. Wer will das für zwanzig Jahre ausschließen? Deshalb ist die regelmäßige Durchsicht der Anschlussdosen der Solarmodule, der Verkabelung und Anschlüsse ein wichtiger Bestandteil des vorbeugenden Schutzes vor Überspannungen und Bränden.
