In einer detaillierten Analyse haben Energynet und Envaris ermittelt, welches die fünf häufigsten Schadensursachen an Photovoltaikanlagen sind. Dazu zählen Brandschäden, Sturmschäden, Blitzschlag, Schneedruck sowie Diebstahl. Noch weitergehend sind die Analysen von Trust-PV zur Zuverlässigkeit und Sicherheit von Solaranlagen.
Ein zentraler Baustein ist das Projekt „Solar Bankability“: Mit bewährten Verfahren für die professionelle Risikobewertung haben die Autoren die technischen Risiken von Photovoltaikprojekten untersucht. Das Ergebnis auf einen kurzen Nenner gebracht: Module, Wechselrichter und Verkabelung bilden die mit Abstand häufigsten von Störfällen betroffenen Komponenten.
Sie verursachen häufig teure Störfälle, die die Produktivität von Anlagen beeinflussen. Nicht selten ist der Ausfall der kompletten Anlage die Folge, bis die schadhaften Systemkomponenten repariert oder ausgetauscht wurden.
Fehlerhafte Elektroinstallation
Mehr als ein Drittel der Kosten und mehr als 40 Prozent der Störfälle gehen demnach direkt auf eine fehlerhafte Ausführung der Elektroinstallationen zurück. Dazu gehören Kabelschutz, Kabelverbindung, Kabelbefestigung und die Bearbeitung der Kabel. Weitere 15 Prozent der Kosten und ein Viertel der Störfälle lassen sich auf falsche oder unzureichende Materialien bei der Elektroinstallation zurückführen.
Die beiden Studien zeigen überdeutlich: Am Ende kommt es auf das Fachwissen und die Sorgfalt der ausführenden Personen an. Sorgfältige Planung und der Einsatz qualitativ hochwertiger Bauteile können viele Schäden verhindern. Ebenso wichtig für hohe Anlagenzuverlässigkeit ohne unvorhersehbare Ausfallzeiten sind die fachgerechte Installation, die regelmäßige Wartung und die maßgeschneiderte Anpassung von Schutzkonzepten für die Anlagen.
Erdung oft vernachlässigt
Montagefehler gehören zu den häufigsten Ursachen für Schäden und Leistungsverluste an Photovoltaikanlagen. Sie entstehen meist aus Unwissenheit, Zeitdruck oder durch den Einsatz ungeeigneter Materialien.
Einer der häufigsten Montagefehler ist die unsachgemäße Installation der Solarmodule. Diese kann zu mechanischen Spannungen in den Modulen führen, die im schlimmsten Fall Risse in den Solarzellen oder dem Glas verursachen. Solche Beschädigungen können die Leistung der gesamten Anlage signifikant reduzieren und die Anfälligkeit für weitere Schäden wie Wasserintrusion erhöhen. Auch die ordnungsgemäße Erdung ist essenziell, um Überspannungen und elektromagnetische Interferenzen zu vermeiden. Mangelnde oder fehlerhafte Erdung kann zu elektrischen Unfällen führen und die elektronischen Komponenten der Anlage beschädigen.
Zudem sind alle verwendeten Komponenten ständig anspruchsvoller Witterung ausgesetzt. Fehlerhafte Montage, die keinen adäquaten Schutz gegen Feuchtigkeit, Schmutz und UV-Strahlung bietet, kann zu Korrosion, Isolationsfehlern und anderen Schäden führen, welche die Effizienz und Sicherheit der Anlage beeinträchtigen.
UV-Strahlung, Temperaturschwankungen und Feuchtigkeit lassen Komponenten des Kabelmanagements altern und machen sie brüchig. Die Folge sind Ausfälle und dauerhafte Leistungsverluste, da die beschädigten Komponenten die Gesamteffizienz der Anlage beeinträchtigen.
Beschädigte Isolierung der Kabel
Schlecht geführte Kabel und die Exposition gegenüber Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und Korrosion können zudem die Kabelisolierung beschädigen. Dies hat oft Ausfälle der Wechselrichter zur Folge, da diese auf eine konstante und störungsfreie Spannungszufuhr angewiesen sind. Solche Ausfälle sind nicht nur kostspielig, sondern auch zeitintensiv in der Fehlerortung und -behebung.
Unfachmännische Kabelführung auf dem Dach kann durch die permanente UV-Belastung zu spröden Kabeln führen. Auch eine Dachdurchführung mittels angehobener Dachpfanne ist kein probates Mittel, hier kommt es über kurz oder lang zu einer fortschreitenden Undichtigkeit des Daches – und im Extremfall zum Aufscheuern der Kabelisolation, was eine Ursache für einen Kurzschluss sein kann.
Mit weiteren Herausforderungen haben es Installateure und Betreiber bei den für die Energiewende so wichtigen Freiflächenanlagen zu tun. Hier ist es unter anderem wichtig zu vermeiden, dass Schafe oder andere Tiere sich in unter Solarmodulen hängenden Kabeln verfangen – dies kann sowohl für die Tiere als auch für die Anlage schwerwiegende Schäden nach sich ziehen. Wichtig: Installateure sollten sorgfältiges Kabelmanagement betreiben, um die Belastung der Modulanschlussdosen durch das Gewicht der Kabel zu minimieren.
Zusätzliches Gewicht durch Schnee oder Eis verschärft das Problem. Eine professionelle Beratung zu Kabelbindern und Befestigungselementen kann sowohl den Anlagenbetreibern als auch der Tierwelt zugutekommen und die Gefahr von Kabelbeschädigungen beim Mähen reduzieren.
Sichere Kabelführung
Die fachgerechte Kabelführung ist entscheidend für die Sicherheit und Effizienz von Photovoltaikanlagen. Unsachgemäß verlegte Kabel führen zu Leistungsverlusten, Kurzschlüssen und im schlimmsten Fall zu Bränden. Die Sicherheit und Effizienz von Photovoltaikanlagen hängen somit maßgeblich von der Qualität des Kabelmanagements und der Verwendung geeigneter Befestigungslösungen ab.
Die Befestigung von Leitungen dient in erster Linie zur Aufnahme der Lasten. Dadurch werden Leitungen und integrierte Zugentlastungen (zum Beispiel von Steckverbindern) vor mechanischen Überbeanspruchungen geschützt. Zusätzlich soll die Befestigung das Scheuern der Leitungen oder den Abrieb der Isolierung verhindern.
Auch darf die Isolierung der Leitungen nicht durch Befestigungsvorrichtungen beschädigt werden. Diese Anforderungen lassen sich in der Regel nur durch geeignete Halterungen erfüllen.
UV-Beständigkeit ist wichtig
Bei der Auswahl der geeigneten Kabelschutzrohre sollten als besondere Eigenschaften mindestens UV-Beständigkeit, Brandschutzeigenschaften, Druckfestigkeit und gegebenenfalls Wasserdichtigkeit der Rohre berücksichtigt werden. Neben metallischen Rohren, die aus Gewichtsgründen jedoch häufig ausscheiden, sind Langzeit-UV-beständige Wellrohre aus PP-Kunststoff der beste Kompromiss für die oberirdische Verlegung. Sie weisen eine UV-Beständigkeit von bis zu 20 Jahren auf.
Für die unterirdische Verlegung in Freiflächenanlagen sind Starr- und Flexrohre aus HDPE-Kunststoff Mittel der Wahl, die als UV-beständige Sonderausführung auch als Hybridlösung für alle Anwendungen eingesetzt werden kann. Es ist in jedem Fall dringend geboten, die technischen Datenblätter der Kabelschutzrohre von den Lieferanten einzufordern und einer Prüfung hinsichtlich der UV-Beständigkeit zu unterziehen.
Kabelbinder leiden unter der Sonne
Kabelbinder leiden unter langer Sonneneinstrahlung. Daher sind langfristig UV-beständige Kunststofflösungen vorzuziehen, um die Lebensdauer auch unter extremen Bedingungen zu maximieren. Für Anlagen wie Solarfreiflächenparks in Mitteleuropa gilt eine klare Empfehlung für High-Performance-Kabelbinder aus Langzeit-UV-stabilisiertem PA6.6.
Aus den genannten Gründen sollten grundsätzlich nur Kabelbinder eingesetzt werden, die für die Verwendung im Freien (UV-Beständigkeit) freigegeben sind. Es ist dringend geboten, die technischen Datenblätter der Kabelbinder von den Lieferanten einzufordern und einer Prüfung hinsichtlich der UV-Beständigkeit zu unterziehen. Die Praxis zeigt, dass häufig fälschlicherweise drei Jahre UV-beständige Standard-Kabelbinder zum Einsatz kommen.
Zugentlastung nicht vergessen
Zugentlastungen schützen Leitungsanschlüsse vor mechanischer Überbelastung. In den einzelnen Betriebsmitteln (Stecker, Generatoranschlusskasten, Modulanschlussdose) sind diese bereits häufig integriert. Allerdings können sie nur begrenzt Kräfte aufnehmen. So kann zum Beispiel bei DC-Steckern für Kabeldurchmesser von vier bis neun Millimeter die integrierte Zugentlastung per Norm mindestens 80 Newton aufnehmen (IEC/EN 628529). Darüber hinaus auftretende Lasten müssen durch die Verlegeart aufgenommen werden.
Grafik: EMC-direct
Foto: EMC-direct/Greentech
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Kostenloses Whitepaper für den sicheren Anlagenbetrieb
Um zu einer stärkeren Sensibilisierung für hohe Qualitätsstandards in der Montage und Elektroinstallation von PV-Anlagen beizutragen, haben Fachautoren für EMC-direct das Whitepaper „Häufige Schadensursachen an Photovoltaikanlagen kennen – und vermeiden“ erstellt. Es steht zum kostenlosen Download zur Verfügung unter:
https://www.emc-direct.de/the-company/whitepaper/
Der Autor
Thaddäus Nagy
ist Geschäftsführer von EMC-direct. Gemeinsam mit seinem Team war er in den vergangenen zwei Jahren europaweit am Bau von mehreren Dutzend Freiflächenanlagen beteiligt. Die Produkte des Spezialzulieferers für Kabelschutz und Befestigungstechnik aus Dorsten bei Gelsenkirchen kommen unter anderem in großen Solarprojekten in Österreich und Dänemark zum Einsatz.
Foto: Jo. Gemke
