ÜSS Photovoltaik

Ein Überspannungsschutz (ÜSS) in Photovoltaikanlagen ist eine essenzielle Schutzmaßnahme, um die empfindlichen elektrischen Komponenten der Anlage, wie Solarmodule, Wechselrichter und Verkabelungen, vor Schäden durch Überspannungen zu bewahren. Diese Überspannungen können durch Blitzeinschläge oder Schaltvorgänge im Stromnetz verursacht werden und stellen ein erhebliches Risiko dar, insbesondere in Photovoltaikanlagen, die meist an exponierten Stellen wie Dächern installiert sind. Ein Überspannungsschutz sorgt dafür, dass solche Spannungsstöße sicher abgeführt werden, bevor sie Schäden an der Anlage verursachen können.

Bedeutung des Überspannungsschutzes in Photovoltaikanlagen

In einer Photovoltaikanlage gibt es zwei Hauptbereiche, die gegen Überspannungen geschützt werden müssen:

  1. Gleichstromseite (DC-Seite): Dies umfasst die Verkabelung zwischen den Solarmodulen und dem Wechselrichter, wo Gleichstrom erzeugt und transportiert wird. Da die Solarmodule meist auf dem Dach montiert sind, sind sie besonders anfällig für Überspannungen, die durch indirekte Blitzschläge entstehen können. Diese Blitzeinschläge können erhebliche Schäden an den Modulen und der Verkabelung verursachen.

  2. Wechselstromseite (AC-Seite): Nach der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom durch den Wechselrichter muss auch der Bereich, der die Energie in das Netz oder den Eigenverbrauch speist, geschützt werden. Hier werden elektrische Geräte, die über das öffentliche Stromnetz angeschlossen sind, durch Überspannungen gefährdet, die durch Schaltvorgänge im Stromnetz entstehen können.

Ohne einen effektiven Überspannungsschutz besteht das Risiko, dass die gesamte Photovoltaikanlage bei einem starken Blitzeinschlag oder einer Netzstörung ausfällt oder teure Reparaturen anfallen.

Komponenten des Überspannungsschutzes

Ein typisches Überspannungsschutzsystem (ÜSS) in einer Photovoltaikanlage besteht aus Überspannungsschutzgeräten (SPDs), die sowohl auf der DC- als auch auf der AC-Seite installiert werden. Diese Schutzgeräte überwachen den Stromfluss und leiten gefährliche Spannungsstöße sicher zur Erde ab.

  1. Überspannungsschutz auf der DC-Seite: Diese Geräte werden zwischen den Solarmodulen und dem Wechselrichter installiert. Sie erfassen die hohen Spannungsspitzen, die durch einen Blitzschlag oder andere externe Einflüsse entstehen, und verhindern, dass diese Stöße den Wechselrichter oder die Solarmodule beschädigen. Die Schutzgeräte sind so ausgelegt, dass sie auch bei extremen Wetterbedingungen zuverlässig arbeiten.

  2. Überspannungsschutz auf der AC-Seite: Auch auf der Wechselstromseite ist der Überspannungsschutz entscheidend. Hier wird er zwischen dem Wechselrichter und der Einspeisung ins öffentliche Stromnetz oder dem internen Hausstromnetz installiert. Diese Geräte schützen die Wechselstromleitungen und angeschlossenen Verbraucher (z. B. Haushaltsgeräte) vor Spannungsstößen, die über das Stromnetz eindringen könnten.

Installation und Normen

Die Installation von Überspannungsschutzsystemen in Photovoltaikanlagen muss den geltenden Normen und Vorschriften entsprechen, wie beispielsweise der DIN VDE 0100-443 und DIN VDE 0100-534, die den Einsatz von Überspannungsschutz in elektrischen Anlagen regeln. Diese Normen legen fest, dass Photovoltaikanlagen, insbesondere größere Anlagen oder solche in Gebieten mit hohem Blitzaufkommen, unbedingt mit einem Überspannungsschutz ausgestattet sein müssen.

Bei der Installation des Überspannungsschutzes ist es wichtig, dass die Schutzgeräte so nah wie möglich an den empfindlichen Komponenten, wie dem Wechselrichter, installiert werden. Gleichzeitig müssen sie über eine effiziente Erdungsanbindung verfügen, um den Stromstoß sicher abzuleiten. Hierfür wird oft eine separate Erdungsschiene verwendet, um sicherzustellen, dass keine gefährlichen Spannungen in den Rest der Anlage gelangen.

Wartung und Überprüfung

Der Überspannungsschutz in einer Photovoltaikanlage muss regelmäßig überprüft werden, um sicherzustellen, dass er funktionsfähig bleibt. Im Laufe der Zeit können die Schutzgeräte durch wiederholte Spannungsstöße abgenutzt werden und ihre Wirksamkeit verlieren. Moderne SPDs verfügen häufig über Anzeige- oder Diagnosesysteme, die den Zustand der Schutzgeräte überwachen und anzeigen, wann sie ersetzt werden müssen. Die regelmäßige Wartung ist besonders wichtig, um die langfristige Sicherheit der Photovoltaikanlage zu gewährleisten.