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Sicherung und Kabelquerschnitt für Solaranlagen

Sicherung und Kabelquerschnitt für Solaranlagen

Renogy Official |

Ein praxisnaher Leitfaden für Solaranlagen, Wohnmobile und DIY-Campingausbauten: Erfahren Sie, wo Sicherungen und Leitungsschutzschalter eingesetzt werden und wie sich die passende Absicherung für Laderegler, Batterien und Wechselrichter bestimmen lässt.

Warum und wo brauchen wir eine Sicherung oder einen Leitungsschutzschalter?

Beim Aufbau Ihres Renogy-Systems ist der Einsatz von Sicherungen oder Leitungsschutzschaltern eine wichtige zusätzliche Schutzmaßnahme. Sie schützen die Verkabelung vor Überhitzung und können angeschlossene Geräte im Fall eines Kurzschlusses vor Brand oder Beschädigung bewahren. Außerdem helfen sie, Schäden durch eine Überspannung oder einen Kurzschluss im System zu begrenzen. Für den reinen Betrieb ist eine Sicherung nicht in jedem Fall erforderlich; aus Sicherheitsgründen empfehlen wir jedoch grundsätzlich, geeignete Sicherungen oder Leitungsschutzschalter vorzusehen.

Wir empfehlen drei Einbaupositionen für Sicherungen oder Leitungsschutzschalter:

  1. zwischen Solarmodulen und Laderegler
  2. zwischen Laderegler und Batterie
  3. zwischen Batterie und Wechselrichter oder Wechselrichter-Ladegerät

Die Auslegung der Sicherung sollte immer gemeinsam mit dem Kabelquerschnitt und dem Spannungsabfall geprüft werden. Ein zu dünnes Kabel kann Wärme erzeugen und die Effizienz verringern, auch wenn die übrigen Komponenten des Systems korrekt dimensioniert sind.

Sicherungen und Leitungsschutzschalter richtig dimensionieren

Die passende Größe einer Sicherung oder eines Leitungsschutzschalters hängt unter anderem von der Anwendung, der Systemleistung und den Betriebsbedingungen ab.

  • Anwendungsszenario: Die Art des zu schützenden Geräts oder Systems bestimmt die erforderliche Größe.
  • Systemkapazität: Bei Systemen mit höherer Leistung können größere Ströme auftreten. Sicherungen und Schutzschalter müssen diese sicher beherrschen.
  • Fehlerstromanalyse: Die möglichen Fehlerströme sollten berücksichtigt werden, damit Überströme schnell unterbrochen und Schäden oder Gefahren begrenzt werden.
  • Elektrische Vorgaben: Elektrische Regeln und technische Informationen können Hinweise zur Auswahl geben. Diese Hinweise sind auf die konkrete Anwendung zu beziehen und ersetzen keine fachkundige Prüfung.
  • Spannungsfestigkeit: Die Spannungsangabe von Sicherung und Schutzschalter muss zur Systemspannung passen. Eine ungeeignete Spannungsfestigkeit kann die Schutzwirkung beeinträchtigen.
  • Umgebungsbedingungen: Temperatur und Feuchtigkeit können die Leistung beeinflussen. Je nach Einbausituation kann eine Reduzierung der zulässigen Belastbarkeit erforderlich sein.
  • Spätere Erweiterungen: Wenn eine spätere Erweiterung geplant ist, kann ein angemessener Spielraum bei der Auswahl sinnvoll sein.
  • Herstellerangaben: Die Spezifikationen und Empfehlungen des jeweiligen Herstellers sind maßgeblich, da sie die Produkteigenschaften und den vorgesehenen Einsatz berücksichtigen.

Sicherung zwischen Solarmodulen und Laderegler

Eine Sicherung zwischen Solarmodulen und Laderegler sollte auf Grundlage des maximalen Stroms dimensioniert werden, der durch die Sicherung fließen kann. Im Ausgangsartikel wird für den Modul-Kurzschlussstrom ein Sicherheitsfaktor von 1,25 und für Schutz- und Trenneinrichtungen ein weiterer Faktor von 1,25 verwendet. Daraus ergibt sich ein Gesamtfaktor von 1,56. Die konkrete Auswahl muss zur Anlage, den verwendeten Komponenten und den Herstellerangaben passen.

Die Größe der Sicherung oder des Leitungsschutzschalters hängt dabei von zwei Faktoren ab:

  • der Anzahl der Solarmodule
  • der Verschaltung der Solarmodule (Reihen-, Parallel- oder Reihen-Parallelschaltung)

Diese beiden Faktoren bestimmen den maximalen Strom, der durch die Sicherung oder den Leitungsschutzschalter fließen kann.

Reihenschaltung

Bei einer Reihenschaltung addieren sich die Spannungen der einzelnen Module, während die Stromstärke gleich bleibt. Für die Auswahl müssen Sie den angegebenen Kurzschlussstrom (Isc) des verwendeten Moduls prüfen. Der Isc-Wert beschreibt den maximalen Strom, den ein Solarmodul unter den jeweiligen Prüfbedingungen liefern kann.

Solarmodule in Reihe
Größe Formel
Systemspannung* V = V1 + V2 + ... + Vn
Kurzschlussstrom (Isc)* Isc = I1 = I2 = ... = In
Nennstrom der Sicherung oder des Leitungsschutzschalters Isc des Solarmoduls × 1,56


Bei zwei in Reihe geschalteten 100-W-Modulen mit jeweils 20 V und einem Kurzschlussstrom von 5 A ergibt sich eine Gesamtspannung von 40 V bei einem Kurzschlussstrom von 5 A.

Sicherung bei in Reihe geschalteten Solarmodulen
Sicherung bei einer Reihenschaltung

Für die Sicherungsgröße wird der Isc-Wert mit dem Sicherheitsfaktor 1,56 multipliziert: 5 A × 1,56 = 7,8 A.

  • Gesamtspannung = V1 + V2 = 20 V + 20 V = 40 V
  • Sicherungsgröße = Isc der Reihenschaltung × 1,56 = 5 A × 1,56 = 7,8 A

Parallelschaltung von Solarmodulen

Bei einer Parallelschaltung addieren sich die Ströme der einzelnen Module, während die Spannung gleich bleibt. Prüfen Sie für die Auswahl den angegebenen Kurzschlussstrom (Isc) des verwendeten Moduls.

Solarmodule parallel
Größe Formel
Systemspannung V = V1 = V2 = ... = Vn
Kurzschlussstrom (Isc)* Isc = I1 + I2 + ... + In
Nennstrom der Sicherung oder des Leitungsschutzschalters Isc des Solarmoduls × 1,56

* V und I stehen für Systemspannung und Kurzschlussstrom; 1, 2 bzw. n bezeichnen die Modulnummer.

Bei zwei parallel geschalteten 100-W-Modulen mit jeweils 20 V und einem Kurzschlussstrom von 5 A ergibt sich eine Gesamtspannung von 20 V bei einem Kurzschlussstrom von 10 A.

Sicherung bei parallel geschalteten Solarmodulen
Sicherung bei einer Parallelschaltung

10 A × 1,56 = 15,6 A. Damit ergibt sich eine rechnerische Sicherungsgröße von 15,6 A.

  • Gesamtspannung: V1 = V2 = 20 V
  • Sicherungsgröße = Isc der Parallelschaltung × 1,56 = (5 A + 5 A) × 1,56 = 15,6 A

Reihen-Parallelschaltung

Bei einer Reihen-Parallelschaltung werden sowohl Spannung als auch Strom der jeweiligen Modulgruppen berücksichtigt. Prüfen Sie den Kurzschlussstrom (Isc) des verwendeten Moduls und verwenden Sie die folgende Berechnung als Orientierung.

Solarmodule in Reihen-Parallelschaltung
Größe Formel
Systemspannung* V = V1 + V2 + ... + Vn
Kurzschlussstrom (Isc)* Isc = I1 + I2 + ... + In
Nennstrom der Sicherung oder des Leitungsschutzschalters Isc des Solarmoduls × 1,56

Bei vier 100-W-Modulen, die jeweils paarweise in Reihe und anschließend parallel geschaltet werden, ergibt sich bei 20 V und 5 A je Modul eine Gesamtspannung von 40 V und ein Kurzschlussstrom von 10 A.

Sicherung bei einer Reihen-Parallelschaltung von Solarmodulen
Sicherung bei einer Reihen-Parallelschaltung
  • Gesamtspannung: V1 + V2 = 20 V + 20 V = 40 V**
  • Sicherungsgröße = Isc der Reihen-Parallelschaltung × 1,56 = (5 A + 5 A) × 1,56 = 15,6 A

** V1 und V2 stehen jeweils für die Solarmodulgruppe 1 und die Solarmodulgruppe 2.

Renogy Empfehlung für Solarmodul-Sicherungen

Sicherung zwischen Laderegler und Batterie

Um die Sicherungsgröße zwischen Laderegler und Batterie zu bestimmen, können Sie sich grundsätzlich am Nennstrom bzw. Nennladestrom des Ladereglers orientieren. Für zusätzliche Sicherheit empfehlen wir einen Spielraum von 25 %, also das 1,25-Fache des Nennladestroms des Ladereglers.

Nennstrom der Sicherung oder des Leitungsschutzschalters = Nennladestrom des Ladereglers × 1,25

Beispiel: Bei einem 40-A-Laderegler empfehlen wir eine 50-A-Sicherung zwischen Laderegler und Batterie. Achten Sie außerdem auf eine Verkabelung, die den maximalen Dauerstrom dieser Auslegung sicher tragen kann.

Sicherung zwischen Batterie und Wechselrichter oder Wechselrichter-Ladegerät

Die letzte Sicherung befindet sich zwischen Batterie und Wechselrichter. Gerade bei Wechselrichtern mit hoher Leistungsaufnahme sind ein passender Kabelquerschnitt und eine korrekt dimensionierte Sicherung entscheidend. Eine Empfehlung zur Sicherungsgröße steht häufig im Handbuch; viele Wechselrichter verfügen bereits über integrierte Sicherungen oder Schutzschalter. Eine zusätzliche Überstromsicherung kann dennoch sinnvoll sein.

Sicherungsgröße = Wechselrichterleistung / Batteriespannung / Spitzenwirkungsgrad des Wechselrichters × 1,25

Beispiel: Ein 1000-W-Reinsinus-Wechselrichter mit einem Spitzenwirkungsgrad von 90 % wird an eine 12-V-Batterie angeschlossen:

Empfohlene Sicherung = 1000 W / 12 V / 0,90 × 1,25 = 115 A oder ein nahe liegender Nennwert

Renogy bietet Sicherungen und Leitungsschutzschalter an, die zwischen Laderegler bzw. Wechselrichter und Batterie eingesetzt werden können:


Sicherungsmodell Eigenschaften
ANL-Sicherung
  • Erhältlich mit 20 A, 30 A, 40 A, 60 A und 100 A
  • Aus einer Legierung sowie Messing und Kupfer; für eine transparente, nicht leitende Schutzabdeckung ausgelegt
  • RoHS-konform
  • Zündquellengeschützt
1P DC Leitungsschutzschalter
  • Erhältlich mit 10 A, 16 A, 32 A, 50 A und 63 A
  • Thermische und magnetische Auslösung
  • Für reversible Anschlüsse und bidirektionale Ströme ausgelegt
  • Nach dem Auslösen zurücksetzbar
  • Integriertes Anzeigefenster zur Kontrolle der Kontaktstellung
  • Einfache Montage auf einer Standard-DIN-Schiene

Kabelquerschnitt für Sicherungen auswählen

Bei der Auswahl der Leitung zum Wechselrichter sollte neben der Batteriespannung auch der zu erwartende Dauerstrom berücksichtigt werden. Bei niedriger Batteriespannung kann der Strom ansteigen; zusätzlich ist ein angemessener Sicherheitsfaktor einzuplanen.

Beispielhafte Auswahl nach Einbauposition
Einbauposition Beispielhafte Orientierung
Zwischen Solarmodulen und Laderegler Bei zwei parallel geschalteten Modulen und erwarteten 10 bis 12 A kann eine Kupferleitung 14 AWG mit 90 °C Isolierung und 25 A Nennbelastbarkeit als Ausgangspunkt dienen.
Zwischen Laderegler und Batterie Bei erwarteten 40 A kann eine Kupferleitung 8 AWG mit 90 °C Isolierung und 55 A Nennbelastbarkeit als Ausgangspunkt dienen.
Zwischen Batterie und Wechselrichter Bei erwarteten etwa 92 A kann eine Kupferleitung 4 AWG mit 90 °C Isolierung und 95 A Nennbelastbarkeit als Ausgangspunkt dienen.

Dies ist eine kurze Einführung in die Auswahl von Sicherungen und Kabelquerschnitten für ein Solarsystem. Je nach Anwendung sind weitere Faktoren wie Kabellänge, Spannungsabfall sowie Sicherungs- und Schutzschaltertypen zu berücksichtigen.

Sicherheitshinweis

Die Berechnungen und Beispiele in diesem Beitrag dienen der Orientierung. Die tatsächliche Auswahl von Sicherungen, Leitungsschutzschaltern, Leitungen und Anschlusskomponenten muss zur Systemspannung, zum maximalen Dauer- und Fehlerstrom, zur Verlegeart, zur Umgebung und zu den jeweiligen Herstellerangaben passen. Bei Unsicherheit oder bei fest installierten Anlagen sollte eine qualifizierte Elektrofachkraft hinzugezogen werden. Dieser Beitrag stellt keine verbindliche Auslegung oder abschließende Interpretation von DIN- oder VDE-Anforderungen dar.

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