Eine Photovoltaikanlage ist eine Investition in die Zukunft, die sich über Jahrzehnte auszahlen soll. Doch ein unsichtbares Phänomen, die Potential-induzierte Degradation (PID), kann die Leistung Ihrer Solarmodule schleichend, aber stetig reduzieren. Dieser „stille Leistungsdieb“ ist oft die Folge einer unzureichenden oder falsch ausgeführten Erdung. Erfahren Sie, warum eine normgerechte Erdung nicht nur für Ihre Sicherheit unerlässlich ist, sondern auch den Wert und die Effizienz Ihrer Anlage langfristig schützt.

Was ist Potential-induzierte Degradation (PID)?

Stellen Sie sich vor, die Leistungsfähigkeit Ihrer Solarmodule würde Jahr für Jahr langsam nachlassen, weit über die normale, erwartete Alterung hinaus. Genau das beschreibt die Potential-induzierte Degradation. Es handelt sich um einen Leistungsverlust, der durch hohe Spannungsunterschiede zwischen den Solarzellen und dem geerdeten Modulrahmen entsteht.

Moderne PV-Anlagen arbeiten mit hohen Systemspannungen von oft 1000 bis 1500 Volt, um die Effizienz zu maximieren. Diese hohe Spannung kann dazu führen, dass Elektronen aus den Solarzellen durch die Verkapselungsmaterialien und das Glas nach außen zum geerdeten Rahmen wandern. Diese unerwünschten Kriechströme verändern die Eigenschaften der Solarzelle dauerhaft und führen zu einem Leistungsabfall, der in schweren Fällen bis zu 30 % betragen kann.

Besonders anfällig für diesen Effekt sind klassische Glas-Folien-Module, während Glas-Glas-Module eine höhere Resistenz aufweisen. Faktoren wie hohe Luftfeuchtigkeit und hohe Temperaturen beschleunigen den PID-Effekt zusätzlich, was ihn auch in unseren Breitengraden zu einem relevanten Thema macht.

Die doppelte Rolle der Erdung: Schutz für Mensch und Modul

Die meisten Anlagenbesitzer verbinden das Thema Erdung primär mit dem Blitzschutz und der Personensicherheit. Das ist korrekt, aber nur die halbe Wahrheit. Eine fachgerecht installierte Erdung erfüllt zwei entscheidende Funktionen:

1. Schutzerdung: Sie schützt Personen vor einem elektrischen Schlag im Falle eines Defekts, indem sie Fehlerströme sicher in die Erde ableitet.

2. Funktionserdung: Sie sorgt für den störungsfreien Betrieb der Anlage und ist der wirksamste Schutz gegen PID.

Bei der Funktionserdung wird ein bestimmtes Potential der Anlage gezielt mit dem Erdpotential verbunden. Dadurch wird der Spannungsunterschied zwischen den Solarzellen und dem Modulrahmen minimiert. Die für PID verantwortlichen Kriechströme können so gar nicht erst in nennenswertem Umfang entstehen. Die Erdung fungiert hier also wie ein Schutzschild, das die Leistungsfähigkeit Ihrer Zellen bewahrt.

Erfahrungsgemäß ist eine sorgfältig geplante und ausgeführte Erdung eine der kostengünstigsten und zugleich effektivsten Maßnahmen, um die Lebensdauer und den Ertrag einer PV-Anlage zu maximieren. Wer hier spart, riskiert teure Leistungseinbußen in der Zukunft.

Wie wird eine PV-Anlage korrekt gegen PID geerdet?

Die Vermeidung von PID durch Erdung ist eine technische Aufgabe, die unbedingt von einem qualifizierten Fachbetrieb durchgeführt werden muss. Die gängigste und effektivste Methode ist die negative Erdung des PV-Generators.

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Funktionserdung am Minuspol

Bei dieser Methode wird der negative Pol des Solargenerators, also der Zusammenschaltung aller Module, direkt mit dem Potentialausgleich und somit mit der Erde verbunden. Dadurch wird das Potential der Solarzellen auf ein unkritisches Niveau gegenüber dem geerdeten Modulrahmen angehoben.

Wichtiger Hinweis: Nicht jeder Wechselrichter ist für diese Art der Erdung geeignet. Es muss sichergestellt sein, dass der verwendete Wechselrichter eine sogenannte galvanische Trennung besitzt (z. B. durch einen Trafo) oder vom Hersteller explizit für die negative Erdung freigegeben ist. Trafolose Wechselrichter können bei falscher Erdung Schaden nehmen.

Die Bedeutung von Material und Montage

Eine wirksame Erdung hängt von einer dauerhaft niederohmigen Verbindung ab. Entscheidend ist dabei nicht nur die sorgfältige Planung, sondern auch die fachgerechte Ausführung. Dies umfasst:

• Korrekte Leitungsquerschnitte: Die Erdungsleitungen müssen ausreichend dimensioniert sein.
• Korrosionsbeständige Materialien: Klemmen und Verbinder aus Edelstahl oder speziell behandelten Metallen verhindern, dass die Verbindung mit den Jahren durch Witterungseinflüsse an Leitfähigkeit einbüßt.
• Fachgerechte Anbindung: Jedes Modul und alle Teile des Montagesystems müssen sicher in das Erdungskonzept eingebunden werden.

Eine fachmännische Installation stellt sicher, dass Sie nicht nur heute, sondern auch in 20 Jahren noch vor PID geschützt sind. Die richtige Erdung ist somit eine direkte Investition in die Langlebigkeit Ihrer PV-Anlage.

PID-resistente Module: Eine vollständige Alternative?

In den letzten Jahren haben Modulhersteller große Fortschritte gemacht und bieten zunehmend Module an, die als „PID-frei“ oder „PID-resistent“ zertifiziert sind. Diese Module durchlaufen strenge Tests, wie sie zum Beispiel in der Norm IEC TS 62804-1 vom TÜV Rheinland definiert sind. Dabei werden die Module unter verschärften Bedingungen – hohe Spannung, hohe Temperatur und hohe Feuchtigkeit – getestet, um ihre Widerstandsfähigkeit nachzuweisen.

Diese Module verwenden verbesserte Verkapselungsmaterialien und Zelltechnologien, die den unerwünschten Kriechströmen entgegenwirken. Sie bieten eine deutliche Verbesserung und reduzieren das Risiko erheblich.

Dennoch empfehlen viele Experten, sich nicht allein auf die Modulzertifizierung zu verlassen. Eine normgerechte Erdung bleibt aus Sicherheitsgründen ohnehin meist verpflichtend und bietet eine zusätzliche Schutzebene. Die Kombination aus PID-resistenten Modulen und einer sauberen Funktionserdung bietet die maximale Sicherheit für Ihre Investition.

FAQ – Häufige Fragen zur Erdung und PID

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Kann ich meine PV-Anlage selbst erden?

Nein, auf keinen Fall. Arbeiten an der Erdung und dem Potentialausgleich sind sicherheitsrelevant und dürfen nur von einer qualifizierten Elektrofachkraft durchgeführt werden. Fehler können zu schweren Unfällen und zum Verlust des Versicherungsschutzes führen.

Ist PID ein Garantiefall?

Das hängt von den Garantiebedingungen des Modulherstellers ab. Einige Hersteller schließen PID in ihre Leistungsgarantie ein. Der Nachweis erweist sich in der Praxis jedoch oft als aufwendig. Prävention durch eine korrekte Installation ist daher immer der bessere und kostengünstigere Weg.

Betrifft PID auch Balkonkraftwerke?

Theoretisch ja, in der Praxis ist das Risiko aber deutlich geringer. Balkonkraftwerke bestehen in der Regel nur aus ein bis zwei Modulen und arbeiten mit sehr niedrigen Spannungen. Der hohe Spannungsdruck, der PID in großen Anlagen auslöst, baut sich hier nicht auf. Eine korrekte Montage und Sicherung der Komponenten ist dennoch wichtig.

Wie erkenne ich PID an meiner bestehenden Anlage?

Für einen Laien ist PID schwer zu erkennen, da der Leistungsverlust schleichend eintritt. Ein Indiz kann ein unerklärlich niedriger Ertrag sein, der über die Jahre weiter abnimmt. Eindeutig nachweisen lässt sich PID nur durch eine professionelle Kennlinienmessung der Module durch einen Fachbetrieb.

Fazit: Vorausschauende Planung sichert langfristige Erträge

Die Potential-induzierte Degradation ist eine ernstzunehmende Gefahr für den langfristigen Ertrag Ihrer Photovoltaikanlage. Die gute Nachricht: Mit einer fachgerecht geplanten und installierten Erdung lässt sich dieses Problem zuverlässig vermeiden. Betrachten Sie die Funktionserdung nicht als notwendiges Übel, sondern als eine der wichtigsten qualitätssichernden Maßnahmen für Ihre Investition.

Achten Sie bei der Auswahl Ihres Installationsbetriebs daher darauf, dass dieses Thema aktiv angesprochen und im Angebot berücksichtigt wird. So stellen Sie sicher, dass Ihre Anlage nicht nur sicher ist, sondern auch über 25 Jahre und mehr die volle Leistung erbringt.