Potentialausgleich am Montagesystem: So sorgen Sie für elektrische Sicherheit

Wenn Sie eine Photovoltaikanlage auf Ihrem Dach installieren, gelten Ihre ersten Gedanken wahrscheinlich den Solarmodulen, dem Wechselrichter und vielleicht noch dem Stromspeicher.

Ein entscheidendes Detail, das oft übersehen wird, ist jedoch die unsichtbare Lebensversicherung Ihrer Anlage: der Potentialausgleich des Montagesystems.

Diese sorgfältige Verbindung aller Metallteile ist kein optionales Extra, sondern eine grundlegende Voraussetzung für die elektrische Sicherheit und den Schutz vor Überspannungen.

Was ist ein Potentialausgleich und warum ist er so wichtig?

Stellen Sie sich das Montagesystem Ihrer PV-Anlage wie ein metallisches Skelett auf Ihrem Dach vor. Es besteht aus Schienen, Verbindern und Klemmen, die die Module halten. Der Potentialausgleich sorgt dafür, dass alle Teile dieses Skeletts elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind, um überall das gleiche elektrische Potential (Spannungsniveau) zu schaffen.

Diese Maßnahme ist aus zwei wesentlichen Gründen entscheidend:

1. Personenschutz: Im seltenen Fall eines Isolationsfehlers an einem Kabel könnte ein Teil des metallischen Gestells unter Spannung geraten. Durch den lückenlosen Potentialausgleich wird ein solcher Fehlerstrom sicher zur Erde abgeleitet und die Sicherung im Hausanschlusskasten löst aus. Ohne diese Verbindung bestünde bei Berührung des Gestells die Gefahr eines lebensgefährlichen Stromschlags.

2. Anlagenschutz (Blitz- und Überspannungsschutz): Bei einem Blitzeinschlag in der Nähe können durch elektromagnetische Induktion extrem hohe Spannungen im Montagesystem entstehen. Sind alle Teile miteinander verbunden, kann sich diese Energie verteilen und über den zentralen Erdungsanschluss abfließen. Andernfalls könnten gewaltige Spannungsunterschiede zwischen einzelnen Komponenten entstehen, die zu Funkenbildung führen und den Wechselrichter oder die Module zerstören können.

Ein korrekt ausgeführter Potentialausgleich ist die Grundlage, um später die gesamte Photovoltaik-Anlage erden und so für umfassende Sicherheit sorgen zu können. Die Anforderungen hierfür sind in der Norm VDE 0100-712 klar geregelt.

Die praktische Umsetzung: So verbinden Sie die Komponenten richtig

Der Potentialausgleich beginnt bereits bei der mechanischen Montage. Ziel ist es, eine durchgehend leitfähige Verbindung von der äußersten Modulklemme über alle Schienen und Verbinder bis zu dem Punkt zu schaffen, an dem später der Elektriker den Anschluss an die Haupterdungsschiene des Gebäudes vornimmt.

Die Erfahrung zeigt, dass moderne Montagesysteme diesen Schritt oft vereinfachen. Viele Hersteller verwenden Klemmen oder Verbinder mit kleinen Zähnen oder Krallen. Diese durchdringen beim Festschrauben die eloxierte, nicht leitfähige Oberfläche der Aluminiumprofile und stellen dadurch automatisch eine sichere elektrische Verbindung her.

Sollten die Komponenten Ihres Systems dies nicht gewährleisten, müssen die Verbindungen separat hergestellt werden. Meist geschieht dies durch:

• Zahnscheiben: Diese werden unter den Schraubkopf gelegt und beißen sich beim Anziehen in beide Metallteile.

• Erdungskabel: Kurze, flexible Kupferkabel (meist mit 6 mm² Querschnitt), die mit speziellen Erdungsklemmen oder Kabelschuhen an den einzelnen Schienensegmenten befestigt werden.

Ein hochwertiges Montagesystem für Photovoltaik berücksichtigt diesen Aspekt oft bereits im Design der Komponenten. Prüfen Sie daher immer die Montageanleitung des Herstellers. Sie beschreibt genau, wie die leitfähige Verbindung sicherzustellen ist.

Schutzpotentialausgleich vs. Funktionserdung: Ein wichtiger Unterschied

Im Zusammenhang mit der Erdung tauchen oft zwei Begriffe auf, die leicht zu verwechseln sind:

• Schutzpotentialausgleich (PE – Protective Earth): Hierbei handelt es sich um die in diesem Artikel beschriebene Maßnahme. Er dient dem Schutz von Personen und der Anlage vor gefährlichen Spannungen. Die Verbindung aller leitfähigen, nicht betriebsspannungsführenden Teile (also des Gestells) ist in Deutschland immer erforderlich.

• Funktionserdung (FE – Functional Earth): Diese Erdung ist hingegen für den optimalen Betrieb der Anlage notwendig. Bei manchen Modultypen kann sie erforderlich sein, um Leistungsverluste durch die sogenannte potenzialinduzierte Degradation (PID) zu verhindern. Dabei wird gezielt der Plus- oder Minuspol der Anlage geerdet. Dies ist eine separate Maßnahme, die vom Elektriker je nach Anforderung des Wechselrichter- und Modulherstellers umgesetzt wird.

Für Sie als Anlagenbetreiber ist die wichtigste Erkenntnis: Der Schutzpotentialausgleich des Montagesystems ist eine unverzichtbare Sicherheitsmaßnahme, unabhängig von einer eventuell zusätzlich benötigten Funktionserdung.

Blitzschutz: Wann ist mehr als nur der Potentialausgleich nötig?

Der Potentialausgleich ist die Basis des Überspannungsschutzes. Ein vollwertiges Blitzschutzsystem geht jedoch darüber hinaus. Ob Sie ein solches System benötigen, hängt von verschiedenen Faktoren ab, die in den Vorschriften (VDE 0185-305-3) festgelegt sind:

• Gebäudetyp: Öffentliche Gebäude wie Schulen oder Krankenhäuser unterliegen strengeren Auflagen.

• Standort: Gebäude in exponierter Lage, beispielsweise auf einer Anhöhe.

• Bauordnung: Es können lokale Vorschriften bestehen.

Ein externes Blitzschutzsystem besteht aus Fangeinrichtungen (Blitzableitern), die einen direkten Einschlag aufnehmen und die Energie sicher am Gebäude vorbei zur Erde leiten. Eine entscheidende Regel dabei ist der sogenannte Trennungsabstand (s). Dieser Abstand muss zwischen den Blitzschutz-Komponenten und der PV-Anlage eingehalten werden, um einen Funkenüberschlag zu verhindern.

Ist ein externes Blitzschutzsystem vorhanden oder vorgeschrieben, muss die PV-Anlage fachmännisch in dieses System integriert werden. Diese Aufgabe muss ein Blitzschutz-Experte in Zusammenarbeit mit Ihrem Solarteur ausführen.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Muss ich jede einzelne Schraube des Montagesystems erden?

Nein. Es geht nicht um jede Schraube, sondern um die leitfähige Verbindung der Hauptkomponenten: die Montageschienen untereinander und der Verbund der Modulrahmen mit den Schienen. Ziel ist eine durchgehende Kette vom ersten bis zum letzten Modul.

Was passiert, wenn der Potentialausgleich fehlt oder fehlerhaft ist?

Ein fehlender oder fehlerhafter Potentialausgleich stellt ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar: Im Fehlerfall kann das Gestell unter Spannung geraten, und bei Überspannungen durch nahe Blitzeinschläge kann die Elektronik wie Wechselrichter oder Optimierer zerstört werden. Zudem kann dies zum Erlöschen der Garantie und des Versicherungsschutzes führen.

Kann ich den Potentialausgleich selbst durchführen?

Die mechanische Verbindung der Montageteile gemäß Herstelleranleitung können handwerklich begabte Hausbesitzer im Rahmen der Montage selbst vornehmen. Der finale und entscheidende Anschluss des Potentialausgleichsleiters an die Haupterdungsschiene (Potentialausgleichsschiene) des Gebäudes darf jedoch ausschließlich von einer Elektrofachkraft durchgeführt werden.

Reicht der Potentialausgleich als Blitzschutz aus?

Der Potentialausgleich ist ein elementarer Schutz gegen Überspannungen, wie sie etwa bei entfernten Blitzeinschlägen auftreten können. Er ersetzt jedoch kein vollwertiges externes Blitzschutzsystem, das vor einem direkten Einschlag schützt. Für die meisten Einfamilienhäuser ohne bestehenden Blitzableiter ist ein normgerechter Potentialausgleich in Verbindung mit einem Überspannungsschutz (SPD Typ 2) im Zählerschrank der übliche und ausreichende Schutz.

Die sorgfältige Ausführung des Potentialausgleichs zeugt von einer professionellen Installation. Er ist die Grundlage dafür, dass Ihre Photovoltaikanlage nicht nur effizient, sondern über viele Jahre hinweg auch sicher Strom produziert.

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