Anschluss von Sonnenkollektoren?

So bestimmen Sie die Kapazität des Verteilers

Ob es darum geht, bei hohen Gaspreisen Kosten zu sparen, das nachhaltige Image aufzubessern oder vom zunehmend überlasteten Stromnetz unabhängig zu sein: Immer mehr Privatpersonen und Unternehmen entscheiden sich für Sonnenkollektoren als alternative Energiequelle. Bei Elektro Internationaal wächst die Zahl der Kunden, die Solarpaneele an neue und bestehende Verteilerkästen anschließen wollen, rasant. Und damit auch die Fragen aus dem Markt, wie dies sicher zu bewerkstelligen ist.

Dirk Blom, Utility Sales Manager bei Elektro Internationaal, stellt fest, dass immer mehr Installateure über das Wissen verfügen, um dies verantwortungsvoll zu tun. "Aber leider gibt es immer noch Parteien, die nicht ausreichend wissen, was nötig ist, um PV an einen bestehenden Verteiler anzuschließen", sagt er. "Und ein Endkunde sollte sich doch blind auf die Beratung verlassen können, die er erhält. Was wir erleben, ist, dass ein Kunde sein Dach mit Solarzellen bestücken möchte. Der übliche Gedanke ist dann oft: 'Ich habe einen 63-A-Anschluss, ich verbrauche 63 A und das Sammelschienensystem meines Verteilerkastens ist darauf ausgelegt. Also bringe ich eine PV-Anlage für 63 A auf dem Dach an. Ich schließe sie an das Verteilersystem an und betreibe sie". Scope 12, die Brandrisikoinspektion von Solarmodulen, schiebt dem dann einen Riegel vor. Darin wird vorgeschrieben, dass Sie die 63 A, die Sie verwenden, zu den 63 A der Solarmodule, die Sie anschließen wollen, addieren müssen. In diesem Fall muss Ihr Verteilersystem also für 125 A ausgelegt sein. Ein Irrglaube, auf den wir in diesem Zusammenhang manchmal stoßen, ist, dass der Hauptschalter dann auch schwerer sein muss. Aber das ist natürlich Unsinn. Denn der Netzanschluss ändert sich ja nicht. Man fügt nur eine weitere Energiequelle hinzu."

Addition von Strömungen

"Im privaten Sicherungskasten ist es sicherlich sinnvoll, mit dem Aufzählen zu beginnen", sagt Blom. "Aber bei größeren Anlagen ist es besonders nützlich zu wissen, wo im Verteiler die PV-Anlage angeschlossen ist, denn davon hängt ab, wo genau die Ströme fließen werden. Als Beispiel verwenden wir manchmal einen Schlauch, der an ein Regenfallrohr angeschlossen ist. Nehmen wir an, Sie schließen einen weiteren Schlauch daran an. Das Fallrohr kann nur eine bestimmte Menge an Wasser aufnehmen. Aber wenn man ihn geschickt anschließt, kann das ganze Wasser einfach abfließen. Große Anlagen werden von uns nach diesem Prinzip konzipiert. Andernfalls würden Verteilertafeln mit einer unangemessenen Menge an Leistung oder besonders schweren (und teuren) Bauteilen hergestellt, wenn das in der Praxis nicht notwendig ist."

Bestimmung der Kapazität

Die Bestimmung des erforderlichen Gewichts oder der Kapazität eines Verteilersystems, an das Sie Solarmodule anschließen wollen, hängt von mehreren Faktoren ab. Um dies zu bestimmen, können Sie die folgenden Schritte befolgen:

1. Bestimmen Sie den Energieverbrauch. Ermitteln Sie zunächst den Gesamtenergieverbrauch der Einrichtung. Dabei kann es sich um ein Haus, ein Geschäftsgebäude, einen industriellen Prozess usw. handeln. Sie benötigen diese Informationen, um zu bestimmen, wie viel Energie die Solarmodule erzeugen können, um diesen Verbrauch zu decken.

2. Berechnen Sie anhand der Leistungsdichte die gesamte erzeugte Leistung. Solarmodule haben eine bestimmte Leistungsdichte, die in Watt pro Quadratmeter (W/m²) angegeben wird. Diese gibt an, wie viel Strom ein Solarmodul pro Flächeneinheit erzeugen kann. Multiplizieren Sie die Leistungsdichte mit der verfügbaren Dachfläche, um eine grobe Schätzung der Gesamterzeugungsleistung zu erhalten.

3. Berechnen Sie die erforderliche Kapazität. Bestimmen Sie anhand des Gesamtenergieverbrauchs (Schritt 1) und der geschätzten jährlichen Erzeugung der Solarmodule (Schritt 2) die erforderliche Leistung der Solarmodule. Diese kann je nach Größe der Anlage in Kilowatt (kW) oder Megawatt (MW) angegeben werden.

4. Fügen Sie eine Sicherheitsmarge hinzu. Es ist ratsam, eine Sicherheitsmarge zur erforderlichen Kapazität hinzuzurechnen, um Schwankungen bei der Sonneneinstrahlung, dem Wirkungsgrad der Module, der Alterung der Module und anderen Faktoren auszugleichen. Eine typische Sicherheitsmarge liegt zwischen 10% und 20%.

5. Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Bestimmung der erforderlichen Kapazität eines Verteilungssystems beim Anschluss von Solarmodulen ist die Gleichzeitigkeit. André de Widt, Service Manager bei Elektro Internationaal: "Gleichzeitigkeit bezieht sich auf die Tatsache, dass nicht alle Verbraucher in einem Gebäude oder einer Anlage gleichzeitig auf ihrem maximalen Niveau laufen. Dadurch können bestimmte Lasten kombiniert werden, um eine niedrigere Höchstlast zu erreichen." 

Die Berechnung der Sicherheitsmarge und der Kapazität des Verteilungssystems in Verbindung mit der Gleichzeitigkeit erfolgt anhand der folgenden Punkte:

(a) Simultanitätsfaktor. Analysieren Sie die in dem Gebäude oder der Einrichtung verwendeten Lasten und bestimmen Sie, wie viele dieser Lasten wahrscheinlich gleichzeitig mit ihren Höchstwerten laufen. Dies wird als Gleichzeitigkeitsfaktor bezeichnet und oft als Prozentsatz ausgedrückt. Wenn Sie z. B. festgestellt haben, dass 70% der gesamten Lasten wahrscheinlich mit ihrem Höchstwert laufen, beträgt der Gleichzeitigkeitsfaktor 0,70.

(b) Die Gesamtlast. Multiplizieren Sie den Gesamtenergieverbrauch des Gebäudes mit dem Gleichzeitigkeitsfaktor, um die zu erwartende Gesamtbelastung des Netzes zur gleichen Zeit zu berechnen.

(c) Eine Sicherheitsmarge. Fügen Sie der Gesamtlast eine Sicherheitsspanne hinzu, um Unsicherheiten und Schwankungen zu berücksichtigen. Diese Sicherheitsmarge kann ähnlich wie die zuvor genannten 10% bis 20% sein.

6. Erforderliche Kapazität. Berücksichtigen Sie die Gesamtlast einschließlich der Sicherheitsmarge und die erwartete maximale Erzeugungskapazität der Solarmodule. So erhalten Sie eine Vorstellung von der erforderlichen Kapazität des Verteilungssystems, um die gleichzeitige Nachfrage und den Energieüberschuss der Solarmodule zu decken.

7. Die richtigen Komponenten. Auf der Grundlage der berechneten erforderlichen Leistung können Sie geeignete elektrische Komponenten wie Sicherungen, Schaltgeräte, Kabel und Transformatoren auswählen, um einen sicheren und effizienten Betrieb der Anlage zu gewährleisten.

"Die Einbeziehung des Gleichzeitigkeitsfaktors in Ihre Berechnungen ist von entscheidender Bedeutung, da er zu erheblichen Einsparungen bei den Installationskosten führen kann", erklärt De Widt. "Er ermöglicht es Ihnen, eine Anlage zu entwerfen, die nicht überdimensioniert ist. Auf diese Weise vermeiden Sie unnötige Kosten und Materialverschwendung."

Billig ist teuer

"Aber", so warnt De Widt, "die Kunden sollten nicht aus (unangebrachter) Sparsamkeit zu knapp kalkulieren. In der heutigen Zeit, in der die Energiewende in vollem Gange ist, in der es Probleme mit den Netzkapazitäten gibt und in der ständig neue Energiequellen erschlossen werden, ist es ratsam, beim Kauf eines Verteilungssystems in großen Dimensionen zu denken. Denn wenn sich später herausstellt, dass die Zahl der Endverbraucher im Netz steigt, dann steigt auch die nachgefragte Leistung - der Verbrauch - an. Da aufgrund von Netzengpässen immer weniger in das Netz zurückgespeist werden kann, steigen immer mehr Kunden auf Batterien als Speicher oder auf eine Kühl- oder Wärmepumpe um. Dadurch steigt der Bedarf so stark an, dass das Schienensystem der Anlage irgendwann nicht mehr ausreicht. Und dann 

muss ein neuer Verteilerkasten angeschafft werden. Für diejenigen, die in die Zukunft blicken, ist es also besser, einen etwas schwereren Verteiler zu haben, um eine eventuelle Erweiterung zu ermöglichen. In jedem Fall ist es ratsam, von einem Fachmann eine detaillierte Berechnung durchführen zu lassen und sich beraten zu lassen, was technisch notwendig ist und was nicht, je nach den spezifischen Umständen und Anforderungen, jetzt und später."