Das passende Solarkabel für Ihre Photovoltaik Anlage

9. November 2020
Welcher Kabelquerschnitt sollte AC-seitig (Wechselrichter zum Einspeisezähler) und DC-seitig (Module zum Wechselrichter) für die Solarkabel verwendet werden? Zwei Parameter haben wesentlichen Einfluss auf die Verluste, die durch die Kabelverbindungen von den Modulen zum Wechselrichter sowie vom Wechselrichter zum Einspeisezähler entstehen. Der verwendete Kabelquerschnitt bzw. Kabeldurchmesser sowie die Länge der Kabelverbindungen.
Dieser Artikel wurde erstellt von:
Christian Märtel, Redakteur www.Photovoltaik-Web.de
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PhotovoltaikKomponenten: SolarkabelVerluste durch Solarkabel minimieren

Generell ist ein möglichst großer Kabelquerschnitt bei möglichst kurzen Kabellängen optimal. Da sich der Wechselrichter oft im Keller befindet, die PV-Module aber auf dem Dach befestigt sind, muss zwangsläufig diese oft recht lange Strecke überwunden werden. Kabelstrecken von 50 Metern und mehr sind keine Seltenheit. Bei Reihenschaltung der Module (Normalfall) sollten die Wechselrichter möglichst nahe am Einspeisezähler montiert sein, da die Verluste aufgrund der Kabellänge auf der Wechselstromseite höher als auf der Gleichstromseite sind. Das ist sehr vorteilhaft, da ein Wechselrichter wegen der dort höheren Temperatur nicht unter dem Dach sondern im Keller montiert werden sollte. Dort befindet sich auch zumeist der Einspeisezähler.

Kabelverluste anhand des Kabelquerschnitt, der Kabellänge und Stromstärke ermitteln

Die Leistungsverluste können anhand der Auslegungssoftware der Wechselrichterhersteller ermittelt werden. SMA stellt mit seiner Software ein Tool zur Verfügung, mit dem auch komplizierte Kabelberechnungen vollzogen werden können. Das ist aber für einen Nicht-Fachmann bestimmt übers Ziel hinausgeschossen. Wichtig ist zu wissen, dass die Kabelverluste nicht über 1% liegen sollten.

Wer das Excelsheet nicht extra herunterladen möchte, kann die Verluste auch anhand folgender Formeln berechnen. Für das am meisten verwendete Kabelmaterial, nämlich Kupfer ergibt sich folgende Berechnung:

  • Pv = ( 2 x L x I² ) / ( 56 x A )
  • Pv% = Pv x 100% / P

Für ein Aluminiumkabel ergeben sich aufgrund des höheren spezifischen Widerstandes höhere Verluste, bzw. es ist ein größerer Kabelquerschnitt vorzusehen, um die Verluste im gleichen Rahmen wie beim Einsatz von Kupfer zu halten: 

  • Pv = ( 2 x L x I² ) / ( 38 x A )
  • Pv% = Pv x 100% / P

Pv: Verlust [W]
L: einfache Kabellänge [m]
I: Strom, der über die Leitung fließt [A] (Achtung! Nicht Impp nehmen, Stromstärke variiert stark im Verhältnis zur Einstrahlung)
A: Querschnitt Solarkabel [mm2]
Pv%: Verlust [%]
P: Gesamtleistung des Strings [W]

Anhand der ermittelten Ergebnisse, können die Verluste mit unterschiedlichen Kabelquerschnitten hochgerechnet werden. Anschließend kann man abschätzen, ob sich evtl. der höhere Preis für ein Kabel mit größerem Querschnitt über die Laufzeit von 20 Jahren rechnet. Wenn Sie sich unsicher sind bei der Auswahl fragen Sie einen Fachbetrieb um Rat.

Aus der Praxis: Kabelquerschnitte AC/DC-seitig bei meiner Photovoltaik Anlage "High-Light"

Für die DC-Seite (DC = engl. Direct Current = Gleichstrom), also von den Modulen auf dem Dach zu den Wechselrichtern, sind Tyco Solarkabel mit einem Kabelquerschnitt von 6 mm2 eingesetzt worden. Für die AC-Seite (AC = engl. Alternate Current = Wechselstrom), also von den Wechselrichtern zum Einspeisezähler, Kabel mit einem Querschnitt von 10 mm2.

Wir wollen einmal ausrechnen, wie groß die Unterschiede bei kleineren Kabeldurchmessern wären. Es soll schon Anlagen montiert worden sein, die mit Kabelquerschnitten DC-seitig von 2,5 mm2 und AC-seitig mit 4 mm2 installiert wurden. Die Auslegungssoftware von SMA Sunny Design liefert eine Auswertung der Leitungsverluste. Geben wir die zwei Varianten ein, kommen wir auf folgendes Ergebnis.

Kleine Kabelquerschnitte DC-Seite: 2,5 mm2, AC-Seite : 4 mm2

 

Große Kabelquerschnitte DC-Seite: 6,0 mm2, AC-Seite: 10 mm2

 

Also 0,96% zu 0,39% Prozent, macht insgesamt einen Unterschied von ca. 0,5%. Das klingt nicht nach sehr viel. Rechnen wir weiter aus, was das über eine Laufzeit der Anlage über 20 Jahre ausmacht. Wenn wir von 1.100 kWh/kwp bei der Anlage High-Light ausgehen, so kommen wir im Jahr auf:

  • 1.100kWh/kWp x 10,08 kWp x 0,4921 €/kWh = 5.456 € pro Jahr
  • Ergebnis nach 20 Jahren: 20 x 5.456 € = 109.120 €

Gegenrechnung mit 0,5% zusätzlichem Verlust durch verringerte Kabelquerschnitte:

  • 1.100 kWh/kWp - 0,5% = 1.095 kWh/kWp
  • 1.095 kWh/kWp x 10,08 kWp x 0,4921 €/kWh = 5.432 € pro Jahr
  • Ergebnis nach 20 Jahren: 20 x 5.432 € = 108.640 €

Gesamtdifferenz: 109.120 € - 108.640 € = 480 € Ist über einen Zeitraum von 20 Jahren nicht sehr viel, daher den Solarteur fragen, welche Mehrkosten durch die größeren Kabelquerschnitte entstehen.

Leistungspotenzial versteckt sich überall

Hier sei aber noch einmal kurz erwähnt, dass Kleinvieh auch Mist macht. Es gibt immer wieder Punkte bei der Auslegung der Photovoltaikanlage, bei denen man mal hier, mal da ein paar zehntel Prozent rausquetschen kann. Jeder einzelne Punkt für sich erscheint nicht erwähnenswert, aber in der Summe können sich gewaltige Unterschiede von Anlage zu Anlage ergeben. Hier ein paar wichtige Punkte zur Erinnerung:

  • Wechselrichter (Unterschiede im Wirkungsgrad von 3% sind nicht selten! Die Zeitschrift Photon hat bei ihren Wechselrichtertests Unterschiede bis zu 8% ermittelt! (Siehe oben, was 0,5% bereits ausmachen!)
  •  
  • Module (Temperaturkoeffizient beachten, auch hier können Unterschiede von 0,2%/K sehr viel ausmachen)
  •  
  • Hinterlüftung der Module. Ist evtl. eine Kreuzschienenmontage möglich oder sinnvoll? Bessere Hinterlüftung hat geringere Temperaturen zur Folge!
  •  
  • Schatten, der beseitigt werden kann? Gilt hauptsächlich für Satellitenschüsseln oder Bäume im eigenen Garten.
  •  
  • Montageort Wechselrichter. Ein kühler Raum erhöht den Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Wechselrichters
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Erfahrungen & Fragen zum Thema Photovoltaik

Kombination von Nachtspeicherheizung und Solaranlage

Ist eine Solaranlage bei Nachtstromspeicherheizung möglich und sinnvoll bei ca. 10.000 KWh Stromverbrauch?
Antwort eines Haus&Co Experten

Ja, das kann eine sinnvolle Kombination sein - besonders, wenn Sie bei der Elektroheizung bleiben wollen. Sie benötigen auf jeden Fall einen Solarstromspeicher - da Sie den Strom dann tagsüber erzeugen, wenn die Nachtspeicherheizung gerade nicht vorheizt. Generell ist der Eigenverbrauch - dank sinkender Einspeisevergütung - stark in den Fokus gerückt. Da Solarstromspeicher auch aktuell noch von der KfW gefördert werden, würde ich da auf jeden Fall einmal ein Angebot anfragen.

Sie können sich das hier einmal kalkulieren (da ich keine Angaben zur verfügbaren Dachfläche habe): https://www.solaranlagen-portal.com/photovoltaik/kosten

Einphasiger oder dreiphasiger Wechselrichter? Welche Vor- und Nachteile gibt es? Was passt du meiner Anlage?

"Einphasiger-", oder "Dreiphasiger-Wechselrichter"? Klar ist die Berechnung der Einspeisung mittels einem saldierendem Zähler gewährleistet. Aber wie verhält es sich mit der Auslastung der Phasen? Eine einphasige Einspeisung bei eine dreiphasigen Verteilung (Ph1: Keller, Ph2: Erdgeschoss, Ph3: Obergeschoss. Da die Einspeisung nur auf die Phase "Obergeschoss" mit wenigen Verbrauchern angeschlossen ist? Habe ich noch einen Vorteil, da die weiteren Phasen ja nicht von der PV-Anlage bedient werden. Einspeisevergütung (nur 12,4): Ja, aber ich will maximalen Eigennutz bei 24,8 ct/kwh.
Antwort von Elektrotechnik Tim Frischling

Es ist nur eine maximale Schieflast von 4,6kW zu gewährleisten.
Wo die PV-Anlage angschlossen ist, ist "relativ egal", da, wie bereits richtig erwähnt die Zähler saldieren.

Auf den gemessenen Eigenverbrauch hat dies keine Auswirkung.

Photovoltaik Freiflächenanlage: Kosten, Förderung und Rentabilität?

Als Erbengemeinschaft von 3 Geschwistern besitzen wir in der Gemarkung Hösbach eine ebene Fläche Agrarland von 10 700 Quadratmetern mit einer erweiterbaren Fläche von weiteren 5 000 Quadratmetern Ackerland unmittelbar parallel im direkten Anschluss. Diese zusätzlichen 5 000 Quadratmeter sind im Besitz von zwei unserer Cousinen. Auf unserem Gelände befindet sich auch ein Hochspannungsmast . Derzeit werden die Grundstücke aufgefüllt mit Erdaushub (fast beendet) bedingt durch vorherigen Kalkabbau. Sowohl die Erbengemeinschaft als auch unsere Cousinen ( zusammen dann als Interessengemeinschaft), sind interessiert an einem Angebot für eine Photovoltaikanlage auf dieser Freifläche von insgesamt 1, 5 Hektar Land . Meine Fragen sind : 1) Was sind die Investitionskosten für eine solche Anlage ? 2) Welche Fördermittel (falls zutreffend) gibt es möglicherweise für solche Projekte. 3) Was wäre die Rentabilität und die Dauer für das Amortisieren einer solchen Investition? Für eine Antwort und Kontaktaufnahme wäre ich Ihnen dankbar. Mit freundlichen Grüßen Peter Hufgard
Antwort von PV Montagen G. Vijayakumar

Es werden mehr Daten Benötigt, daß ist das erste. Denn es steht zum Beispiel die Frage im Raum ob das Erdreich welches grad aufgefüllt wird auch verdichtet wird. Und wie sehr es verdichtet wird. Und nun zur Puntuellen Beantwortung Ihrer Fragen.

1) Die Investitionskosten für solch eine Anlage müssen vorab (nach Inaugenscheinnahme des Geländes sowie Geologisches Gutachten (z.B) erst Berechnet werden wenn mehr Details vorliegen würden.

2) Fördermittel gibt es von der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) in dem Maße das es sich, so gesehen um Geldtauscherei handelt.

3) Die Rentabilität einer Anlage von dieser Größe steht ausser Frage. Denn die Energiepreise werden nicht sinken von Jahr zu Jahr sondern eher wird das Gegenteil der Fall sein. Unter Bezugnahme auf das Vorgenannte ergibt sich auch keine Haltbare Aussage über die Dauer der Amortisierung der Anlage.

Nun konnte ich Ihnen leider nicht wirklich weiterhelfen, stelle es Ihnen jedoch anheim mich zu Kontaktieren. Denn die Thematik einer solchen Anlage ist komplexer als das es sich darstellt. Eine reine Angabe der Verfügbaren Fläche ist Dahingehend nicht wirklich Ausreichend.

Viele Grüße

Holger Gerhardt

Neuer Zählerschrank bei Installation einer Photovoltaikanlage?

Liebe Experten, ich denke darüber nach mir eine PV-Anlage aufs Dach zu setzen. Ein Bekannter meinte aber, dass ich dazu auch einen neuen Zählerschrank installieren lassen müsste und, dass das teuer würde. Stimmt das? Muss ein neuer Zählerschrank installiert werden? Und wenn ja was kostet das?
Antwort von Arnold Dach und Solar GmbH

Es muss nicht generell ein neuer Zählerschrank installiert werden.
Nur wenn der vorhandene Zählerschrank nicht mehr den aktuellen Richtlinien entspricht, oder wenn keine neue Messeinrichtung (z.Bsp. digitaler Stromzähler) mehr eingebaut werden kann, weil eine fachgerechte Nachrüstung (z.Bsp. Zählertafel) nicht mehr möglich ist.
Genaue Auskunft kann man beim zuständigen Netzbetreiber erfragen.

Kann ich zwei Strings mit verschiedener Anzahl von Modulen und unterschiedlicher Dachausrichtung an einen Wechselrichter anschließen?

Kann ich zwei Strings mit verschiedener Anzahl von Modulen und unterschiedlicher Dachausrichtung (einmal Süd und einmal Ost) an einen Wechselrichter, kein Multiwechselrichter anschließen?
Antwort von MICO-Energieberatung

Wenn Sie einen Wechselrichter mit zwei MPP-Trackern haben, ist das kein Problem.
Der Maximum Power Point (MPP) eines Solarmoduls beziehungsweise eines Strings ist der Punkt der Strom-Spannungs-Kennlinie, an dem das Solarmodul die höchste Leistung erbringt. Der MPP-Tracker hat nun die Aufgabe, den Maximum Power Point zu ermitteln, da dieser von der Sonneneinstrahlung, der Temperatur und individuellen Moduleigenschaften abhängig ist und sich somit ständig ändert.
Ich hoffe, ich konnte Ihnen damit helfen, sonst melden Sie sich einfach.

Smart Grid ready Funktion: Was bedeutet das?

Kann mir hier jemand den Begriff "Smart Grid ready Funktion" für die Speicherung von Energie mit intelligenter Steuerung erklären? Vielen Dank für die Hilfe!
Antwort eines Haus&Co Experten

Smart Grid-Geräte eröffnen interessante Vernetzungsmöglichkeiten. Beispielsweise können Smart Grid-fähige Wärmepumpen über eine Schnittstelle auf einen Überschuss an Solarstrom reagieren. Stromnetzbetreiber können über die integrierte Smart Grid-Schnittstelle den Stromspeicher direkt ansteuern und die Stromnetze stabilisieren und entlasten. Mit einem solchen Schwärmenetz können Erzeugung und Verbrauch noch weiter entkoppelt werden: Überschüsse, die im Sommer erzeugt werden, können im Winter genutzt werden. Dazu finden Sie auch Infos hier: https://www.solaranlagen-portal.com/photovoltaik/stromspeicher

Lohnt sich eine PV-Anlage bei Ost-West-Ausrichtung des Hauses?

Ich interessiere mich für die Inbetriebnahme einer eigenen Solaranlage. Nun frage ich mich aber, ob sich eine PV-Anlage bei Ost-West-Ausrichtung des Hauses überhaupt lohnt? (Satteldach, ca. 45°)
Antwort von ELEKTRO-HAUSMANN

Hallo,

kann ich nur empfehlen. Wir erhöhen damit die Sonnenstunden für die PV-Anlage und können
damit den Eigenverbrauch, über den sich die PV-Anlage zuerst rechnet optimieren. Gleichzeitig
können wir mit der 70% Regel zusätzliche Kosten für einen Rundsteuerempfänger sparen.
Deshalb Ost-West.

Gruß
G.Hausmann

Muss ich meinen selbst erzeugten und verbrauchten Strom versteuern?

Ich habe im Febr. 2016 eine Photovoltaikanlage (7,1 Kwp) mit Speicher installiert. Von der Kleinunternehmerregelung habe ich keinen Gebrauch gemacht, also die gezahlte Mwst. rückerstattet bekommen und monatlich eine Umsatzsteuervoranmeldung gemacht. Muss ich nun den selbst verbrauchten Strom versteuern und wenn ja, zu welchem Kw/h-Preis?
Antwort von Greentec-Solar GmbH

Hallo,

Eigenverbrauch ermitteln und mit dem Stromtarif der aktuellen Stromrechnung multiplizieren.
Aus diesem Betrag den Anteil der MwSt ermitteln und bei der Umsatzsteuererklärung anzeigen.
Den Netto-Betrag aus dem
Eigenverbrauch als Einnahme der PV-Anlage bei der Gewinn-Verlustrechnung einbeziehen
und den Gewinn aus der PV-Anlage bei der Einkommensteuererklärung angeben.

das nur als grobe Aussage, genaues sagt der Steuerberater oder das Finanzamt.
Alle Angaben nach besten Wissen, ohne Gewähr.

Hoher Stromverbrauch trotz PV und Einspeisung: Wo liegt die Ursache?

Wir haben ein Einfamilienhaus mit 4 Personen. Nach unseren Zählern verbrauchen wir 5000kWh/Jahr Strombezug aus Netz, wir speisen ca. 6000-7000kWh ein und haben laut Ertragszähler ca. 9500-10000kWh Gesamt PV Ertrag. Nach dieser Rechnung hätten wir einen Gesamt-Stromverbrauch von fast 8000 kWh/Jahr. Ich kann das fast nicht glauben. Es sind jedoch seit unserem Einzug seit 3 Jahren die ungefähr gleichen Messwerte. Wo liegt hier das Problem? Wir hatten auch davor in unserer Wohnung nie einen solch hohen Wert. Ich vermute mittlerweile, dass es ein Problem mit den Zählern ist? Wir haben einen kombinierten Zähler für Bezug/Einspeisung der Netze mit wechselnder Anzeige (elektronisch). Der PV Zähler sitzt auch im Kasten, ist aber separat.
Antwort von Ingenieurbüro Energieexperten-Südwest

Ich vermute mal, dass Sie schlicht und ergreifend große Stromverbraucher haben. Da müssen Sie schon auf die Suche gehen. Was ist anders als in der früheren Wohnung? Zusätzliche Geräte? Gefriertruhe? Computer im Dauerlauf?
Wie wird das Haus denn eigentlich beheizt (Wärmepumpe mit el. Heizstab?) und wie wird warmes Wasser erzeugt?

Solaranlage bei Ost-West-Dach sinnvoll?

Mein Hausdach hat eine Ost-West Ausrichtung. Lohnt sich da eine Solaranlage? Außerdem läuft der Länge nach eine Stromleitung übers Dach, die stören könnte.
Antwort von Teck Solar E.k

Für die Nutzung PV-Anlage für Eigenbedarf finde ich Ost-West Dächer sogar besser, da man auf den ganzen Tag verteilt kontinuierlicherer Stromerzeugung hat. Es gibt keine Spitzen in der Mittagszeit, dafür aber Früh und Abend bessere Ausbeutung. Bezüglich Stromleitung: man kann die Erträge optimieren wenn man SolarEdge Wechselrichter und Optimierer einsetzt. In dem Fall arbeiten nur die Module schlechter die wirklich vom Schatten getroffen sind.

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