Mein Name ist Maciej Mikoluszko, Diplom-Ingenieur Elektrotechnik und Geschäftsführer der ENELAN GmbH in Hamburg. Wenn ich eine bestehende Photovoltaik-Anlage übernehme, schaue ich zuerst an zwei Stellen nach: an den Erder und an den Überspannungsschutz. Beim Erder finde ich oft das falsche Material. Beim Überspannungsschutz finde ich oft gar nichts — und wenn doch, dann nur auf der Wechselstromseite, während die Leitungen vom Dach ungeschützt bleiben.
Die kurze Antwort: Eine Photovoltaik-Anlage braucht Überspannungsschutz auf beiden Seiten des Wechselrichters — auf der DC-Seite zum Dach und auf der AC-Seite ins Hausnetz. Ein direkter Blitzeinschlag ist dafür nicht nötig; ein Gewitter in der Nachbarschaft genügt, weil die langen Stringleitungen wie eine Antenne wirken. Ohne Schutz entscheidet der Zufall, wie lange der Wechselrichter hält.
Dieser Artikel erklärt, warum gerade PV-Anlagen so empfindlich sind, welcher Ableitertyp wohin gehört, was der Unterschied zwischen Typ 1 und Typ 2 ist und woran Sie als Hausbesitzer erkennen, ob bei Ihnen überhaupt etwas verbaut wurde.
1. Warum ausgerechnet Photovoltaik so empfindlich ist
Eine Photovoltaik-Anlage hat eine Eigenschaft, die sonst kaum eine Hausinstallation mitbringt: Sie spannt eine große Leiterschleife über das gesamte Gebäude. Die Module liegen auf dem Dach, der Wechselrichter steht im Keller oder im Hauswirtschaftsraum, und dazwischen laufen die Stringleitungen — häufig fünfzehn, zwanzig oder mehr Meter, einmal quer durchs Haus.
Genau diese Schleife ist das Problem. Bei einem Blitzeinschlag in der Umgebung entsteht ein starkes elektromagnetisches Feld. In jeder Leiterschleife, die sich in diesem Feld befindet, wird eine Spannung induziert — je größer die Fläche der Schleife, desto höher die Spannung. Der Einschlag muss dafür nicht Ihr Haus treffen. Ein Blitz einige hundert Meter entfernt reicht aus, um Spannungsspitzen zu erzeugen, die Halbleiter zerstören.
Und Halbleiter sind hier genau das teure Bauteil: Der Wechselrichter ist die empfindlichste und in der Regel kostspieligste Einzelkomponente der Anlage. Er hängt am Ende dieser Leitungen. Ein Überspannungsableiter kostet einen Bruchteil dessen, was ein Wechselrichtertausch kostet — und trotzdem wird er bei knapp kalkulierten Montagen als Erstes weggelassen.
2. DC-Seite und AC-Seite — beide, nicht eine
Der häufigste Befund in meiner Praxis ist nicht die Anlage ganz ohne Schutz, sondern die halb geschützte Anlage: Im Zählerschrank sitzt ein Ableiter für das Hausnetz, weil er dort ohnehin gesetzt wurde — und die Gleichstromseite, also die Leitungen vom Dach, bleibt blank.
Das ergibt technisch wenig Sinn. Die Überspannung kommt in aller Regel über die langen DC-Leitungen ins System. Ein Ableiter hinter dem Wechselrichter schützt zwar das Hausnetz vor dem, was aus dem Wechselrichter kommt — nicht aber den Wechselrichter selbst vor dem, was vom Dach kommt.
- DC-Seite: Ableiter möglichst nah am Wechselrichter, ausgelegt auf die Systemspannung der Strings. Bei langen Leitungswegen zwischen Dach und Wechselrichter kann zusätzlich ein Schutz nahe am Generator sinnvoll sein.
- AC-Seite: Ableiter im Zählerschrank beziehungsweise in der Unterverteilung, aus der der Wechselrichter eingespeist wird.
- Datenleitungen: Auch die Kommunikation zwischen Wechselrichter, Speicher und Zähler kann Überspannung führen. Bei aufwendigeren Anlagen wird sie mitgeschützt.
3. Typ 1 oder Typ 2 — wovon hängt das ab?
Die Auswahl richtet sich nicht nach Geschmack, sondern danach, ob Ihr Gebäude eine äußere Blitzschutzanlage hat — also Fangeinrichtungen auf dem Dach und Ableitungen an der Fassade.
- Gebäude mit äußerem Blitzschutz: Hier ist mit direkten Blitzteilströmen zu rechnen. Erforderlich sind Blitzstrom-Ableiter (Typ 1), meist in Kombination mit nachgelagertem Typ 2. Zusätzlich ist der Trennungsabstand zwischen der Blitzschutzanlage und den PV-Komponenten einzuhalten — lässt er sich nicht einhalten, muss eingebunden werden.
- Gebäude ohne äußeren Blitzschutz: Hier geht es um induzierte Überspannungen und Schaltvorgänge im Netz. Überspannungs-Ableiter vom Typ 2 sind der Regelfall, auf DC- und AC-Seite.
Wichtig ist die Ausführung im Detail: Die Anschlussleitungen zum Ableiter sollen so kurz wie möglich sein. Jeder zusätzliche Meter Leitung erzeugt beim Ableitvorgang einen Spannungsabfall, der die Schutzwirkung verschlechtert. Ein sauber gesetzter Ableiter mit kurzen Leitungen schützt besser als ein teurerer, der quer durch den Schrank verdrahtet wurde.
4. Der Erder ist die Voraussetzung, nicht das Zubehör
Ein Überspannungsableiter arbeitet, indem er die Energie gegen Erde ableitet. Das setzt voraus, dass es eine belastbare Erde gibt. Ohne funktionierende Erdung ist der beste Ableiter ein Bauteil ohne Wirkung.
Deshalb messe ich bei jeder Übernahme den Erdungswiderstand und schaue mir an, aus welchem Material der Erder besteht. Verzinkter Stahl korrodiert im Boden; bei dauerhaft eingebrachten Tiefenerdern gehört korrosionsbeständiges Material hinein, in der Praxis Edelstahl. Warum das Material über Jahrzehnte entscheidet, habe ich in einem eigenen Beitrag beschrieben: Tiefenerder — warum das Material entscheidet.
Dazu gehört der Potentialausgleich: Die Modulgestelle auf dem Dach müssen durchgehend eingebunden sein, bis zur Haupterdungsschiene. Ich finde regelmäßig Anlagen, bei denen der Anschlusspunkt am Gestell vorhanden, aber nie belegt wurde.
5. Woran Sie erkennen, ob bei Ihnen etwas verbaut ist
Sie müssen dafür nichts öffnen und nichts anfassen. Drei Dinge können Sie selbst prüfen:
- Ihre Unterlagen: Im Inbetriebnahme- oder Messprotokoll und im Angebot sollten Ableiter als Position auftauchen. Steht dort nichts, wurde meist auch nichts gesetzt.
- Die Sichtprüfung am Wechselrichter: Viele Ableiter haben ein kleines Sichtfenster, das den Zustand anzeigt — grün für intakt, rot für verbraucht. Ein rotes Fenster bedeutet: Das Bauteil hat gearbeitet und muss getauscht werden, es schützt nicht mehr.
- Nach einem Gewitter: Wenn der Wechselrichter Fehlermeldungen zeigt oder sich zeitweise abschaltet, lohnt ein Blick auf die Ableiter, bevor man das Gerät verdächtigt.
Der letzte Punkt wird oft übersehen: Ein Ableiter ist ein Verschleißteil. Er opfert sich, wenn er seine Aufgabe erfüllt. Wer nie nachschaut, hat unter Umständen seit Jahren ein rotes Fenster im Schrank und glaubt, geschützt zu sein.
6. Was das mit Versicherung und Wiederverkauf zu tun hat
Nach einem Schaden stellt die Versicherung dieselben Fragen wie ein Sachverständiger: Gibt es ein Inbetriebnahmeprotokoll? Wurde nach den anerkannten Regeln der Technik gebaut? Liegt ein Messprotokoll vor? Wer diese Unterlagen vorlegen kann, führt ein kurzes Gespräch. Wer nichts hat, führt ein langes.
Beim Hausverkauf gilt dasselbe in Grün: Eine dokumentierte PV-Anlage ist ein Argument. Eine Anlage ohne Papiere ist ein Verhandlungspunkt für den Käufer — und der rechnet nicht zu Ihren Gunsten.
7. Nachrüsten ist fast immer möglich
Die gute Nachricht zum Schluss: Überspannungsschutz lässt sich in aller Regel nachrüsten, ohne die Anlage neu zu bauen. Nötig sind Platz im Schrank beziehungsweise ein kleines zusätzliches Gehäuse, kurze Anschlusswege und eine geprüfte Erdung.
In der Praxis läuft das so ab: Wir messen zuerst — Erdungswiderstand, Isolationswiderstand der Strings, Zustand der Schutzeinrichtungen. Dann bekommen Sie einen schriftlichen Befund, aus dem hervorgeht, was fehlt, was dringend ist und was warten kann. Erst danach wird gearbeitet, zum vorher vereinbarten Festpreis.
Wer eine PV-Anlage neu plant, sollte diese Punkte gar nicht erst nachrüsten müssen. Was bei uns von Anfang an dazugehört, steht auf der Seite Photovoltaik in Hamburg vom Elektrofachbetrieb.