Warum die Erdung bei modernen PV-Solaranlagen zu einem strategischen Thema wird

Warum kommt es bei technisch konformen PV-Solaranlagen immer noch zu elektrischen Fehlern, Brandrisiken und unerwarteten Ausfallzeiten? Auf den globalen Solarmärkten deutet die Antwort zunehmend auf ein Erdungsdesign hin, das zwar den Vorschriften entspricht, aber nicht den realen Betriebsbedingungen.

Mit zunehmender Größe, Spannung und Systemkomplexität von Solaranlagen ist die Erdung kein technisches Detail mehr, das im Hintergrund steht. Sie wirkt sich direkt auf die Systemsicherheit, den Schutz der Anlagen, die Akzeptanz durch die Versicherung und die langfristige Zuverlässigkeit des Projekts aus. Für Solarentwickler, EPCs und Anlagenbesitzer hat sich die Erdung von einer behördlichen Vorschrift zu einer zentralen Strategie zur Risikokontrolle entwickelt.

In dieser Branchenanalyse wird untersucht, wie die Erdung von Solaranlagen funktioniert, wo die Mindestanforderungen nicht erfüllt werden und wie fortschrittliche Erdungsmethoden messbare Sicherheits- und Leistungsvorteile bieten.

Die Erdung von Solaranlagen verstehen: Mehr als nur eine Sicherheitsverbindung

Unter eine photovoltaische Solaranlage, Unter Erdung versteht man die absichtliche elektrische Verbindung zwischen leitenden Bauteilen und Erde. Ihr Hauptzweck umfasst:

• Begrenzung der Berührungsspannung bei Fehlern
• Sichere Ableitung von Blitz- und Überspannungsenergie
• Stabilisierung der Systemspannungsreferenz
• Verhütung von Brand- und Geräteschäden

Die Solar-PV-Erdung besteht in der Regel aus drei Schichten:

1. Erdung der Ausrüstung - Verklebung von Modulrahmen, Befestigungsstrukturen, Wechselrichtern und Gehäusen
2. Erdung des Systems - Erdung der stromführenden Leiter je nach Wechselrichtertopologie
3. Funktionelle Erdung - die Erdung dient der Betriebsstabilität und dem Überspannungsschutz

Wenn eine Schicht übersehen oder schlecht ausgeführt wird, ist die gesamte PV-Anlage anfällig - selbst wenn sie eine grundlegende Prüfung besteht.

Was Daten über elektrische Ausfälle über Schwachstellen in der Erdung verraten

Felddaten von in Betrieb befindlichen PV-Anlagen zeigen einen konsistenten Trend: Probleme mit der Erdung sind nach wie vor eine der Hauptursachen für Stromausfälle.

Schaubild 1: Hauptursachen für elektrische Ausfälle in PV-Solaranlagen

Mehr als die Hälfte der gemeldeten elektrischen Ausfälle sind auf eine schlechte Erdung und Überspannungsschäden zurückzuführen. Dies bestätigt eine kritische Realität für die Solarbranche: Die meisten Risiken treten nach der Inbetriebnahme auf, nicht während der Auslegungsprüfung.

Globale Erdungsstandards: Wo die Einhaltung endet

Internationale Normen wie IEC 60364, IEC 62548, NEC Artikel 690, und IEEE-Erdungsleitfaden wesentliche Sicherheitsgrundlagen zu schaffen. Sie sind jedoch nicht standortspezifisch, sondern universell anwendbar.

Die Einhaltung der Vorschriften wird in der Regel gewährleistet:

• Basis-Schockschutz
• Mindestkontinuität der Verbindung
• Fehlerstromrückleitungen

Was sie nicht garantiert:

• Geringer Bodenwiderstand unter allen Bodenbedingungen
• Angemessene Ableitung der Blitzenergie
• Langfristige Korrosionsbeständigkeit
• Kompatibilität mit groß angelegter PV- und BESS-Integration

Diese Lücke erklärt, warum viele Solaranlagen zwar die Inspektionsanforderungen erfüllen, aber bei extremen Wetterbedingungen, Alterung oder Überspannungen versagen.

Häufige Erdungsrisiken bei PV-Solaranlagen

Sogar gut durchdachte PV-Projekte Risiken für die Erdung, wenn reale Variablen unterschätzt werden.

Zu den Hochrisikobedingungen gehören:

• Hoher Bodenwiderstand (felsige, sandige, gefrorene oder trockene Böden)
• Küstengebiete oder Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit
• Große PV-Anlagen mit langen Leitungswegen
• Hybride PV + Energiespeichersysteme

Typische Fehler bei der Erdung:

• Unvollständige Verklebung der Modulrahmen
• Korrodierte Erdungslaschen und Leiter
• Gemeinsame Erdungswege durch Stoßstrom überlastet
• Inkonsistente Erdung zwischen DC- und AC-Systemen

Diese Risiken nehmen im Laufe der Zeit zu, so dass die Erdung eine Frage des Lebenszyklus ist und nicht nur eine einmalige Installationsaufgabe.

Warum der Erdungswiderstand sich direkt auf das Systemrisiko auswirkt

Der Erdungswiderstand ist ein messbarer Indikator für die Erdungsleistung und einer der am meisten missverstandenen Parameter in der Solartechnik.

Diagramm 2: Zusammenhang zwischen Erdungswiderstand und Systemrisiko

Mit steigendem Erdungswiderstand verlangsamt sich die Fehlerbeseitigung, die Berührungsspannung steigt, und die Überspannungsenergie bleibt länger im System. In großen PV-Anlagen können selbst kleine Erhöhungen des Widerstands das Betriebsrisiko erheblich steigern.

Erdung jenseits des Codes: Best Practices für hochzuverlässige Solarsysteme

Eine fortschrittliche Auslegung der Solarerdung beginnt mit der Abkehr von der Annahme, dass es nur eine Größe für alle gibt.

Zu den technischen Erdungsstrategien gehören:

• Standortspezifische Bodenwiderstandsprüfung
• Erdungsringe oder Erdungsnetze für große Arrays
• Mehrere Erder anstelle einzelner Stäbe
• Dedizierte Kontaktierungswege für Module und Strukturen
• Koordinierte Erdung mit Überspannungsschutzgeräten (SPD)

Wenn die Erdung frühzeitig in die Planung der PV-Anlage integriert wird, verringert sich die Abhängigkeit von Korrekturmaßnahmen zu einem späteren Zeitpunkt im Lebenszyklus des Projekts.

Anwendungsspezifische Erdungsplanung in Solarprojekten

Verschiedene PV-Anlagentypen erfordern unterschiedliche Erdungsprioritäten.

Solarsysteme für Wohngebäude

• Fokus auf Berührungssicherheit und Blitzschutz
• Betonung der Kontinuität der Verklebung und der Korrosionsbeständigkeit

Gewerbliche und industrielle PV

• Größeres Fehlerstrompotenzial
• Integration in Gebäudeerdungsnetze

Solarkraftwerke für den Versorgungsbereich

• Erdungsgitter für die Steuerung von Schritt- und Berührungsspannung
• Hohes Fehlerstromableitvermögen

PV + Batterie-Energiespeichersysteme

• Getrennte und koordinierte Erdungspfade
• Minderung der DC-Fehlerausbreitung

Das Ignorieren von Anwendungsunterschieden ist eine der häufigsten Ursachen für erdungsbedingte Nachrüstungen.

Inspektion, Prüfung und langfristige Wartung der Erdung

Die Erdungsleistung ändert sich im Laufe der Zeit aufgrund von:

• Variation der Bodenfeuchtigkeit
• Mechanische Lockerung
• Oxidation und Korrosion

Zu den bewährten Praktiken gehören:

• Prüfung des Erdungswiderstands bei der Inbetriebnahme
• Regelmäßige Inspektion während des Betriebs
• Wärmebildaufnahmen von Klebestellen
• Dokumentation für Compliance und Versicherungsprüfung

Eine Erdung, die nicht überprüft werden kann, ist nicht vertrauenswürdig.

Erdung als Instrument zur Kontrolle finanzieller und betrieblicher Risiken

Über die Sicherheit hinaus wirkt sich die Erdung aus:

• Versicherungsannahme
• Bankfähigkeit von Solaranlagen
• Systembetriebszeit und Ertragsstabilität
• Langfristige O&M-Kosten

Für Investoren und Anlageneigentümer verringert die verbesserte Erdung sowohl das technische als auch das finanzielle Risiko und trägt zu vorhersehbaren Erträgen über die gesamte Lebensdauer des Systems bei.

Sunpal's Philosophie der Erdung auf Systemebene

Sunpal betrachtet die Erdung als integrierten Teil der PV-Anlagentechnik und nicht als isolierten Punkt auf der Checkliste. Durch die Anpassung der Erdungsplanung an internationale Normen, Standortbedingungen und die Systemarchitektur unterstützt Sunpal sicherere und widerstandsfähigere Solaranlagen in allen Bereichen Wohnen, kommerziell, und Anwendungen im Versorgungsbereich.

Dieser Ansatz, bei dem die Technik im Vordergrund steht, stellt sicher, dass die Erdung zur langfristigen Zuverlässigkeit des Systems beiträgt und nicht nur zur anfänglichen Einhaltung der Vorschriften.

Von der Einhaltung der Mindestanforderungen zu langfristigem Vertrauen

Erdung ist nicht länger ein verstecktes Detail in PV-Solaranlagen. Sie ist ein messbarer, planbarer und wartbarer Faktor, der die Sicherheit, die Zuverlässigkeit und den Wert der Anlage direkt beeinflusst.

Für die globale Solarbranche ist der Wandel klar: Die Einhaltung der Vorschriften ist die Basis. Indem die Erdung als strategische technische Disziplin behandelt wird, gehen Solarprojekte über das Risiko hinaus und bieten langfristige Betriebssicherheit. Kontaktieren Sie Sunpal zur Optimierung Ihrer PV-Erdung.