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Elektrische Verkabelung

Die elektrische Verkabelung ist ein kritischer Aspekt beim Aufbau und Betrieb einer Solaranlage, der maßgeblich die Sicherheit, Effizienz und Langlebigkeit der Anlage beeinflusst. Durch die Einhaltung von Normen, sorgfältige Planung und Einsatz hochwertiger Materialien lassen sich viele Fehler vermeiden. Insbesondere die korrekte Auswahl und Installation von Kabeln und Anschlüssen spielen eine entscheidende Rolle, um Leistungsverluste zu minimieren und das Risiko von Bränden zu reduzieren. Die Einhaltung von Brandschutzvorschriften und die regelmäßige Wartung sind essenziell, um die Anlage sicher zu betreiben und deren Leistungsfähigkeit zu erhalten. Bei der Verkabelung und Installation sollte stets professionelle Unterstützung in Anspruch genommen werden, um die Einhaltung aller technischen und rechtlichen Anforderungen sicherzustellen.
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    dieDadurch dass sämtliche elektrische Kabel und Anschlüsse in Deutschland genormt sind (PV1-F), können bei dem Einkauf und der Beschaffung relativ wenige Fehler passieren.
    Nahezu alle Fehler entstehen durch fehlerhafte Montage. Meistens äußern sich diese Fehler dann durch leichte Leistungsverluste, können aber auch in verheerenden Bränden enden.

    Fehlerquellen bei der Verlegung

    Das größte Fehlerpotential bei der Installation von der elektrischen Verkabelung bietet der Anschluss der Steckverbindungen. Wenn der Kontakt zwischen den Kabelenden und dem Stecker nicht ordnungsgemäß ist, entsteht ein sehr hoher Widerstand, welcher sich zum einen in einem Leistungsverlust, aber auch in einer Erwärmung der Kontaktstellen äußert. Durch den Leistungsverlust in den elektrischen Leitungen kommt es zu einem ineffizienten Betrieb der kompletten Photovoltaikanlage und man hat somit ultimativ finanzielle Einbußen. Durch die ebenfalls frei werdende thermische Energie erhitzen sich die Kontaktstellen und können im schlimmsten Falle einen Kabelbrand mit sich bringen. Aus entstehenden Spitzenentladungen sind Lichtbögen an den Steckverbindungen die Konsequenz.

    Ein weit verbreiteter und oftmals übersehener Fehler ist die falsche Abmessung der Kabel. Sollte bei der Installation von Kabeln eine zu kurze Länge veranschlagt werden, stehen die Kabel dauerhaft unter einer mechanischen Zugspannung. Diese mechanische Zugspannung hat Risse und Überdehnung zur Konsequenz. Eine zu lange Bemessung der Kabel bewirkt eine konstante Bewegung entlang des Daches. Durch diese dauerhafte und unkontrollierte Bewegung neigen die Kabelmäntel abzureiben und die inneren Kupferdrähte werden freigelegt. Wichtig ist ebenso, dass sämtliche Kabel ordentlich parallel zueinander installiert werden.

    1. Fehlerhafte Verkabelung: Unzureichend dimensionierte Kabel, fehlerhafte Verbindungen oder falsch verdrahtete Komponenten könnten zu Überhitzung, Spannungsabfall, ineffizienter Energieübertragung oder sogar Bränden führen.
    2. Schlechte Ausrichtung der Solarmodule: Falsch ausgerichtete oder verschattete Solarmodule verringern die Energieerzeugung. Eine unzureichende Sonneneinstrahlung auf die Module kann die Leistung der gesamten Anlage erheblich reduzieren.
    3. Unprofessionelle Installation: Eine unsachgemäße Installation der Solarmodule, Wechselrichter und Verkabelung kann zu unerwarteten Problemen führen. Fachleute sollten für die Installation beauftragt werden, um sicherzustellen, dass alle Komponenten ordnungsgemäß montiert sind.
    4. Mangelnde Berücksichtigung der Umgebung: Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit und Wind könnten die Leistung der Solaranlage beeinflussen. Eine unzureichende Anpassung der Installation an diese Faktoren kann zu vorzeitigen Schäden führen.
    5. Fehlende oder unzureichende Absicherungen: Sowohl Überstromschutz (Sicherungen, Schutzschalter) als auch Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter) sind entscheidend, um die Solaranlage vor Überlastung und Störungen zu schützen.
    6. Nichtbeachtung der örtlichen Vorschriften: Jede Region hat ihre eigenen Normen und Vorschriften für die Installation von Solaranlagen. Das Ignorieren dieser Vorschriften könnte nicht nur gefährlich sein, sondern auch rechtliche Konsequenzen nach sich ziehen.
    7. Mangelnde Wartung: Solaranlagen erfordern eine regelmäßige Wartung, um die optimale Leistung aufrechtzuerhalten. Eine Vernachlässigung der Wartung könnte zu Verlusten in der Energieerzeugung und zu unerwarteten Ausfällen führen.
    8. Fehlende Erdung und Isolierung: Eine unzureichende Erdung oder Isolierung der Komponenten könnte zu elektrischen Fehlfunktionen und somit zu erheblichen Sicherheitsrisiken führen.
    9. Kostenfokus auf Kostenersparnis: Billige, minderwertige Komponenten und Kabel können kurzfristig Geld sparen, langfristig aber zu einer ineffizienten Energieerzeugung führen sowie vorübergehenden Ausfällen und höheren Wartungskosten führen.
    10. Fehlende Planung und Dokumentation: Eine schlechte Planung und unzureichende Dokumentation können zu Verwirrung, Fehlern bei Reparaturen oder Erweiterungen und ineffizienter Wartung führen.

    Kabelquerschnitte

    Der Kabelquerschnitt bezieht sich auf den Durchmesser oder die Dicke eines elektrischen Kabels, gemessen in Quadratmillimetern (mm²). Der richtige Kabelquerschnitt ist entscheidend, um sicherzustellen, dass das Kabel den erforderlichen Strom effizient und sicher übertragen kann, ohne übermäßige Erwärmung oder Spannungsabfall zu verursachen.

    Grundsätzlich werden in allen elektrischen Kabeln der Werkstoff Kupfer mit einem Kabelquerschnitt von vier bis zehn Quadratmillimetern verbaut. Mit steigendem Querschnitt sinkt der elektrische Widerstand, weshalb auf der Seite nach dem Wechselrichter aufgrund höherer Widerstände ein größerer Querschnitt sinnvoll ist.
    Hinsichtlich des elektrischen Widerstands können überall maximale Querschnitte benutzt werden, jedoch ist dies nicht zwingend notwendig und finanziell gesehen ist es ab einem bestimmten Punkt nicht mehr rentabel. Die Verluste sollten in jedem Fall unter einem Prozent liegen.

    Der benötigte Kabelquerschnitt hängt von mehreren Faktoren ab, darunter:

    1. Stromstärke: Der maximale Strom, der durch das Kabel fließen wird, ist ein wesentlicher Faktor bei der Bestimmung des Kabelquerschnitts. Je höher die Stromstärke, desto größer sollte der Kabelquerschnitt sein, um Überhitzung zu verhindern.
    2. Kabellänge: Je länger die Strecke, über die das Kabel den Strom übertragen muss, desto größer sollte der Kabelquerschnitt sein, um Spannungsverluste zu minimieren.
    3. Spannungsabfall: Ein zu kleiner Kabelquerschnitt könnte zu einem Spannungsabfall führen, insbesondere über längere Strecken. Ein zu großer Spannungsabfall könnte die Effizienz der elektrischen Anlage beeinträchtigen.
    4. Umgebungstemperatur: Hohe Umgebungstemperaturen könnten die Wärmeableitung beeinflussen, daher sollte der Kabelquerschnitt möglicherweise angepasst werden, um eine Überhitzung zu verhindern.
    5. Kabeltyp: Unterschiedliche Kabeltypen haben unterschiedliche elektrische Eigenschaften. Dies kann den erforderlichen Kabelquerschnitt beeinflussen.

    Um den richtigen Kabelquerschnitt zu ermitteln, sollten Sie sich an die einschlägigen Normen und Vorschriften in Ihrer Region halten. In vielen Ländern gibt es Normen, die den Kabelquerschnitt in Abhängigkeit von der Stromstärke und der Kabellänge festlegen. Es ist ratsam, bei der Planung und Installation von elektrischen Systemen einschließlich Solaranlagen, einen Elektriker oder einen Fachmann hinzuzuziehen, der die Berechnungen und Empfehlungen entsprechend den örtlichen Gegebenheiten durchführen kann.

    Ein zu geringer Kabelquerschnitt könnte zu Überhitzung führen, während ein überdimensionierter Kabelquerschnitt die Kosten erhöht und Platzprobleme verursachen könnte. Die Wahl des richtigen Kabelquerschnitts ist also eine wichtige technische Überlegung, um eine sichere und effiziente elektrische Anlage zu gewährleisten.

    Brandschutzverordnungen

    Durch hohe Temperaturen auf dem Dach und Widerständen in dem Kabelwerk müssen besondere Brandschutzmaßnahmen getroffen werden. Wichtig ist, dass alle elektrischen Kabel schwer entflammbar sind und nach der Norm IEC 60332-1-2 zertifiziert sind. Abgesehen von der Gefahr der Selbstentzündung, müssen die Kabel auch äußerlicher Brandeinwirkung standhalten können, da diese Kabel im Falle eines Brandes als Vervielfältiger dienen.

    Halogenfreie Kabel sind dahingehend sinnvoll, dass im Brandfall keine toxischen Gase wie Kohlenmonoxid freigesetzt werden. Nachteil an diesen Kabeln ist jedoch die höhere Entflammbarkeit, weshalb die Kabelummantelungen mit erweiterten flammhemmenden Mitteln versehen werden müssen. Hierzu empfiehlt sich die Kombination der Normen “Halogenfrei nach EN50267-2-2” und “Flammwidrig nach IEC 60332-1-2”.

    Weiterhin ist auf die Festigkeit gegen Umwelteinflüsse wie Ozon, UV Einstrahlung sowie Säuren und Laugen zu achten. Diese Anforderungen sind in den Normen EN 50396 für die Beständigkeit gegen Ozon, HD 605/A1 für die UV-Strahlung sowie EN 60811-2-1 festgeschrieben.

    Kann durch die richtige Verkabelung der Brandschutz erhöht werden?

    Absolut, die richtige Verkabelung in einer Solaranlage spielt eine wichtige Rolle im Brandschutz. Da Solaranlagen elektrische Energie erzeugen und übertragen, ist es von entscheidender Bedeutung, sicherzustellen, dass die Verkabelung ordnungsgemäß ausgeführt wird, um das Risiko von Bränden zu minimieren. Hier sind einige Aspekte der Verkabelung, die sich auf den Brandschutz auswirken können:

    1. Hochwertige Materialien: Die Verwendung von hochwertigen, feuerbeständigen Kabeln und Isoliermaterialien ist entscheidend. Diese Materialien sind weniger anfällig für Hitze und Flammen, was das Risiko einer Ausbreitung von Bränden verringert.
    2. Korrekte Installation: Die Verkabelung muss ordnungsgemäß verlegt und befestigt werden, um eine Beschädigung der Kabel zu verhindern. Beschädigte oder unzureichend gesicherte Kabel könnten überhitzen oder Kurzschlüsse verursachen, die zu Bränden führen können.
    3. Abschaltmöglichkeiten: Die Möglichkeit, die Stromversorgung der Solaranlage im Notfall schnell zu unterbrechen, ist wichtig. Sollte ein Brand ausbrechen, kann das Abschalten der Anlage die Gefahr von Stromschlägen für diejenigen, die mit den Löscharbeiten betraut sind, verringern.
    4. Überlastungsschutz: Überlastungsschutzvorrichtungen wie Sicherungen und Schutzschalter sind entscheidend, um die Verkabelung vor zu hohen Strömen zu schützen, die zu Überhitzung und Bränden führen könnten.
    5. Ausreichender Abstand: Bei der Platzierung der Solarmodule und der Verkabelung sollte darauf geachtet werden, dass ausreichend Abstand zu brennbaren Materialien wie Dächern, Isoliermaterialien und anderen Gebäudeteilen vorhanden ist. Dies kann dazu beitragen, die Ausbreitung von Bränden zu verhindern.
    6. Regelmäßige Inspektion und Wartung: Regelmäßige Inspektionen der Verkabelung und der gesamten Solaranlage sind wichtig, um potenzielle Gefahrenquellen frühzeitig zu erkennen und zu beheben.
    7. Erdung: Eine ordnungsgemäße Erdung der Solaranlage kann das Risiko von elektrischen Fehlfunktionen und Kurzschlüssen verringern, die zu Bränden führen könnten.
    8. Kennzeichnung: Klare Kennzeichnungen der Verkabelung und der Anschlüsse können dazu beitragen, im Notfall schnell die richtigen Schritte zu ergreifen.

    Verheerenden Konsequenzen vorbeugen

    Auch wenn man augenscheinlich bei dem Kauf und der Installation von elektrischen Kabel und Steckverbindern durch mindere Qualität Geld sparen kann, ist davon dringendst abzuraten. Die möglichen Konsequenzen reichen von einfachem Leistungsverlust bis hin zu einem Kabelbrand, welcher sich dann sehr oft auf die komplette Anlage und das Haus ausweitet.

    Hier sollten also immer nur zertifizierte Leitungen verwendet werden. Jegliche Kabel welche nach der Norm PV1-F zertifiziert sind, enthalten alle oben angesprochenen untergeordneten Normen.

    Die richtige Verkabelung von PV-Anlagen

    Die richtige Verkabelung von Solaranlagen ist entscheidend, um eine sichere und effiziente Energieerzeugung zu gewährleisten. Hier sind einige grundlegende Schritte und Prinzipien, die bei der Verkabelung von Solaranlagen zu beachten sind:

    1. Planung und Design: Bevor Sie mit der Verkabelung beginnen, erstellen Sie einen detaillierten Plan für die Platzierung der Solarmodule, Wechselrichter, Batteriespeicher (falls vorhanden) und die Verkabelung dazwischen. Berücksichtigen Sie dabei die Sonneneinstrahlung, die Entfernung zwischen den Komponenten sowie die Sicherheitsvorschriften.
    2. Verwendung von geeigneten Kabeln und Komponenten: Verwenden Sie für die Verkabelung hochwertige und für den Außenbereich geeignete Kabel. Die Kabel sollten UV-beständig, wasserfest und korrosionsbeständig sein, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten.
    3. Korrekte Kabeldimensionierung: Stellen Sie sicher, dass die Kabel ausreichend dimensioniert sind, um den erzeugten Strom sicher zu transportieren. Die Dimensionierung hängt von der maximalen Stromstärke (Ampere) ab, die durch die Kabel fließen wird. In der Regel gilt: Je länger die Kabelstrecke, desto dicker sollten die Kabel sein, um Spannungsverluste zu minimieren.
    4. Abschaltmöglichkeiten: Integrieren Sie Abschaltmöglichkeiten wie Schalter oder Sicherungen in die Verkabelung, um im Falle von Wartung oder Reparaturen die Stromversorgung sicher unterbrechen zu können.
    5. Erdung: Stellen Sie sicher, dass die Solarmodule, Wechselrichter und andere Komponenten ordnungsgemäß geerdet sind. Dies ist wichtig, um elektrische Sicherheit zu gewährleisten und das Risiko von Stromschlägen zu minimieren.
    6. Trennung von Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC): Solarmodule erzeugen Gleichstrom, während die meisten Haushalte Wechselstrom verwenden. Stellen Sie sicher, dass die DC- und AC-Kabel voneinander getrennt und ordnungsgemäß an den Wechselrichter angeschlossen sind, der den erzeugten Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umwandelt.
    7. Fachgerechte Installation: Die Verkabelung sollte von Fachleuten durchgeführt werden, die über das nötige Wissen und die Erfahrung in der Installation von Solaranlagen verfügen. Dies gewährleistet die Einhaltung der örtlichen Elektro- und Sicherheitsvorschriften.
    8. Kennzeichnung und Beschriftung: Jede Kabelverbindung sollte deutlich beschriftet sein, um die Identifizierung und Wartung zu erleichtern. Dies ist besonders wichtig, wenn Sie in Zukunft Anpassungen oder Reparaturen vornehmen müssen.
    9. Überlastungsschutz: Integrieren Sie Überlastungsschutzvorrichtungen wie Sicherungen oder Schutzschalter, um die Anlage vor Schäden durch Überlastung oder Kurzschlüsse zu schützen.
    10. Regelmäßige Inspektion und Wartung: Überprüfen Sie die Verkabelung regelmäßig auf Beschädigungen, Verschleiß oder Korrosion. Eine ordnungsgemäße Wartung trägt zur langfristigen Effizienz und Sicherheit der Solaranlage bei.

    Denken Sie daran, dass die genauen Anforderungen und Vorschriften je nach Standort und örtlichen Bestimmungen variieren können. Es ist immer ratsam, sich an Fachleute zu wenden und die geltenden Normen und Vorschriften zu berücksichtigen, um eine sichere und zuverlässige Solaranlage zu installieren.

    Die richtige Kabelwahl

    Die Auswahl der richtigen Kabel für Ihre Solaranlage ist von entscheidender Bedeutung, um eine sichere und zuverlässige Stromübertragung zu gewährleisten. Hier sind einige wichtige Überlegungen bei der Wahl der Kabel:

    1. Kabeltyp: Für Solaranlagen werden in der Regel zwei Hauptkabeltypen verwendet: Solarkabel (Photovoltaik-Kabel) und Installationskabel. Solarkabel sind speziell für den Einsatz in Solaranlagen konzipiert und weisen oft eine erhöhte UV-Beständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Witterungseinflüssen auf. Installationskabel sind vielseitig einsetzbar. Es sollte vor der Installation sichergestellt werden, dass sie für den Außenbereich geeignet sind.
    2. Isolierung und Schutz: Achten Sie bei der Auswahl der Kabel auf eine hochwertige Isolierung, die vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, UV-Strahlung, Temperaturschwankungen und mechanischen Belastungen schützt.
    3. Feuerbeständigkeit: Kabel mit flammenhemmenden Eigenschaften sind ideal, um das Risiko von Bränden zu minimieren. Achten Sie auf Kabel, die den geltenden Brandschutznormen entsprechen.
    4. Kabelquerschnitt: Wie bereits erwähnt, ist der richtige Kabelquerschnitt von der erwarteten Stromstärke und der Kabellänge abhängig. Verwenden Sie für höhere Ströme und längere Strecken dickere Kabel, um Spannungsabfall und Überhitzung zu vermeiden.
    5. Normen und Zertifizierungen: Achten Sie darauf, dass die Kabel den örtlichen Normen und Sicherheitsstandards entsprechen. Kabel mit relevanten Zertifizierungen sind oft eine zuverlässige Wahl.
    6. Umgebungsfaktoren: Berücksichtigen Sie die Umgebungsbedingungen, in denen die Kabel verlegt werden. Wenn die Solaranlage in einer rauen Umgebung installiert wird, sollten die Kabel entsprechend widerstandsfähig sein.
    7. Erdung: Stellen Sie sicher, dass die Kabel und Komponenten ordnungsgemäß geerdet sind, um elektrische Sicherheit zu gewährleisten.
    8. Kabelklemmen und Anschlüsse: Verwenden Sie hochwertige Kabelklemmen und Anschlüsse, um eine sichere Verbindung zu gewährleisten und Korrosion zu minimieren.
    9. Farbkodierung und Beschriftung: Kabel sollten klar beschriftet und farblich kodiert sein, um eine einfache Identifizierung und Wartung zu ermöglichen.
    10. Zukünftige Erweiterung: Wenn Sie planen, die Solaranlage in Zukunft zu erweitern, sollten die Kabel ausreichend Kapazität für zusätzliche Module oder Komponenten bieten.

    Die Wahl der richtigen Kabel sollte in Absprache mit Fachleuten erfolgen, die über Fachkenntnisse im Bereich Solarenergie und Elektroinstallation verfügen. Sie können die spezifischen Anforderungen Ihrer Solaranlage bewerten und Ihnen bei der Auswahl der am besten geeigneten Kabel helfen.

    Tipps für die richtige Verkabelung

    Hier sind einige nützliche Tipps, die Ihnen bei der Verkabelung Ihrer Solaranlage helfen könnten:

    1. Planung ist der Schlüssel: Beginnen Sie mit einer gründlichen Planung Ihrer Solaranlage. Berücksichtigen Sie die Anordnung der Solarmodule, die Position des Wechselrichters, die Kabelwege und die Abschaltmöglichkeiten. Ein guter Plan minimiert das Risiko von Fehlern und erleichtert die Installation.
    2. Verwenden Sie hochwertige Komponenten: Investieren Sie in hochwertige Solarkabel, Verbindungsklemmen, Abschaltboxen und andere Komponenten. Qualitätsmaterialien tragen zur Langlebigkeit und Zuverlässigkeit Ihrer Anlage bei.
    3. Richtige Kabeldimensionierung: Berechnen Sie den richtigen Kabelquerschnitt basierend auf der erwarteten Stromstärke und Kabellänge. Eine angemessene Dimensionierung minimiert Spannungsverluste und Überhitzung.
    4. Beschriften Sie Ihre Kabel: Kennzeichnen Sie die Kabel und Verbindungen klar, um Fehler zu vermeiden und die Wartung zu erleichtern. Verwenden Sie farbliche Markierungen, um verschiedene Arten von Kabeln zu unterscheiden.
    5. Korrekte Verlegung: Achten Sie darauf, dass die Kabel ordnungsgemäß verlegt und befestigt sind, um mechanische Belastungen zu minimieren und die Sicherheit zu gewährleisten. Vermeiden Sie scharfe Biegungen und Knicke in den Kabeln.
    6. Sicherheitsabstände beachten: Halten Sie ausreichende Sicherheitsabstände zu brennbaren Materialien und anderen Komponenten ein, um das Brandrisiko zu minimieren.
    7. Erdung nicht vergessen: Stellen Sie sicher, dass alle Komponenten der Anlage ordnungsgemäß geerdet sind, um die Sicherheit vor elektrischen Fehlfunktionen zu gewährleisten.
    8. Überlastungsschutz einbauen: Integrieren Sie Überlastungsschutzvorrichtungen wie Sicherungen oder Schutzschalter, um die Anlage vor Überstrom und Kurzschlüssen zu schützen.
    9. Professionelle Hilfe in Anspruch nehmen: Wenn Sie sich unsicher sind oder nicht über ausreichende Erfahrung verfügen, ziehen Sie einen Fachmann oder Elektriker hinzu, um die Verkabelung korrekt durchzuführen.
    10. Regelmäßige Wartung durchführen: Überprüfen Sie die Verkabelung und die gesamte Anlage regelmäßig auf Beschädigungen, Verschleiß oder Korrosion. Eine frühzeitige Identifizierung von Problemen könnte teure Reparaturen verhindern.
    11. Dokumentation aufbewahren: Bewahren Sie alle relevanten Dokumente, Pläne und Diagramme der Solaranlage auf. Diese Unterlagen sind hilfreich für zukünftige Wartungen und Reparaturen.
    12. Sicherheit an erster Stelle: Arbeiten Sie immer nach den geltenden Sicherheitsvorschriften und tragen Sie eine geeignete Schutzausrüstung. Elektrische Arbeiten erfordern Vorsicht und Fachkenntnisse.
    Carsten Steffen
    Autor: Carsten Steffen
    Carsten Steffen, Gründer von photovoltaik.sh, bringt sein tiefes Verständnis für Photovoltaik und seine Begeisterung für erneuerbare Energien ein, um Kunden in Schleswig-Holstein seit 2021 schneller und kostengünstiger zu ihrer eigenen Photovoltaikanlage zu verhelfen. Ermöglicht wird das Dank der Zusammenarbeit mit lokalen Solarteuren. Regelmäßige Schulungen runden unsere Expertise ab. Mit der Gründung von photovoltaik.sh sind wir Ihr vertrauenswürdigen Partner für alle, die ihren Stromverbrauch nachhaltig gestalten möchten.
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