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Erdung bei PV-Anlagen – Das sollten Sie wissen

Erdung und Blitzschutz sind essentiell für die Sicherheit von Photovoltaikanlagen, indem sie elektrische Ströme ableiten, um Personen- und Anlagenschäden sowie Brandgefahr zu minimieren. Eine fachgerechte Installation nach Normen sichert Schutz vor Blitzeinschlägen und elektromagnetischen Interferenzen. Photovoltaikanlagen erhöhen nicht das Blitzrisiko und können durch richtige Erdung Schutz bieten. Ein umfassendes Blitzschutzsystem inkludiert äußeren Schutz gegen direkte Einschläge und inneren Schutz der Elektronik vor Überspannungen. Potenzialausgleich verhindert gefährliche Spannungsunterschiede. Die Installation erfordert eine sorgfältige Planung, hochwertige Komponenten, korrekte Montage und Erdung sowie regelmäßige Wartung. Vorschriften müssen eingehalten und die Anlage ordnungsgemäß dokumentiert und getestet werden.
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    Das Wichtigste zusammengefasst:

    • Die Erdung bei Photovoltaikanlagen ist ein kritischer Sicherheitsaspekt, der dazu dient, elektrische Ströme abzuleiten, um Personenschäden, Anlagenschäden und Brandgefahr zu minimieren. Sie bietet Schutz vor elektrischen Schlägen, Blitzeinschlägen und elektromagnetischen Interferenzen.
    • Photovoltaikanlagen erhöhen das Blitzschlagrisiko nicht signifikant. Sie bieten eher Schutz vor Blitzeinschlägen durch effiziente Ableitung des Blitzstroms und ordnungsgemäße Erdung. Dennoch sollten sie von Fachleuten installiert werden, die Blitzschutznormen sowie -richtlinien beachten.
    • Ein umfassendes Blitzschutzsystem besteht aus einem äußeren und einem inneren Blitzschutz. Der äußere Blitzschutz verhindert direkte Blitzeinschläge und leitet den Blitzstrom sicher ab, während der innere Blitzschutz elektrische Geräte im Inneren vor Überspannungen schützt, die durch Blitzeinschläge in der Nähe verursacht werden können.
    • Der Potenzialausgleich ist von zentraler Bedeutung für das Blitzschutz- und Erdungssystem und stellt sicher, dass alle metallischen Teile eines Gebäudes oder einer Anlage auf dem gleichen elektrischen Potenzial liegen. Dies minimiert das Risiko gefährlicher Potentialunterschiede und bietet Schutz vor elektrischen Schlägen und Geräteschäden.
    • Bei der Installation einer Photovoltaikanlage sollten eine gründliche Standortbewertung, ordnungsgemäße Planung und Genehmigung, Auswahl hochwertiger Komponenten, korrekte elektrische Installation, Erdung und Potenzialausgleich sowie Sicherheitsüberlegungen berücksichtigt werden. Es ist auch wichtig, die Anlage nach der Installation zu testen und die entsprechende Dokumentation bereitzuhalten.

    Die Erdung bei Photovoltaikanlagen bezieht sich auf das elektrische Erdungssystem, das in einer solchen Anlage implementiert wird. Die Erdung ist ein wesentlicher Bestandteil der Sicherheit und damit Grundlage einer normgerechten Installation von Photovoltaikanlagen. Sie dient dazu, elektrische Ströme sicher abzuleiten und zu verteilen, um Personenschäden, Anlagenschäden sowie Brandgefahren zu minimieren.

    Vorschriften
    Bei Neubauten in Deutschland, die mit Photovoltaik-Aufdachanlagen ohne integriertes Blitzschutzsystem ausgestattet sind, ist gemäß der DIN 18014 ein Fundamenterder zu installieren. Bei Photovoltaik-Aufdachanlagen, die über ein Blitzschutzsystem verfügen, müssen zusätzlich die Vorgaben der VDE 0185-305-3 (entsprechend der IEC/EN 62305-3) beachtet werden. Dies beinhaltet insbesondere die Anforderung, dass der Erdungswiderstand weniger als 10 Ohm betragen muss. Mehr Informationen in dieser VDE FNN Info PDF.

    Die Erdung hat verschiedene Zwecke:

    • Schutz vor elektrischen Schlägen: Durch die Erdung werden potenziell gefährliche elektrische Ströme in den Boden abgeleitet, wenn ein Fehler oder ein Kurzschluss in der Anlage auftritt. Dies schützt vor Stromschlägen und anderen elektrischen Gefahren.
    • Blitzschutz: Photovoltaikanlagen sind aufgrund ihrer exponierten Position anfällig für Blitzeinschläge. Eine ordnungsgemäße Erdung hilft dabei, Blitze sicher abzuleiten und die Wahrscheinlichkeit von Schäden an der Anlage zu reduzieren.
    • EMV-Schutz (Elektromagnetische Verträglichkeit): Eine wirksame Erdung trägt dazu bei, elektromagnetische Interferenzen zu minimieren und die elektromagnetische Verträglichkeit der Anlage sicherzustellen.

    Die Erdung einer Photovoltaikanlage erfolgt nach den einschlägigen Normen und Richtlinien, wie beispielsweise der IEC 60364 oder den nationalen Elektroinstallationen-Normen. Typischerweise wird ein separates Erdungssystem für die PV-Anlage errichtet, das mit den Unterkonstruktionen, den Solarmodulen, dem Wechselrichter und anderen elektrischen Komponenten verbunden ist.

    Die genauen Anforderungen an eine wirksame Erdung können je nach Land sowie regionalen Vorschriften variieren. Daher ist es wichtig, dass die Installation von einem Fachmann durchgeführt wird, der mit den geltenden Normen und Bestimmungen vertraut ist, um eine sichere und effiziente Photovoltaikanlage zu gewährleisten.

    Technische Bedingungen für den Anschluss und den Betrieb

    Wird durch eine PV-Anlage das Blitzschlagrisiko erhöht?

    Eine Photovoltaikanlage erhöht das Blitzschlagrisiko nicht signifikant. In der Tat bieten Photovoltaikanlagen eher einen gewissen Schutz vor Blitzeinschlägen, da sie als erhöhte Strukturen in der Regel bevorzugte Ziele für Blitze darstellen. Hier sind einige wichtige Punkte zu beachten:

    • Ableitung: PV-Module und Montagesysteme sind oft aus leitfähigem Material wie Aluminium und Stahl hergestellt. Dadurch können sie einen Blitzstrom effizient ableiten und ihn sicher in den Boden leiten, wodurch das Risiko von Schäden an der Anlage reduziert wird.
    • Erdungssystem: Wie zuvor erwähnt, sind Photovoltaikanlagen ordnungsgemäß geerdet, um den Blitzstrom sicher abzuleiten. Dadurch wird das Risiko von Bränden oder Schäden an elektrischen Komponenten minimiert.
    • Bauvorschriften: Die meisten Länder haben Baunormen und Vorschriften für die Installation von Photovoltaikanlagen, die auch den Blitzschutz berücksichtigen. Diese Vorschriften sorgen dafür, dass die Anlagen sicher und zuverlässig sind.
    • Häufige Einschläge: Statistiken zeigen, dass Blitze eher in hohen Gebieten oder auf erhöhten Strukturen einschlagen. Photovoltaikanlagen sind zwar erhöhte Strukturen, aber sie ziehen nicht notwendigerweise mehr Blitze an als andere Gebäude oder Strukturen in der Nähe.

    Es ist wichtig zu betonen, dass kein System, einschließlich Photovoltaikanlagen, vollständig immun gegen Blitzschäden ist. Ein direkter Blitzschlag kann trotzdem Schäden anrichten, aber eine ordnungsgemäß installierte und geerdete Photovoltaikanlage minimiert das Risiko von Schäden und verbessert die Sicherheit der Anlage insgesamt. Es wird empfohlen, dass die PV-Anlage von Fachleuten geplant und installiert wird, die die einschlägigen Normen und Best Practices für den Blitzschutz berücksichtigen.

    Äußerer und innerer Blitzschutz im Vergleich

    Der äußere Blitzschutz und der innere Blitzschutz sind zwei Komponenten eines umfassenden Blitzschutzsystems, die verschiedene Aspekte der Blitzableitung und Blitzsicherheit abdecken. Hier sind die Unterschiede zwischen ihnen:

    1. Äußerer Blitzschutz
    Der äußere Blitzschutz (auch als Blitzschutzanlage oder äußeres Blitzschutzsystem bezeichnet) hat die Aufgabe, einen direkten Blitzschlag auf ein Gebäude oder eine Struktur zu verhindern und den Blitzstrom sicher in den Boden abzuleiten. Er besteht aus äußeren Schutzeinrichtungen und Komponenten, die auf dem Dach und an den Außenwänden des Gebäudes installiert werden.

    Die äußere Blitzschutzanlage umfasst in der Regel folgende Komponenten:

    • Blitzableiter: Metallische Spitzen oder Fangeinrichtungen, die auf dem Dach und anderen exponierten Teilen des Gebäudes angebracht sind, um den Blitz einzufangen.
    • Ableitungen: Leiter, die den Blitzstrom vom Blitzableiter zu den Erdungsanlagen führen.
    • Erdungsanlagen: Metallische Leitungen oder Fundamente, die den Blitzstrom in den Boden ableiten.

    Der äußere Blitzschutz verhindert zwar nicht den Blitzeinschlag selbst, leitet jedoch den Blitzstrom sicher ab und reduziert dadurch das Risiko von Schäden an der Struktur und den darin enthaltenen elektrischen Systemen.

    2. Innerer Blitzschutz
    Der innere Blitzschutz (auch als Überspannungsschutz oder inneres Blitzschutzsystem bezeichnet) hat die Aufgabe, die elektrischen und elektronischen Geräte innerhalb des Gebäudes vor Überspannungen zu schützen, die durch einen Blitzschlag in der Nähe verursacht werden können. Wenn ein Blitz in der Nähe einschlägt, erzeugt er elektromagnetische Felder und leitet gefährliche Überspannungen in die elektrischen Leitungen ein.

    Die Komponenten des inneren Blitzschutzes können folgendes umfassen:

    • Überspannungsableiter: Installiert an der elektrischen Eingangsverteilung oder direkt an gefährdeten Geräten, um Überspannungen zu absorbieren und sicher in die Erdung zu leiten.
    • Überspannungsschutzgeräte (SPDs): Diese Geräte bieten Schutz für elektronische Geräte wie Computer, Telekommunikationsanlagen, Photovoltaikwechselrichter und andere empfindliche elektronische Geräte.

    Der innere Blitzschutz schützt die angeschlossenen Geräte und elektrischen Systeme vor Überspannungen und reduziert das Risiko von Schäden durch indirekte Blitzeinwirkungen.

    Beide Komponenten, der äußere und der innere Blitzschutz, sind wichtig und ergänzen sich, um eine umfassende Blitzschutzlösung für Gebäude und elektrische Anlagen zu bieten. Die korrekte Installation und regelmäßige Wartung dieser Blitzschutzsysteme sind entscheidend, um maximale Sicherheit zu gewährleisten.

    Welche Rolle spielt der Potenzialausgleich?

    Der Potenzialausgleich spielt eine entscheidende Rolle im Blitzschutz- und Erdungssystem von Gebäuden und elektrischen Anlagen. Er dient dazu, sicherzustellen, dass alle metallischen Teile eines Gebäudes oder einer Anlage auf das gleiche elektrische Potenzial gebracht werden. Dadurch wird das Risiko von gefährlichen Potenzialunterschieden minimiert und ein sicherer Weg für den Ausgleich von Strömen geschaffen.

    Die wichtigsten Funktionen des Potenzialausgleichs sind:

    1. Schutz vor elektrischen Schlägen: Der Potenzialausgleich sorgt dafür, dass bei einem Fehler oder einem Blitzschlag alle metallischen Teile eines Gebäudes auf dasselbe elektrische Potenzial gebracht werden. Dadurch wird vermieden, dass Personen durch gefährliche Stromwege zwischen verschiedenen Metallteilen gefährdet werden.
    2. Schutz von elektrischen Geräten: In modernen Gebäuden sind viele elektrische Geräte und Systeme miteinander verbunden, einschließlich Telekommunikationsanlagen, Computer, elektronischer Ausrüstung und Photovoltaikanlagen. Der Potenzialausgleich sorgt dafür, dass keine gefährlichen Überspannungen zwischen den verschiedenen Geräten entstehen, die durch Blitzeinschläge oder andere Störungen verursacht werden können. Dadurch werden die angeschlossenen Geräte vor Schäden geschützt.
    3. Funktionsfähigkeit von Schutzeinrichtungen: Der Potenzialausgleich ist auch wichtig, um die effektive Funktion von Schutzeinrichtungen wie Überspannungsableitern und Sicherungen zu gewährleisten. Wenn alle Teile eines Systems auf das gleiche Potenzial gebracht werden, können diese Schutzvorrichtungen korrekt arbeiten und die elektrische Sicherheit erhöhen.
    4. Blitzschutzsystem: Der Potenzialausgleich ist eng mit dem äußeren Blitzschutzsystem verbunden. Wenn ein Blitz in die Nähe eines Gebäudes einschlägt, verteilt sich der Blitzstrom auf das äußere Blitzschutzsystem, das alle metallischen Strukturen und Leiter auf das gleiche Potenzial bringt und den Blitzstrom sicher in den Boden ableitet.

    Der Potenzialausgleich wird durch das Verbinden aller metallischen Teile eines Gebäudes mit einem gemeinsamen Erdungssystem erreicht. Dieses Erdungssystem besteht aus gut leitfähigen Verbindungen und Erdungselektroden, die den elektrischen Strom sicher in den Boden ableiten. Ein ordnungsgemäßer Potenzialausgleich ist entscheidend für die Sicherheit von Menschen, Gebäuden und elektrischen Systemen und ist ein wichtiger Bestandteil eines umfassenden Blitzschutz- und Erdungssystems.

    PV-Anlage: Erdung anschließen?

    Aus Sicherheitsgründen ist es erforderlich, dass die Gestelle von Photovoltaik-Anlagen stets einen Schutzpotentialausgleich erhalten oder mit einer Schutzerdung versehen werden. Diese Maßnahme umfasst den direkten Anschluss an die Haupterdungsschiene des jeweiligen Gebäudes, um eine effektive Erdung der Anlage zu gewährleisten

    10 hilfreiche Tipps

    Eine Checkliste kann eine nützliche Methode sein, um sicherzustellen, dass alle wichtigen Schritte und Anforderungen erfüllt sind, sei es bei einem Projekt, einer Inspektion, einer Installation oder einer anderen Aufgabe. Hier ist eine allgemeine Checkliste für die Installation einer Photovoltaikanlage:

    1. Standortbewertung:
      Prüfen Sie die Eignung des Standorts für die Installation einer PV-Anlage hinsichtlich Sonneneinstrahlung und Schattenwurf.
      Überprüfen Sie mögliche Hindernisse, die die Leistung beeinträchtigen könnten.
    2. Planung und Genehmigungen:
      Stellen Sie sicher, dass alle notwendigen Genehmigungen und behördlichen Anforderungen für die Installation der PV-Anlage vorliegen.
    3. Auswahl der Komponenten:
      Wählen Sie qualitativ hochwertige Solarmodule, Wechselrichter, Montagesysteme und weitere Komponenten aus.
      Stellen Sie sicher, dass die Leistung und Kapazität der Komponenten den Anforderungen des Projekts entsprechen.
    4. Elektrische Installation:
      Planen Sie die elektrische Verkabelung und Installation sorgfältig.
      Achten Sie auf die Verwendung von geeigneten Schutzvorrichtungen und Überspannungsschutzgeräten.
    5. Montage:
      Stellen Sie sicher, dass die Montagestrukturen sicher und stabil befestigt sind.
      Befolgen Sie die Herstelleranweisungen und Normen für die Montage der Solarmodule.
    6. Erdung und Potenzialausgleich:
      Gewährleisten Sie einen korrekten Potenzialausgleich und eine ordnungsgemäße Erdung der PV-Anlage.
    7. Sicherheit:
      Berücksichtigen Sie alle Sicherheitsaspekte sowohl während der Installation als auch für den späteren Betrieb und Wartung der Anlage.
    8. Inbetriebnahme und Tests:
      Überprüfen Sie die Funktionsfähigkeit aller Komponenten und Systeme.
      Führen Sie Leistungstests durch, um sicherzustellen, dass die PV-Anlage effizient arbeitet.
    9. Dokumentation:
      Dokumentieren Sie alle Schritte der Installation und die verwendeten Materialien.
      Halten Sie alle Handbücher und Garantien für die Komponenten fest.
    10. Wartung:
      Entwickeln Sie einen Wartungsplan für die PV-Anlage, der regelmäßige Inspektionen und Reinigungen vorsieht.

    Bitte beachten Sie, dass dies nur eine allgemeine Checkliste ist und dass die tatsächlichen Schritte und Anforderungen je nach spezifischem Projekt und den geltenden Vorschriften variieren können.

    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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