Strangmessung bei PV-Anlagen: Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom richtig bewerten

Zwei Zahlen je String, in fünf Minuten gemessen - und trotzdem die aussagekräftigste Prüfung der ganzen Anlage. Die Leerlaufspannung verrät, ob alle Module im Strang hängen und richtig verschaltet sind; der Strom verrät, ob sie auch liefern. Vorausgesetzt, man weiß, womit man die gemessenen Werte vergleicht.

Was die IEC 62446-1 verlangt

Die Norm für Prüfung und Dokumentation von PV-Anlagen sieht je Strang vor: Durchgängigkeit von Schutz- und Potentialausgleichsleitern, Prüfung der Polarität, Messung der Leerlaufspannung U_oc, Messung des Strangstroms (Kurzschlussstrom I_sc oder Betriebsstrom) sowie die Isolationsmessung der DC-Seite. Der vollständige Prüfumfang steht im Artikel zum Inbetriebnahmeprotokoll nach IEC 62446-1.

Leerlaufspannung: Die Rechnung dazu

Der erwartete Wert ergibt sich aus der Modulanzahl im Strang multipliziert mit der Leerlaufspannung eines Moduls laut Datenblatt - allerdings gilt der Datenblattwert bei Standardtestbedingungen mit 25 Grad Celsius Zelltemperatur. In der Realität ist das Modul im Sommer 55 Grad warm und liefert weniger, im Winter bei minus 5 Grad deutlich mehr.

• Der Temperaturkoeffizient der Leerlaufspannung steht im Datenblatt, typisch bei etwa minus 0,25 bis minus 0,35 Prozent je Kelvin
• Faustrechnung: Abweichung der Zelltemperatur von 25 Grad mal Koeffizient mal erwartete Spannung, dann korrigieren
• Ein 20 Module starker Strang mit 45 V Leerlaufspannung je Modul kommt rechnerisch auf 900 V bei 25 Grad - bei 55 Grad Zelltemperatur sind rund 830 bis 850 V völlig plausibel
• Für die Auslegung ist der umgekehrte Fall entscheidend: die tiefste zu erwartende Temperatur bestimmt die maximale Spannung, die der Wechselrichter aushalten muss

Noch aussagekräftiger als der Absolutwert ist der Vergleich zwischen baugleichen Strings gleicher Ausrichtung. Sie sollten eng beieinander liegen; als Praxisrichtwert gilt eine Abweichung von wenigen Prozent.

Strom: Nur mit ausreichender Einstrahlung

Der Kurzschlussstrom ist nahezu proportional zur Bestrahlungsstärke. Deshalb gilt:

• Messen Sie die Bestrahlungsstärke in Modulebene mit und dokumentieren Sie sie - ohne diesen Wert ist eine Strommessung nicht bewertbar
• Bei zu geringer oder schwankender Einstrahlung, etwa bei durchziehender Bewölkung, ist die Messung wertlos. Klare Verhältnisse abwarten oder zumindest den Vergleich der Strings innerhalb weniger Minuten durchführen
• Auch die Modultemperatur und die Uhrzeit gehören ins Protokoll, sonst lässt sich die Messung später nicht nachvollziehen
• Kurzschlussmessungen nur mit geeignetem Messgerät und niemals durch Trennen von Steckverbindern unter Last - dabei entstehen Lichtbögen, die Kontakte zerstören und Brände auslösen

Auffällige Werte deuten

• Ein String mit deutlich geringerem Strom: Verschattung, Verschmutzung, defektes Modul oder aktive Bypass-Diode
• Spannung passt, Strom fehlt: Unterbrechung im Rückweg, Sicherung im Stringkasten, hochohmige Klemmstelle
• Spannung negativ oder Wechselrichter meldet Verpolung: Plus und Minus vertauscht - vor dem Zuschalten unbedingt klären
• Isolationswiderstand niedrig: Feuchtigkeit in Steckern oder beschädigte Leitungsführung, siehe Isolationswiderstand messen
• Alle Werte gut, Ertrag trotzdem schwach: Ursache meist auf der AC-Seite, in der Verschattungssituation oder in der Anlagenauslegung

Sicherheit auf dem Dach

DC-Spannungen von 600 bis 1000 V verzeihen keine Routine. Persönliche Schutzausrüstung, isoliertes Werkzeug, Messgerät mit passender Messkategorie, keine Arbeiten an DC-Leitungen bei Gewitter, Absturzsicherung. Und die einfachste Regel: Erst schalten, wenn gemessen ist - viele Schäden entstehen, weil ein verpolter Strang zugeschaltet wird.

Was ins Protokoll gehört

Je String: Bezeichnung und Zuordnung zum Wechselrichter und MPP-Tracker, Modulanzahl und Modultyp, gemessene Leerlaufspannung, gemessener Strom mit Angabe des Messverfahrens, Isolationswiderstand, dazu Bestrahlungsstärke, Modul- oder Umgebungstemperatur und Uhrzeit. Diese Werte verlangt auch der amtliche Prüfbefund für die Förderabrechnung, siehe Prüfbefund für die EAG-Endabrechnung. Bei mehr als zwölf Strings reicht das Formular nicht mehr aus und es braucht eine Beilage.

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Hinweis: Zusammenfassung ohne Gewähr, maßgeblich sind die Originalnormen (ÖVE/ÖNORM EN 62446-1 beziehungsweise DIN EN 62446-1, OVE E 8101, DIN VDE 0100-712) sowie die Datenblätter der Module und Wechselrichter in der jeweils gültigen Fassung. Die Bewertung der Messergebnisse liegt bei der Elektrofachkraft.