Warum schaltet sich die PV-Anlage bei Sonne ab?
An besonders sonnigen Tagen bekommen Installateure häufig folgende Frage von ihren Kunden gestellt: „Unsere Solaranlage schaltet sich manchmal ab, wenn die Sonne scheint. Warum passiert das – und was kann man dagegen tun?“ Um dieses Problem besser zu verstehen, erklären wir dir im Folgenden ganz genau, wie es funktioniert.
Warum führt viel Sonne dazu, dass sich eine PV-Anlage abschaltet?
Zunächst einmal hat jeder Wechselrichter einen eingebauten Schutzmechanismus. Dieser sorgt dafür, dass sich das Gerät automatisch vom Netz trennt, sobald bestimmte sogenannte „Netzparameter“ überschritten werden. Zu diesen Parametern gehören unter anderem die Spannung, der Strom, die Frequenz sowie die Netzimpedanz (also der Schleifenwiderstand zwischen Phase und Neutralleiter). Von all diesen Werten sind jedoch insbesondere die Netzspannung und die Frequenz entscheidend.
In Europa liegt die Netzfrequenz normalerweise bei 50 Hertz – allerdings variiert die Netzspannung je nach Land. In den Niederlanden zum Beispiel beträgt die Spannung im Niederspannungsnetz 230 Volt, mit einer zulässigen Toleranz von etwa 207 bis 253 Volt.
Darüber hinaus sind die Grenzwerte, bei denen sich ein Wechselrichter vom Netz trennen muss, gesetzlich geregelt – und zwar in jedem Land unterschiedlich. In den Niederlanden gelten dafür die Norm NEN EN 50438 für kleinere Anlagen sowie der Netcode Elektriciteit für größere Systeme.
Netzspannung und Wechselrichter
Einer der wichtigsten Grenzwerte ist die obere Spannungsgrenze von 253 V. Überschreitet die vom Wechselrichter gemessene Spannung diesen Wert, wird er automatisch vom Netz getrennt. Das liegt daran, dass ein Wechselrichter, der Strom ins Netz einspeist, grundsätzlich die Netzspannung ansteigen lässt. Im Gegensatz dazu bewirken Haushaltsgeräte, wie etwa eine Waschmaschine, meist das Gegenteil: Sie senken die Spannung.
Gerade an sonnigen Tagen kommt es daher häufig vor, dass der Wechselrichter sehr viel Leistung einspeisen möchte, während im Haushalt kaum Strom verbraucht wird. Dadurch steigt die Netzspannung zunehmend an, bis sie den zulässigen Höchstwert erreicht und der Wechselrichter sich abschaltet.
Sobald die Spannung wieder unter die Grenzwerte fällt, startet der Wechselrichter jedoch automatisch neu.
Zusammengefasst: Auch wenn die Sonne optimal scheint, kann es passieren, dass die PV-Anlage nicht ihre volle Leistung bringt, weil der Wechselrichter sich immer wieder abschaltet.
Was kann man dagegen tun?
Glücklicherweise gibt es mehrere Möglichkeiten, wie man dieses Problem in den Griff bekommen kann. Erstens passiert es häufig, dass mehrere PV-Anlagen in derselben Nachbarschaft zufällig auf dieselbe Phase im Stromnetz einspeisen. Das kann dazu führen, dass die Spannung auf dieser einen Phase deutlich höher ist als auf den beiden anderen. Wenn es technisch machbar ist, sollte man den Wechselrichter daher auf eine andere Phase legen, um diese Problematik zu vermeiden.
Zweitens ist es sinnvoll, bei starker Sonneneinstrahlung gezielt mehr elektrische Geräte im Haushalt laufen zu lassen. So wird der selbst erzeugte Strom direkt genutzt, was wiederum hilft, die Netzspannung zu stabilisieren und unnötige Abschaltungen zu verhindern.
Ein weiterer möglicher Grund für die Problematik liegt in der AC-Leitung. Wenn diese zu lang und zu dünn ist, kann der Spannungsabfall zu hoch werden. Deshalb empfehlen wir, den Spannungsabfall auf der AC-Seite auf maximal 1 % zu begrenzen. Technische Einzelheiten dazu findest du in NPR 5310, Kapitel 712.
Nicht zuletzt kann auch ein Stromspeicher eine sinnvolle Lösung sein. Eine Batterie wird während der Spitzenzeiten geladen, wodurch sie die Netzspannung senkt. Gleichzeitig kann der gespeicherte Strom zu einem späteren Zeitpunkt, zum Beispiel abends genutzt werden. Das steigert sowohl die Effizienz als auch den Eigenverbrauch.