Alle, die diesen Blog regelmäßig lesen wissen es, hier geht es meistens um die systematische Fehlersuche an Photovoltaikanlagen. Daher sitzen in unseren Seminaren auch in aller Regel Wartungsteams, Sachverständige und PV-Installateure, die in Ihrer täglichen Praxis Fehler an Photovoltaikanlagen finden müssen. Dieser Blogartikel richtet sich nun allerdings mal an die Planer von Photovoltaikanlagen. Viele Dinge, die einem das tägliche Leben bei der Fehlersuche und der Wartung von PV Anlagen einfacher machen, muss man schon bei der Planung der Anlage berücksichtigen und genau darum soll es in dieser Artikelreihe gehen.

Am Anfang dachte ich, man könnte die Punkte in einem einzigen Artikel kurz zusammenfassen, aber es wurde mir schnell klar, dass es da einiges gibt, was ich PV-Planern  gerne mit auf den Weg geben würde und so habe ich beschlossen, gleich eine ganze Artikelserie daraus zu machen, von der Sie hier nun den ersten Teil lesen, bei dem es um die Zugänglichkeit der Modulstränge geht.

Zugänglichkeit der Modulstränge

Nichts ist bei der Wartung von PV-Anlagen ärgerlicher, als Wechselrichter, die nur mit einem Hubsteiger erreichbar sind oder dass gar ein Gerüst aufgestellt werden muss, um an die Geräte heranzukommen. Dabei geht es nicht nur um den Fall, dass ein Wechselrichter ausgetauscht werden muss, es geht auch darum, jederzeit mal eine Messung an den Modulsträngen machen zu können. Immer wenn die Servicekräfte nach einem Fehler im Modulfeld suchen, müssen sie an die einzelnen Stränge herankommen. Dafür ist es essentiell, dass dies ohne große Schwierigkeiten möglich ist. Dazu gehört nicht nur, dass man ungern auf einer 5m hohen Leiter steht, wenn man eine Isolationsmessung durchführen möchte. Man muss sich klar machen, dass man bei jeder späteren Untersuchung der Anlage, sei es bei der Messung der Leerlaufspannung, bei einer Isolationsmessung, bei einer Elektrolumineszenz-Untersuchung oder bei einer Hell- oder Dunkelkennlinienmessung, an die einzelnen Modulstränge drankommen muss. Wenn man dann schon beim Abstecken der ersten 3 DC Stecker am Wechselrichter einen der Einbaustecker abgebrochen hat, ist die Laune im Keller, bevor die eigentliche Messung begonnen hat. Leider tragen die Wechselrichterhersteller an dieser Stelle auch nicht gerade dazu bei, den Serviceteams das Leben leichter zu machen. Ich hatte das hier im Blog in meinem “Liebesbrief” an die Wechselrichterhersteller mal zum Ausdruck gebracht.

Was kann man tun ?
Wenn sich die Planer darüber bewusst sind, dass man im Laufe des Lebens einer PV-Anlage, das ja irgendwo zwischen 20 und 30 Jahren liegen soll oder noch länger, mindestens 10 Mal an jeden Strang drankommen muss, dann lohnt es sich auf jeden Fall, den Zugang zu den Modulsträngen so einfach wie möglich zu gestalten. An dieser Stelle auf die Einsicht der Wechselrichterhersteller zu warten, bis diese einen vernünftigen Zugang zu den einzelnen Strängen ermöglichen, habe ich mittlerweile aufgegeben.

Es gibt aber andere, ganz einfache Lösungen, wie man das Ziel erreichen kann. Der Schlüssel sind kurze Adapter, die man in die DC Leitungen einbaut, die dann einfach zugänglich sind und die es ermöglichen, dass man später nie mehr direkt am Wechselrichter abstecken muss. An die Adapter kommt man gut dran, man kann das Werkzeug zum Aushebeln der Stecker vernünftig ansetzen und das, was oft zu einer entsetzlichen Fummelei mit aufgerissenen Fingern wird, klappt im Handumdrehen und in einem Bruchteil der sonst benötigten Zeit.

Wenn man, z.B. eine Isolationsprüfung durchführt, sollten immer alle Stränge am Wechselrichter abgesteckt werden. Das hat dann aber zur Folge, dass man oft einen Haufen Kabel unter dem Wechselrichter hängen hat und es eine Ewigkeit dauert, bis man zum Messen immer die korrekte Kombination aus Plus- und Minusstecker der jeweiligen Stränge gefunden hat.  Das gilt insbesondere dann, wenn die Beschriftung schlecht lesbar ist oder von anderen herumliegenden Kabeln verdeckt wird. Es ist daher grundsätzlich eine gute Idee, einfach immer das Plus- und das Minuskabel eines Stranges mit einem Kabelbinder zusammenzubinden. So ist dann sofort klar, welche Paare zusammen gehören.

Die nächste mögliche Fehlerquelle ergibt sich nach erfolgter Messung, wenn die Kabel wieder am Wechselrichter angesteckt werden. Hier muss peinlich genau drauf geachtet werden, dass alle Stränge wieder an ihrer ursprünglichen Position am Wechselrichter angesteckt werden. Wenn ein Strang plötzlich am falschen MPP-Tracker des Wechselrichters landet, kann das womöglich im ersten Moment nicht auffallen. Spätestens bei einer genaueren Betrachtung der Monitoringdaten hat man aber plötzlich Abweichungen in den spezifischen Leistungen der einzelnen MPP-Tracker, gefolgt von Fehlermeldungen. Wenn das erst auffällt, wenn das Serviceteam schon wieder von der Anlage weggefahren ist, ist das extrem ärgerlich. Oft beobachtet man dann, dass die Fehlermeldungen einfach abgeschaltet werden.

Wie man derlei Chaos ganz einfach verhindern kann, sieht man an diesem wunderbaren Beispiel, realisiert im eigenen Solarpark eines Drohnenpiloten aus unserem Netzwerk, Thomas Reusch. Dort wurden die oben beschriebenen Adapter eingebaut, so dass man bei Messungen an den Modulsträngen, diese nie mehr direkt am Wechselrichter abstecken muss. Außerdem wurden alle Stränge an einem einfachen Lochblech zu befestigt, so dass man die Stränge zwar auftrennen und messen kann, dass es aber quasi unmöglich ist, die Stränge nach erfolgter Messung falsch zusammen zu stecken. Die Stränge sind alle gut lesbar durchnummeriert, so dass man immer weiß wo man gerade misst und außerdem wurde die Position dieses Messplatzes so gewählt, dass man auch bei strömendem Regen immer halbwegs im Trockenen steht. Und vor allem zugleich verhindert wird, dass bei den Messarbeiten Wasser in die Stecker kommt.

Auf den letzten Punkt möchte ich nochmal genauer eingehen. Isolationsfehler an älteren PV-Anlagen werden typischerweise bei feuchter Witterung oder sogar bei Regen gesucht. Wenn die am Wechselrichter abgesteckten Modulstränge während der Fehlersuche nass werden oder gar Wasser in die Stecker hineinläuft, hat man sich bereits die Voraussetzung für das nächste Problem geschaffen. Die DC Stecker haben die Schutzklasse IP 68, sie sind also komplett wasserdicht. Das gilt aber natürlich auch in die andere Richtung. Dass heißt wenn man einen nassen Stecker zusammensteckt, hält man die Feuchtigkeit dauerhaft im Stecker, mit entsprechend negativen Folgen für die Kontakte. Dieser Punkt ist nun eine wunderbare Überleitung zum nächsten Tipp für Planer. Über eine Wechselrichterstation gehört aus meiner Sicht immer ein Dach. Dieser Wetterschutz sollte nicht nur die Geräte vor direktem Schlagregen schützen, sondern auch so ausgeführt sein, dass das Wartungspersonal, das Messungen an den Geräten durchführt nicht ständig einen Wassertropfen auf der Nase hat. Sprich man sollte im Trockenen arbeiten können und die abgesteckten DC Stecker so platzieren können, dass sie nicht am Ende der Messung nass geworden sind.

In größeren Freilandanlagen mit Gleichstromanschlusskästen (GAK) sollte man dafür sorgen, dass es Prüfklemmen gibt, über die eine Messung der einzelnen Modulstränge möglich ist. Wenn die Stränge sowohl auf der Minus- als auch auf der Plusseite mit DC Sicherungen abgesichert sind, kann man die Sicherungen herausklappen und die Stränge entsprechend potenzialfrei messen. Das geht sehr schnell und es besteht keine Gefahr, irgendwelche Stecker abzubrechen.

Dauerhaft lesbare Kabelbeschriftungen

Ich hatte es oben schon erwähnt. Jedes DC Kabel muss am Wechselrichter und am besten auch im Feld bzw. auf dem Dach dauerhaft lesbar beschriftet sein. Die häufig anzutreffende Lösung der handgeschriebenen Beschriftung ist ungeeignet. Denn diese ist schon nach kurzer Zeit nicht mehr gut lesbar und muss aber für Wartungszwecke mindestens 20-30 Jahre ohne Rätselraten auf den ersten Blick lesbar sein.

Es gibt jede Menge professionelle Lösungen für diesen Zweck und wenn man eine Anlage langfristig betreiben und Fehler schnell eingrenzen und dokumentieren will, sollte man nicht ausgerechnet an dieser Stelle sparen.

Y-Stecker sollten absolut tabu sein

Am schlimmsten ist es für die Wartung und die Fehlersuche, wenn nicht alle Modulstränge am Wechselrichter oder am Gleichstromanschlusskasten (GAK) ankommen. Bei Dünnschicht-Installationen war es eine weit verbreitete Unart im Feld sogenannte Y-Verbinder zu benutzen, um die Stränge parallel zu schalten. Das ist zwar erst mal billig und einfach aber aus der Sicht der Fehlersuche die völlige Katastrophe. Oft ist die Lage der einzelnen Y-Stecker auch in keinem Plan eingezeichnet, so dass man sie irgendwo unter den Modulen vermuten muss. Einzelne Stränge gezielt, z.B. nach ISO-Fehlern, zu untersuchen ist damit ein Ding der Unmöglichkeit. Daher lautet die Empfehlung von mir und vielen meiner Kollegen: Finger weg von den Dingern!

Befestigte Wartungswege

Eine weitere große Erleichterung für die Serviceteams ist es, wenn schon im Planungsstadium großer Freiflächenanlagen dafür gesorgt wird, dass die einzelnen Wechselrichterstationen, bzw. die GAKs gut erreichbar sind. Gut erreichbar heißt in diesem Kontext mit einem Servicefahrzeug und bei jedem Wetter. In einem Solarpark muss es gut befestigte Wartungswege geben, sonst kann jede spätere Fehlersuche oder auch die regelmäßigen Wiederholungsprüfungen zur Tortur werden oder muss beendet werden, wenn ständig das Servicefahrzeug im Matsch stecken bleibt oder die Stationen gar nur zu Fuß erreichbar sind. Man verkürzt die benötigte Zeit für Wartungen, wenn möglichst viele Wechselrichter an einer Station montiert werden. Das erfordert zwar beim Bau der Anlage ein wenig längere DC Leitungen, dafür muss man bei einer Wartung aber nicht so oft umziehen und kann die Messungen an den einzelnen Modulsträngen viel schneller durchführen. Ich habe schon Freiflächenanlagen gesehen, bei denen die Wechselrichter kreuz und quer im Feld verteilt waren. Die einzelnen Stationen zu finden, gestaltet sich dann wie eine Ostereiersuche. Das alles kostet Zeit und führt dazu, dass jeder Wartungstermin dreimal so lange dauert wie er eigentlich müsste. Was dann immer wieder bei jeder Wartung entsprechend teuer für den Betreiber der PV-Anlage wird

Stromversorgung an jeder Wechselrichterstation

An jede Wechselrichterstation gehört eine Stromversorgung. Bei der Wartung von PV-Anlagen wird immer mal Strom benötigt. Sei es für das Aufladen von Akkus, von Messgeräten oder sei es für die Rückbestromung von Modulsträngen im Zuge einer Elektrolumineszenzprüfung. Es ist nie ein Fehler, wenn es eine normale 230V Steckdose gibt. Der Mehraufwand beim Bau der Anlage ist minimal, aber der Nutzen während einer 30 jährigen Lebenszeit der Anlage ist enorm.

DC Kabel nicht zu eng bündeln

Bei Wiederholungsprüfungen werden oft die Stränge nicht mehr abgesteckt. Stattdessen werden lediglich Funktionsprüfungen gemacht, bei denen jeder Strangstrom mit einer Stromzange gemessen wird. Richtig sinnvoll ist das dann, wenn man mit 2 Stromzangen misst und bei der Gelegenheit gleich Stromunterschiede der einzelnen Modulstränge feststellt. Bei Gleicher Modulausrichtung und Verschattungssituation deuten diese Unterschiede immer auf Fehler in einem der beiden Stränge hin. Diese Messungen sind allerdings nur dann möglich, wenn die DC Leitungen an den Wechselrichtern nicht derart stark gebündelt sind, dass man nicht mal mehr eine Stromzange um die Kabel herumbekommt, was in der Praxis leider oft genug der Fall ist.

Fazit

Viele der oben genannten Punkte sind zum Glück bei vielen Errichtern von Photovoltaikanlagen mittlerweile Standard. Leider erleben wir es in unserer täglichen Praxis dennoch immer wieder, dass man einen riesigen Aufwand betreiben muss, um auch nur die einfachsten Prüfungen durchführen zu können. Ich hoffe, dieser Artikel wird von möglichst vielen Planern gelesen und beherzigt. Ich freue mich natürlich wie immer auch über Kommentare unter dem Blogartikel, mit weiteren Hinweisen, wie man die Prüfung und die Fehlersuche an PV-Anlagen für die Serviceteams “zum Traum” machen kann.

Dankeschön

Mein Dank gilt den beiden Kollegen Thomas Reusch vom Messflugservice und Ecki Fleiss vom Ing. Büro Fleiss, für die Unterstützung bei der Erstellung dieses Artikels.