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PV-Erdung & Schutzleiter-Querschnitt Rechner (VDE)

Querschnitt des Schutzleiters und der Modulrahmen-Verbindung für eine PV-Anlage nach DIN VDE 0100-540 / VDE-AR-N 4105 berechnen. Kupfer und Aluminium.

PV-Erdung / Schutzleiter-Querschnitt

Mindestquerschnitt Schutzleiter
6 mm²
Normverweis: DIN VDE 0100-540 Tab. 54.7
Anzugsmoment Klemme
2.3 N·m
Modulrahmen-Brücke: 6 mm²
Hinweise: DIN VDE 0100-540 / Tabelle 54.7. PV-Modulrahmen über Edelstahl-Erdungsklipps (WEEB) verbinden, durchgehender PE zur Hauserdung gemäß VDE-AR-N 4105.

Verwendung des Rechners

Geben Sie den Außenleiter-Querschnitt der DC-Strangleitung in mm² ein, wählen Sie Kupfer oder Aluminium, und der Rechner gibt den minimalen Schutzleiter-Querschnitt nach DIN VDE 0100-540 Tabelle 54.7 aus. Derselbe Querschnitt gilt für die Verbindung zwischen Modulrahmen und der Rahmen-Erdungsschiene.

Eingaben:

  1. Außenleiter-Querschnitt (mm²) — Querschnitt der DC-Strangleitung. Ein typisches deutsches 8-10 kWp Aufdachsystem verwendet 6 mm² H1Z2Z2-K Solarkabel. Größere 15-20 kWp Anlagen wechseln auf 10 mm² bei langen Strecken Dach-Wechselrichter.
  2. DC-Sicherungsstrom (A) — Bemessungsstrom der berührungssicheren DC-Sicherung im Generatoranschlusskasten. Wird für die Klemmen-Anzugsmoment-Empfehlung verwendet.
  3. Schutzleiter-Werkstoff — Kupfer ist bei deutschen Anlagen Standard. Aluminium ab 16 mm² zulässig, wird aber wegen Korrosion an Außenklemmen selten eingesetzt.
  4. Mechanisch geschützt verlegt — Bei Verlegung in KRF (Kunststoff-Rohr flexibel) oder Kabelkanal sinkt der Mindestquerschnitt auf 2,5 mm². Ungeschützte Verlegung erfordert mindestens 4 mm² nach DIN VDE 0100-543.

So funktioniert die Berechnung (DIN VDE 0100-540 Tab. 54.7)

Tabelle 54.7 bemisst den PE-Querschnitt aus dem Außenleiter-Querschnitt:

S (Außenleiter) ≤ 16 mm²   → PE = S (gleich wie Außenleiter)
16 < S          ≤ 35 mm²   → PE = 16 mm²
S               > 35 mm²   → PE = S / 2

Aluminium-Schutzleiter werden um etwa 1,5× hochgerechnet um die Kupfer-Leitfähigkeit zu erreichen. VDE-AR-N 4105 fügt einen Mindestquerschnitt von 6 mm² Kupfer für die PV-Anlagenerdung hinzu, auch wenn die Tabelle einen kleineren Querschnitt zulassen würde.

Beispielrechnung. Eine 9,9 kWp Aufdachanlage in Bayern hat zwei Stränge mit je 10 Modulen bei 11,5 A Imp, in einen 8 kW Hybrid-Wechselrichter. Die DC-Außenleiter sind 6 mm² H1Z2Z2-K (Belastbarkeit 70 A freier Luft / 41 A im Rohr). Tabelle 54.7 gibt PE = 6 mm² Kupfer. VDE-AR-N 4105 Mindestquerschnitt ist ebenfalls 6 mm². Die grün-gelbe 6 mm² PE-Leitung läuft mit dem DC-Paar durch das Dach in den Wechselrichter und weiter zur Haupterdungsschiene im HAK.

Bei einer 30 m Dach-Wechselrichter-Strecke mit 10 mm² Außenleitern (Spannungsabfall-Vergrößerung) gibt Tabelle 54.7 weiterhin 10 mm² Schutzleiter. Die Durchgangsprüfung Modul-zu-HAK soll ≤ 1,0 Ω anzeigen.

VDE-AR-N 4105 — PV-spezifische Erdungsanforderungen

VDE-AR-N 4105 (Anwendungsregel für Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz) ergänzt die DIN VDE 0100-Reihe um PV-spezifische Punkte:

  • § 6.4 — Hauptschalter und Erdungsbedingungen für Wechselrichter am öffentlichen Netz.
  • § 6.5 — Mindestquerschnitt 6 mm² Kupfer für die PV-Anlagenerdung zwischen Tragsystem und Haupterdungsschiene.
  • § 6.6 — Bauseits zu erdende metallische Teile: Modulrahmen, Montagegestell, Wechselrichter-Gehäuse, DC-Trenner-Gehäuse, alle Metallkanäle.
  • § 6.7 — Überspannungsschutz Typ II im AC- und DC-Verteiler bei Kabelwegen > 10 m.

Die VDE-AR-N 4105:2018-11 ist der aktuelle Stand. Größere Anlagen ab 30 kW fallen unter VDE-AR-N 4110 (Mittelspannung), die hier nicht behandelt wird.

Modulrahmen-Erdungshardware in Deutschland

Drei gängige Ansätze:

  1. Edelstahl-Erdungsklemmen mit Zähnen — Schletter PVcl, K2 Erdungsklipp, Wiley WEEB-9.5 (UL/IEC 61730 gelistet). 0,80-1,50 € pro Modul. Kompatibilitätsliste auf den Webseiten der Modulhersteller (Q-CELLS, SolarWatt, Heckert, Trina, JinkoSolar).
  2. Integrierte Erdungsschiene — Schletter FixZ mit Erdungspin, K2 SingleRail, Renusol VS+ Stützenfußerdung. Die Schiene selbst stellt den geprüften Erdpfad bereit.
  3. M6 Edelstahl-Erdungslaschen + blanker 6 mm² Kupferdraht — älterer Ansatz, immer noch zulässig. Wird bei Nachrüstungen auf älteren Tragsystemen ohne Erdungspin eingesetzt.

Alle drei sind nach VDE-AR-N 4105 zulässig. Bei der TÜV-Abnahme wird konkret geprüft, ob die Klemme/Klipp für das jeweilige Modul-Rahmen-Profil zertifiziert ist.

Wenn Spannungsabfall einen größeren Schutzleiter erzwingt

DIN VDE 0100-520 hält den Spannungsabfall ≤ 3% bei Haushaltsanwendungen. PV-Planungspraxis (DGS Leitfaden Photovoltaische Anlagen) begrenzt DC-VD auf 1% Strang-zu-Wechselrichter und AC-VD auf 3% Wechselrichter-zu-Hauptverteilung. Bei 30+ m Strecken steigt der Außenleiter oft von 6 auf 10 mm² — der Schutzleiter folgt unter Tabelle 54.7 (10 mm² bleibt unter 16 mm²-Schwelle).

Verwenden Sie den Spannungsabfall-Rechner um VD vor der PE-Dimensionierung zu prüfen.

Häufige Mängel bei TÜV-Abnahmen

Die fünf häufigsten Erdungsmängel laut TÜV Süd und TÜV Rheinland PV-Abnahmeberichten 2024:

  1. PE-Querschnitt unter 6 mm² (VDE-AR-N 4105 Mindestanforderung verletzt).
  2. Modulrahmen-Klipp nicht für das verwendete Modul-Rahmen-Profil zertifiziert.
  3. Keine Verbindung zwischen getrennten Schienenabschnitten an Schiebeverbindern — jeder Schienenabschnitt muss separat geerdet sein wenn die Verbindung gleiten kann.
  4. M6 Erdungslasche ohne Zahnscheibe — besteht die Sichtprüfung aber fällt bei der Durchgangsprüfung mit > 5 Ω durch.
  5. PE durchtrennt am Übergang Metallkanal-Kunststoff-Gehäuse — keine Schutzleiter-Verbindungsbuchse.

Eine Durchgangsprüfung von entferntestem Modulrahmen zur Haupterdungsschiene fängt alle fünf — Sollwert ≤ 1,0 Ω.

Blitzschutz und PV

DIN VDE 0185-305 (IEC 62305) regelt Blitzschutz. Für Wohngebäude ohne äußeren Blitzschutz fordert VDE-AR-N 4105 keinen zusätzlichen Schutz für die PV-Anlage außer den Typ-II-SPDs. Bei Gebäuden mit äußerem Blitzschutzsystem (LPS) gilt:

  • PV-Tragstruktur in Klasse III LPS isoliert (Trennungsabstand ≥ 0,5 m zum Fangleiter) oder in das LPS eingebunden.
  • Bei Einbindung: SPD Typ I am DC-Eingang des Wechselrichters zusätzlich zum Typ II.
  • Potentialausgleich zwischen PV-Rahmen und LPS-Fangleiter über den Standard-PE plus eine separate 16 mm² Kupferverbindung.

Für die meisten deutschen Einfamilienhäuser ohne externes LPS reicht die Standard-Erdung nach Tabelle 54.7 plus Typ-II-SPD.

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Quellen

Häufig gestellte Fragen

Welchen Querschnitt benötigt der Schutzleiter einer privaten PV-Anlage in Deutschland?
Nach DIN VDE 0100-540 Tabelle 54.7 wird der Schutzleiter vom Querschnitt des Außenleiters abgeleitet. Bei einem typischen 8-10 kWp Aufdachsystem mit 6 mm² Solarleitung beträgt der Schutzleiter ebenfalls 6 mm² Kupfer. Bei 10 mm² Außenleiter folgt 10 mm² Schutzleiter (noch ≤ 16 mm², also gleicher Querschnitt). Über 16 mm² Außenleiter wird der PE auf 16 mm² reduziert, über 35 mm² auf den halben Außenleiter-Querschnitt. VDE-AR-N 4105 fordert zusätzlich einen Mindestquerschnitt von 6 mm² Kupfer für die Verbindung zwischen Modulrahmen und Haupterdungsschiene.
Muss der Schutzleiter bei langen Leitungswegen vergrößert werden?
DIN VDE 0100-540 enthält keine automatische Spannungsabfall-Aufstockung. Wenn der Außenleiter aus Spannungsabfall-Gründen vergrößert wird (typisch bei Dach-Wechselrichter-Strecken über 25 m), muss die adiabatische Gleichung in DIN VDE 0100-543 weiterhin erfüllt sein. In der Praxis: Schutzleiter im selben vergrößerten Querschnitt verlegen — das erfüllt VDE-AR-N 4105 ohne separate Berechnung.
Wie werden PV-Modulrahmen in Deutschland geerdet?
VDE-AR-N 4105 und die VDE 0126-1-1 fordern eine durchgehende Erdung aller Modulrahmen und Tragstrukturen zur Haupterdungsschiene. Üblich sind Edelstahl-Erdungsklemmen wie Schletter PVcl, K2 Erdungsklipp, oder WEEB-9.5 (UL/IEC-gelistet). Alternativ M6 Erdungslaschen mit Zahnscheiben und blankem 6 mm² Kupferdraht. Eine Durchgangsprüfung muss ≤ 1,0 Ω zwischen dem entferntesten Modulrahmen und der Haupterdungsschiene ergeben.
Brauche ich einen separaten Tiefenerder bei der PV-Anlage?
Bei einer typischen Aufdachanlage unter TN-S oder TN-C-S Erdung nein. VDE-AR-N 4105 stützt sich auf den bestehenden Hauptpotentialausgleich. Bei TT-Systemen ist der Tiefenerder am Hausanschluss bereits vorhanden; der PV-PE bindet sich über die Haupterdungsschiene daran ein. Nur bei freistehenden Anlagen auf entfernten Nebengebäuden (> 50 m von der HV) kommt ein zusätzlicher Tiefenerder am Nebengebäude unter DIN VDE 0100-410 dazu — bleibt aber über den PE mit dem Hauserder verbunden.
Welches Anzugsmoment gilt für PV-Erdungsklemmen?
Die Werte stehen im Datenblatt der Klemme. Übliche Werte für Aufdachanlagen: Schletter PVcl 5 N·m, K2 Erdungsklipp 6 N·m, WEEB-Lug-6.7 5 N·m. Verwenden Sie einen Drehmomentschlüssel — handwarm angezogene Klemmen fallen innerhalb von 12 Monaten unter den 1 Ω Grenzwert wegen Eloxal-Kriechen am Modulrahmen.
Was ist der Unterschied zwischen Erdung und Potentialausgleich bei einer PV-Anlage?
Erdung verbindet aktive berührbare Teile (Modulrahmen, Wechselrichter-Gehäuse, Metallrohre) mit der Haupterdungsschiene, damit bei einem Fehlerstrom genug Strom fließt um das Schutzgerät auszulösen. Potentialausgleich ist die ergänzende Verbindung zwischen getrennt geerdeten leitfähigen Teilen (z.B. PV-Rahmen zu Schornstein-Blitzableiter) nach DIN VDE 0100-540 § 411.3.1.2, um bei Blitzeinschlag oder Erdschluss gleiches Potential zu halten. VDE-AR-N 4105 prüft die Erdung; der Potentialausgleich ist Aufgabe der Planung bei Anlagen in der Nähe anderer leitfähiger Gebäudeteile.

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