Photovoltaik, Solaranlagen und Delock DL4

Dieser Info-Beitrag widmet sich dem Thema Solarenergie im Allgemeinen und dem Beitrag Delocks im Bereich Zubehör für Photovoltaik-Anlagen im Besonderen. Einführend ein kurzer Blick auf die Geschichte der PV-Technologie, dann gehen wir auf die Bauteile einer PV-Anlage ein, behandeln die Besonderheit des Delock DL4 Konnektors, blicken auf die Unterschiede bei Solarkabeln und worauf bei deren Wahl zu achten ist. Am Ende des Beitrages werden einige Delock Produktbeispiele gezeigt.

Ein Feld voll Sonnenkollektoren // Foto von Raphael Cruz auf Unsplash

Einführung: Ganz kurz zur Geschichte der Solarenergie

Aus Sonnenkraft erzeugter Strom gehört zu den sogenannten Erneuerbaren Energien. Neben Sonnenenergie zählt solche aus Wasser, Wind und Biogas zu den Erneuerbaren Energiearten. Der Weg von der Sonnenkraft zum nutzbaren Strom gelingt mit der Photovoltaik (PV).

Die Anfänge der Solartechnologie

Die Geschichte der PV-Technologie ist nicht so jung, wie viele vielleicht denken. Sie begann bereits 1839 mit der Entdeckung des photoelektrischen Effekts durch den französischen Physiker Edmond Becquerel. 1954 wurde die erste funktionierende Solarzelle auf Silizium-Basis der Öffentlichkeit vorgestellt. Mit dem Satelliten Vanguard1 gab es vier Jahre später, 1958, den ersten technischen Einsatz von PV-Elementen. Lange Zeit blieb die Energieversorgung von Satelliten das Haupteinsatzgebiet für Photovoltaik, es war somit ein militärisches.

Das EEG und wie es weiterging

Seit Ende 1980 wurde in Deutschland, den USA und Japan intensiv an PV geforscht. Mit der Einführung des EEG (Erneuerbare Energien Gesetz) im Jahre 2000 kann, auf Deutschland bezogen, der eigentliche Start der zivilen Nutzung von PV zeitlich verortet werden. Staatliche Zuschüsse und Förderungen sollten den Umbau weg von fossilen und hin zu erneuerbaren Energien vorantreiben. Das EEG hat seitdem viele Novellen erfahren. Auch andere Länder schufen ähnliche Programme zur Stärkung erneuerbarer Energien. Aktuell ist der Ausbau nicht fossiler Energiequellen wichtiger denn je.

Und heute?

In den Jahren seit dem ersten Inkrafttreten des EEG hat sich viel im Bereich privater Nutzung von Photovoltaik getan. Die in den Anfängen des EEG hauptsächlich motivierende Kraft der Einspeisevergütung ist aufgrund beständiger Gesetzesänderungen in den Hintergrund getreten. Dafür steht heute bei Eigenheimbesitzern und Unternehmen der Eigenverbrauch an erster Stelle.

Strom vom eigenen Dach ist nicht nur wettbewerbsfähig geworden, sondern teilweise auch günstiger als bei Bezug vom Energiekonzern. Die Möglichkeiten, Strom in großen Speichern zur Verfügung zu halten, um ihn nach Bedarf nutzen zu können, hat dazu geführt, dass sich ein komplett neuer Markt für PV-Anlagen-Zubehör entwickelt hat, unabhängig von staatlicher Förderung und Subventionen.

Elemente einer Photovoltaik-Anlage

Eine PV-Anlage setzt sich aus folgenden Elementen zusammen: Den Photovoltaik-Modulen an sich (die aus Solarzellen bestehen), dem Wechselrichter, dem Akku zur Speicherung und die Stelle zur Einspeisung in das öffentliche Netz. Solarkabel verbinden das System.

Solarzellen

Ein PV-Modul setzt sich aus mehreren Solarzellen zusammen, regulär 36 bis 72. Es gibt unterschiedliche Arten von Solarzellen, die sich durch ihr Herstellungsverfahren, ihr Aussehen und ihre Leistung unterscheiden: Monokristalline Solarzellen aus reinem Silizium, polykristalline Solarzellen aus vielen einzelnen Siliziumkristallen, und Dünnschichtsolarzellen. Letztere werden aus amorphem Silizium hergestellt und aktuell noch eher selten angewendet.

Monokristalline Solarzellen brauchen die geringste Fläche, da sie den höchsten Wirkungsgrad haben. Sie sind vergleichsweise teurer, ihre Anschaffung bei kleineren Dachflächen lohnt aber, da sie deutlich mehr Strom produzieren. Polykristalline Solarzellen sind günstiger und weniger effizient im Vergleich zu monokristallinen, benötigen also mehr Fläche. Dünnschichtsolarzellen sind aufgrund ihrer geringen Dicke flexibel, was ihren Einsatzort betrifft. Bisher sind sie allerdings noch viel weniger effizient als mono- oder polykristalline Zellen und benötigen sehr viel Fläche.

Schematische Darstellung einer Solarzelle

Solarkabel

Elektrische Leitungen bzw. die Solarkabel verbinden alle Elemente einer PV-Anlage miteinander, sei es auf dem privaten Dach, Balkon, oder einem industriellen Solarfeld. Solarkabel sind zunächst dazu da, den Strom in unterschiedlicher Form weiterzuleiten: Gleich- oder Wechselstrom in verschiedenen Spannungen. Zweitens ist es Aufgabe der Solarkabel, Strecken zu überwinden.

PV-Anlagen bei Privathaushalten oder Unternehmen sind in aller Regel auf dem Dach montiert. Die dazugehörigen Bausteine wie Wechselrichter oder Akkus sind hingegen im Keller oder auf dem Dachboden eingerichtet, und die Kabel verbinden das System miteinander. Zuletzt dienen die Solarkabel dazu, die PV-Anlage an das öffentliche Stromnetz anzuschließen, wobei Leitungslängen von bis zu 50 Metern nicht ungewöhnlich sind.

Der DL4 Konnektor von Delock

Wie ist der DL4 Konnektor aufgebaut?

Der DL4 Konnektor besteht aus zwei Teilen, ähnlich wie eine Steckdose. Es gibt den „männlichen“ Part, den Stecker, und den „weiblichen“ Part, die Dose. Der Stecker befindet sich in einer kleinen Schale, während die Dose in einer länglichen Sonde liegt. Die Dose hat seitlich zwei kleine Haltefinger, die beim Verbinden mit dem Stecker einrasten und so eine feste Verbindung schaffen.

DL4 Steckverbinder sind, wie alle DL4 Solarkabel, doppelt isoliert und witterungsbeständig ummantelt. Sie besitzen die Schutzklasse IP67, sind also staub- und wasserdicht. Die Polarität der Konnektoren ist klar ersichtlich, da sie mit dem Plus- bzw. Minuspol gekennzeichnet sind.

Der DL4 Konnektor: Die Dose mit rotem Innenring hat zwei Haltefinger, die in den Stecker fest einrasten

Wo und wie wird der DL4 Konnektor eingesetzt?

DL4 Konnektoren können überall zum Einsatz kommen, wo Solarkabel mit Querschnitten von 4 mm², 6 mm² oder 10 mm² genutzt werden. Solarkabel in diesen Größen werden im Grunde bei jeder Art von Photovoltaikanlage eingesetzt: Sei es die groß dimensionierte industrielle Anlage zur Erzeugung von Netzstrom, sei es die Fotozelle auf dem Dach eines privaten Wohnhauses oder das immer beliebter werdende Balkonkraftwerk für Wohnungsmieter oder -eigentümer.

Ebenso investieren Verbraucher mehr und mehr in mobile Ausstattungen, also z. B. faltbare Solarpanel und die dazugehörige Power Station, beispielsweise fürs Campen. Bei welcher Art PV-Anlage auch immer: Am häufigsten kommen Kabel mit Querschnitten von 4 mm² zum Einsatz. So werden also auch DL4 Steckverbinder, die dafür kompatibel sind, am häufigsten nachgefragt.

Wie oben erwähnt, dienen die durch entsprechende Konnektoren verbundenen Solarkabel dazu, den Strom von Solarpanelen zu Wechselrichtern oder Verteilergehäusen zu bringen. Wechselrichter wandeln den in den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom um. Zum Beispiel kann der Strom in eine Netzspannung von 230 V Wechselspannung umgewandelt werden, die zum Beispiel ein Wohnhaus versorgen kann. Solarkabel können Nennströme bis 30 Ampere bei Spannungen bis maximal 1000 Volt aushalten.

Wie wird der DL4 Konnektor montiert?

DL4 Verbinder können von Hand zusammengesteckt werden. Das erleichtert nicht zuletzt den Aufbau des privaten oder firmeninternen Netzes und spart viel Zeit bei der Verkabelung. Die Verbindung ist sicher und beständig, da sie durch die Snap-In Funktion regelrecht verriegelt wird. Ein versehentliches Lösen ist ausgeschlossen, da die Steckverbindung nur mit speziellem Werkzeug wieder getrennt werden kann.

Welche Produkte hat Delock im Bereich PV-Zubehör?

Delock bietet die am häufigsten benutzten Kabel mit 4 mm² Kabelquerschnitt mit einer Länge bis zu 10 Metern. Ebenso im Sortiment enthalten sind Splitter Kabel mit 4 mm² Kabelquerschnitt mit bis zu 1 zu 4 Stecker / Buchsen, Konnektoren mit bis zu 1 zu 4 Stecker / Buchsen, Konnektoren zum Crimpen sowie Werkzeug zum Zusammen- und Auseinanderbauen. Das DL4 Produktportfolio wird stets erweitert. In der Grafik sind einige Beispiele der Delock-Vielfalt abgebildet und in der Bildunterschrift sind die entsprechenden Artikel verlinkt. Ganz unten die Beispielartikel etwas detaillierter.

1. Solarkabel 88231 · 2. Konnektor 60023 · 3. Splitterkabel 88223 · 4. Werkzeug 60030 · 5. Splitterkabel 88224 · 6. Konnektor 60027

Exkurs: Welches Solarkabel für welche Photovoltaikanlage?

Photovoltaikanlagen sind so individuell wie der Einsatzzweck. Die Leitungswege innerhalb eines stromerzeugenden Systems unterscheiden sich ebenso wie die Kabelarten bzw. -varianten. Je nach konkretem Bedarf und Gegebenheiten wird die Anlage konfektioniert. Dabei ist für ein Optimum an Leistung auf den idealen Leitungstyp zu achten. Die zwei entscheidenden Merkmale werden im Folgenden erläutert.

Leitungslänge und Leitungsquerschnitt

Zwei Eigenschaften sind für die Definition des jeweils „richtigen“ Solarkabels am wichtigsten: Erstens die Leitungslänge und zweitens der Querschnitt. Beide Merkmale haben Einfluss darauf, wie leicht der Strom durch das Kabel geleitet wird, und wie groß der Verlust während des Transports ist. Vereinfacht lässt es sich so sagen: Je mehr „Platz“ im Kabel ist - je höher also der Querschnitt - desto mehr Strom kann hindurchfließen. Zugleich ist der Verlust geringer, denn je höher der Querschnitt, desto weniger Strom kann die Querschnittsflächen „berühren“. Durch das „Berühren“ nämlich geht Energie im Material „verloren“.

Hinzu kommt jedoch auch: Je länger die Leitung, desto mehr Strom geht verloren. Bzw., je länger die Strecke, die der Strom geleitet wird, desto höher ist der Verlust. Insgesamt lässt es sich auf die Formel bringen: Je mehr Strom, über je längere Distanzen, es zu transportieren gilt, desto dicker sollte das Kabel sein. „Zur Sicherheit“ immer ein Kabel mit dem größten Querschnitt zu nehmen, ist aber auch keine Lösung. Denn je dicker das Kabel, desto teurer. Es sollte also eine bestmögliche Kosten-Nutzen-Analyse stattfinden, bzw. sollte je nach Anforderung der beste Kompromiss gefunden werden, der eine optimale Funktionalität bei optimierten Kosten bereitstellt.

Was heißt das praktisch?

Für den privaten Verbraucher, der sein Haus mit Solarmodulen ausstattet, wird meist ein Kabelsystem mit 4 mm² Leitungsquerschnitt, eventuell auch mit 6 mm², sinnvoll sein. Höhere Querschnitte, z. B. 10 mm², werden eher bei industriellen Anlagen zum Einsatz kommen, wo ganze Felder mit Solarpanelen bedeckt sind.