VDE 0100-712 ist der zentrale Normkomplex fur die elektrische Installation von Photovoltaikanlagen in Deutschland. Jeder Elektrofachbetrieb, der PV-Systeme installiert, muss diese Vorschrift kennen und anwenden. Die Norm regelt alles, was mit Strom in einer Solaranlage zu tun hat: von der DC-Verkabelung zwischen Modulen und Wechselrichter bis hin zum Uberspannungsschutz und der Erdung. Wer die VDE 0100-712 missachtet, riskiert nicht nur die Betriebsgenehmigung, sondern auch die Sicherheit von Menschen und Gebaude.
Norm im Uberblick
| Norm | VDE 0100-712 (IEC 60364-7-712) |
| Basis | IEC 60364-7-712 |
| Geltungsbereich | Elektrische Installation von Photovoltaikanlagen |
| Ausgabe | 2021 |
| Prufung | VDE 0100-600 |
| Regulierungsbehorde | VDE / DKE |
Achtung: DC-Strom ist gefahrlich
PV-Anlagen erzeugen Gleichstrom (DC), der nicht wie Wechselstrom (AC) durch Null geht. Ein DC-Lichtbogen lasst sich schwerer loschen als ein AC-Lichtbogen. DC-Spannungen uber 120 V konnen lebensgefahrlich sein. Alle Arbeiten an der DC-Seite durfen nur bei ausreichender Fachkenntnis und mit geeigneten Werkzeugen durchgefuhrt werden.
Was ist VDE 0100-712?
VDE 0100-712 ist die deutsche Adaption der internationalen Norm IEC 60364-7-712. Sie gehort zur VDE 0100-Reihe, die die Errichtung von Niederspannungsanlagen in Deutschland regelt. Der Teil 712 behandelt speziell Photovoltaik-Stromerzeugungssysteme und erganzt die allgemeinen Anforderungen der VDE 0100-100 bis VDE 0100-600 mit PV-spezifischen Vorschriften.
Die Norm gilt fur alle PV-Anlagen, die in ein Niederspannungsnetz eingespeist werden. Das umfasst Dachanlagen auf Einfamilienhausern genauso wie Freiflachenanlagen mit mehreren Megawatt Leistung. Die VDE 0100-712 definiert Anforderungen an:
- DC-Systeme und deren Verkabelung
- Erdungs- und Potentialausgleichssysteme
- Uberspannungsschutz
- Leitungsdimensionierung
- Schutzma?nahmen gegen elektrischen Schlag
- Kennzeichnung und Beschilderung
Die aktuelle Ausgabe aus dem Jahr 2021 berucksichtigt technische Weiterentwicklungen wie Wechselrichter mit mehreren MPPT-Eingangen, Power-Optimierer und Module mit hoheren Spannungen. Wer eine Anlage nach alteren Ausgaben geplant hat, sollte prufen, ob die aktuelle Norm neue Anforderungen stellt.
Weiterfuhrende Informationen
Die VDE 0100-712 ist eine DIN-Norm und kann uber den Beuth Verlag erworben werden. Fur Installateure empfiehlt sich zusatzlich die VDE-AR-E 2100-712, die Anwendungshinweise zur Norm enthalt.
DC-System: Besondere Anforderungen
Die DC-Seite einer PV-Anlage stellt besondere Herausforderungen dar. Im Gegensatz zur AC-Seite kann der Gleichstrom nicht einfach durch einen Schalter unterbrochen werden. Lichtbogen an DC-Leitungen brennen stabiler und sind schwerer zu loschen. Die VDE 0100-712 behandelt diese Besonderheiten in mehreren Abschnitten.
Trennung und Schaltung
DC-Schalter mussen speziell fur Gleichstrom zugelassen sein. Ein AC-Schalter darf nicht an der DC-Seite eingesetzt werden, da er bei DC-Strom nicht zuverlassig trennen kann. Die VDE 0100-712 fordert eine Trennvorrichtung, mit der das PV-Generatorfeld vom Wechselrichter getrennt werden kann. Diese muss auf der DC-Seite und auf der AC-Seite vorhanden sein.
Bei Anlagen mit mehreren Strings ist eine String-Verteilung mit einzeln abschaltbaren Strings sinnvoll. Das erleichtert die Fehlersuche und erlaubt die Wartung einzelner Strings, wahrend der Rest der Anlage weiterlauft.
Verlegung der DC-Leitungen
DC-Leitungen durfen nicht mit AC-Leitungen in einem gemeinsamen Kabel verlegt werden. Die VDE 0100-712 fordert eine raumliche Trennung oder eine ausreichende Isolation. In Kabelkanalen mussen DC- und AC-Leitungen getrennt gefuhrt werden. Die Leitungen mussen so verlegt werden, dass sie vor mechanischen Beschadigungen geschutzt sind.
Fur die Au?enverlegung sind UV-bestandige Kabel erforderlich. Die Leitungen mussen fur die maximal auftretende DC-Spannung ausgelegt sein. Bei modernen Modulen mit hoheren Spannungen sind das haufig 1000 V DC oder 1500 V DC.
Leitungsquerschnitte
Die Dimensionierung der DC-Leitungen erfolgt nach dem maximalen Strom der Strings. Die VDE 0100-520 gibt die allgemeinen Regeln fur die Leitungsdimensionierung vor. Fur PV-Anlagen gelten folgende Faustwerte:
| String-Strom (A) | Empfohlener Querschnitt (mm2) | Maximale Kabellange (m) |
|---|---|---|
| bis 10 A | 4 mm2 | 30 |
| 10 - 15 A | 6 mm2 | 40 |
| 15 - 20 A | 10 mm2 | 50 |
| uber 20 A | 16 mm2 | 60 |
Diese Werte gelten fur Kupferleitungen bei einer zulassigen Spannungsfall von 1 %. Bei langeren Kabelstrecken oder hoheren Stromen muss der Querschnitt entsprechend vergro?ert werden. Die genaue Berechnung erfolgt nach der Formel:
Spannungsfall DC-Leitung
U = 2 x L x I x ? / A
U = Spannungsfall (V) | L = Kabellange (m) | I = Strom (A) | ? = spezifischer Widerstand (0,0175 ?mm2/m fur Kupfer) | A = Querschnitt (mm2)
Erdung von PV-Anlagen
Die Erdung ist ein zentraler Sicherheitsaspekt jeder elektrischen Anlage. Bei PV-Systemen gibt es zwei grundsatzliche Erdungskonzepte, die je nach Wechselrichtertyp und Systemaufbau gewahlt werden.
Potentialfreier Aufbau (IT-System)
Bei einem potentialfreien Aufbau ist die DC-Seite nicht mit dem Schutzerdungssystem verbunden. Das ist der haufigste Fall bei modernen Wechselrichtern mit galvanischer Trennung. Die DC-Seite schwimmt potentialfrei gegenuber Erde. Bei einem ersten Isolationsfehler bleibt die Anlage betriebsfahig, da kein Fehlerstrom uber die Erde flie?t.
Die VDE 0100-712 fordert bei IT-Systemen eine Isolationsuberwachung. Diese uberwacht standig den Isolationswiderstand zwischen DC-Seite und Erde. Sinkt der Wert unter einen definierten Schwellwert, wird ein Alarm ausgelost oder die Anlage abgeschaltet.
Geerdeter Aufbau (TN-System)
Bei einem geerdeten Aufbau ist ein Pol der DC-Seite mit dem Schutzerdungssystem verbunden. Das ist bei Wechselrichtern ohne galvanische Trennung der Fall. Hier muss ein Fehlerstromschutzschalter (RCD) eingesetzt werden, der bei einem Fehlerstrom die Anlage abschaltet.
Die VDE 0100-712 schreibt fur geerdete Systeme einen RCD Typ B vor. Ein RCD Typ A reicht nicht aus, da er Gleichstromanteile im Fehlerstrom nicht zuverlassig erkennt. Der RCD Typ B erkennt sowohl AC- als auch DC-Fehlerstrome.
Potentialausgleich
Unabhangig vom Erdungssystem muss ein Potentialausgleich nach VDE 0100-540 ausgefuhrt werden. Alle metallischen Teile der Anlage, die nicht spannungsfuhrend sind, mussen miteinander verbunden und geerdet werden. Das umfasst:
- Modulrahmen
- Montagesysteme
- Kabelkanale
- Schrankgehause
- Blitzschutzanlagen
Der Potentialausgleich verhindert gefahrliche Beruhrungsspannungen zwischen metallischen Teilen bei einem Isolationsfehler.
Uberspannungsschutz: Typ 1 und Typ 2
Uberspannungen durch Blitzeinschlag oder Schaltuberspannungen konnen PV-Anlagen schwer beschadigen. Die VDE 0100-712 schreibt deshalb einen Uberspannungsschutz vor. Die Anforderungen unterscheiden sich je nach Blitzschutzbedarf der Anlage.
Uberspannungsschutz auf der DC-Seite
Auf der DC-Seite ist mindestens ein Uberspannungsschutzgerat (USG) Typ 2 erforderlich. Dieses wird zwischen den DC-Leitungen und dem Potentialausgleich installiert. Der Ableiter muss fur die maximale DC-Spannung des Strings ausgelegt sein.
Bei Anlagen mit externem Blitzschutz (Blitzableiter auf dem Dach oder in der Nahe) kann zusatzlich ein USG Typ 1 erforderlich sein. Der Typ 1-Ableiter kann direkte Blitzeinschlagstrome ableiten, wahrend der Typ 2-Ableiter induzierte Uberspannungen schutzt.
Uberspannungsschutz auf der AC-Seite
Auf der AC-Seite ist ebenfalls ein USG Typ 2 nach VDE 0100-534 erforderlich. Dieses wird im Verteiler installiert und schutzt den Wechselrichter und das Netz vor Uberspannungen. Bei Anlagen mit Blitzschutz ist auch hier ein Typ 1-Ableiter moglich.
Uberspannungsschutz im Vergleich
| Merkmal | Typ 1 | Typ 2 | Typ 1+2 kombiniert |
|---|---|---|---|
| Schutz vor direktem Einschlag | Ja | Nein | Ja |
| Schutz vor induzierter Uberspannung | Nein | Ja | Ja |
| Erforderlich bei | Blitzschutz, freistehende Anlagen | Standard fur alle Anlagen | Anlagen mit Blitzschutz |
| Installationsort | Haupteinfallspfad | Unterverteilung, Wechselrichter | Kombiniert |
| Ableitvermogen | 25 kA (10/350 ?s) | 40 kA (8/20 ?s) | Beides |
Die Wahl des richtigen Uberspannungsschutzes hangt von mehreren Faktoren ab: Gibt es einen Blitzschutz am Gebaude? Ist die Anlage freistehend oder auf einem Dach? Wie hoch ist die Blitzhaufigkeit in der Region? Ein Elektrofachbetrieb kann diese Fragen bewerten und den passenden Schutz empfehlen.
Praxistipp: Ableiter platzieren
Installieren Sie den Uberspannungsschutz moglichst nahe am Wechselrichter. Je kurzer die Verbindungsleitungen zwischen Ableiter und Wechselrichter, desto besser der Schutz. Die Leitungslange sollte 0,5 m nicht uberschreiten. Verwenden Sie keine Schleifen oder Kreuzungen in den Ableiter-Leitungen.
Leitungsdimensionierung
Die richtige Dimensionierung der Leitungen ist entscheidend fur die Sicherheit und den Wirkungsgrad einer PV-Anlage. Zu dunne Leitungen erwarmen sich, verlieren Energie und konnen im Extremfall einen Brand verursachen. Zu dicke Leitungen sind teurer als notig und schwerer zu verlegen.
DC-Leitungen
Die DC-Leitungen zwischen Modulen und Wechselrichter mussen fur den maximalen String-Strom ausgelegt sein. Der maximale Strom ergibt sich aus dem Kurzschlussstrom (Isc) der Module multipliziert mit einem Sicherheitsfaktor von 1,25. Dieser Faktor berucksichtigt, dass die Module bei hoher Einstrahlung mehr Strom liefern als unter Standard-Testbedingungen.
Neben dem Stromtragvermogen ist der Spannungsfall zu prufen. Ein zu hoher Spannungsfall reduziert den Wirkungsgrad der Anlage. Die VDE 0100-520 empfiehlt einen Spannungsfall von maximal 1 % auf der DC-Seite.
AC-Leitungen
Die AC-Leitungen zwischen Wechselrichter und Netzanschluss mussen ebenfalls richtig dimensioniert werden. Hier ist der Nennstrom des Wechselrichters ma?gebend. Auch auf der AC-Seite sollte der Spannungsfall 1 % nicht uberschreiten.
Die Leitungen mussen den thermischen und dynamischen Beanspruchungen standhalten. Bei mehreren Wechselrichtern in einem Schrank ist auf eine ausreichende Beluftung zu achten, damit die Leitungen nicht durch die Erwarmung im Schrank uberlastet werden.
Schutzleiter
Der Schutzleiter (PE) muss mindestens den gleichen Querschnitt haben wie die Au?enleiter, sofern diese nicht gro?er als 16 mm2 sind. Bei gro?eren Querschnitten kann der Schutzleiter reduziert werden, muss aber mindestens 16 mm2 betragen. Die VDE 0100-540 enthalt die genauen Vorschriften fur Schutzleiter.
Schutzma?nahmen und Sicherheitsvorkehrungen
Die VDE 0100-712 schreibt verschiedene Schutzma?nahmen vor, die das Risiko eines elektrischen Schlages minimieren. Diese Ma?nahmen erganzen sich und mussen gemeinsam betrachtet werden.
Fehlerstromschutzschalter (RCD)
Fur geerdete PV-Systeme ist ein RCD Typ B vorgeschrieben. Dieser erkennt sowohl AC- als auch DC-Fehlerstrome und schaltet bei einem Fehlerstrom von 300 mA ab. Der RCD muss vor dem Wechselrichter im AC-Zweig installiert werden.
Bei potentialfreien Systemen (IT-System) ist kein RCD erforderlich, da die DC-Seite nicht geerdet ist. Stattdessen ubernimmt die Isolationsuberwachung die Schutzfunktion.
Sicherungen
Auf der DC-Seite sind String-Sicherungen erforderlich, wenn mehr als zwei Strings parallel geschaltet sind. Die Sicherungen schutzen vor Ruckstromen aus parallelen Strings bei einem Kurzschluss in einem String. Die Nennstrom der Sicherung muss gro?er als der maximale String-Strom und kleiner als der maximale Ruckstrom sein.
Auf der AC-Seite schutzen die vorgeschalteten Sicherungen im Hausanschluss den Wechselrichter vor Uberlast. Die Auslosecharakteristik muss auf den Wechselrichter abgestimmt sein.
Not-Aus-Einrichtungen
Die VDE 0100-712 fordert eine Moglichkeit, die PV-Anlage sicher abzuschalten. Das kann uber einen Hauptschalter oder eine Not-Aus-Einrichtung erfolgen. Bei Brandfall oder Wartungsarbeiten muss die Anlage vollstandig spannungsfrei geschaltet werden konnen.
Wichtig: Eine PV-Anlage ist nie vollstandig spannungsfrei, solange die Sonne scheint. Die Module erzeugen auch bei abgeschaltetem Wechselrichter DC-Spannung. Erst die Abdeckung der Module oder das Warten auf Dunkelheit macht die DC-Seite wirklich spannungsfrei.
Kennzeichnung
Alle DC-Leitungen mussen eindeutig gekennzeichnet sein. Die VDE 0100-712 schreibt vor, dass DC-Leitungen von AC-Leitungen visuell unterscheidbar sein mussen. Das kann durch farbige Kennzeichnung, Beschriftung oder separate Verlegung erfolgen.
Zusatzlich mussen Warnschilder an allen Zugangen zur Anlage angebracht sein. Diese weisen auf die Gefahren durch Gleichstrom und die Notwendigkeit hin, die Anlage nur durch Fachpersonal bedienen zu lassen.
Prufung nach VDE 0100-600
Nach der Installation muss jede PV-Anlage gepruft werden. Die VDE 0100-600 definiert die Prufverfahren fur Niederspannungsanlagen. Fur PV-Anlagen kommen folgende Prufungen hinzu:
Visuelle Prufung
Der Elektrofachbetrieb pruft zunachst visuell, ob die Installation den Planen entspricht. Dabei werden uberpruft:
- Richtige Verlegung der Leitungen
- Korrekte Anschlusse an Modulen und Wechselrichter
- Vorhandensein aller Sicherungen und Schutzvorrichtungen
- Richtige Kennzeichnung
- Zustand der Isolation
Messungen
Anschlie?end werden verschiedene Messungen durchgefuhrt:
- Isolationswiderstand: Messung des Isolationswiderstands der DC-Leitungen gegen Erde. Der Wert muss uber dem Mindestwert der VDE 0100-600 liegen.
- Erdungswiderstand: Messung des Erdungswiderstands des Potentialausgleichs. Der Wert sollte moglichst niedrig sein, typisch unter 10 ?.
- Spannungsfall: Prufung des Spannungsfalls auf DC- und AC-Seite.
- Funktionsprufung: Test aller Schutzvorrichtungen, RCDs und Schalter.
- Leistungsmessung: Messung der tatsachlichen Leistung der Anlage unter Betrieb.
Prufprotokoll
Alle Ergebnisse werden in einem Prufprotokoll dokumentiert. Dieses Protokoll ist fur den Netzbetreiber und die Versicherung erforderlich. Es dient auch als Nachweis, dass die Anlage ordnungsgema? installiert wurde.
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Fazit
VDE 0100-712 ist die unverzichtbare Grundlage fur jede sichere PV-Installation in Deutschland. Die Norm regelt DC-Systeme, Erdung, Uberspannungsschutz, Leitungsdimensionierung und Schutzma?nahmen. Wer die Vorschriften befolgt, schutzt nicht nur Menschen und Gebaude, sondern stellt auch die technische Zuverlassigkeit der Anlage sicher.
Die wichtigsten Punkte im Uberblick:
- DC-Leitungen erfordern spezielle Schalter und durfen nicht mit AC-Leitungen verlegt werden
- Die Erdung erfolgt entweder potentialfrei (IT) oder geerdet (TN) mit RCD Typ B
- Uberspannungsschutz Typ 2 ist Pflicht, Typ 1 bei Blitzschutz erforderlich
- Leitungsquerschnitte sind nach Strom und Spannungsfall zu dimensionieren
- Nach der Installation ist eine Prufung nach VDE 0100-600 durchzufuhren
Die Einhaltung der VDE 0100-712 ist nicht optional. Sie ist Voraussetzung fur die Betriebsgenehmigung und die Versicherungsschutz. Elektrofachbetriebe sollten sich regelma?ig uber Aktualisierungen der Norm informieren und ihre Mitarbeiter entsprechend schulen.
