PV-Speicher im TT/TN-Netz: Besonderheiten bei Erdung und Schutz

Die Integration eines PV-Speichers im TT/TN-Netz stellt besondere technische Anforderungen an Erdung und Schutz sicherheitstechnischer Einrichtungen. Besonders für Eigenheimbesitzer, Installateure und Fachplaner ist es wichtig, die Besonderheiten beim Anschluss und Betrieb von pv-speicher im tt/tn-netz zu kennen, um Betriebssicherheit, Normenkonformität und maximale Effizienz zu gewährleisten. In diesem umfassenden Leitfaden erfahren Sie praxisnah, welche Maßnahmen bei Erdung und Schutz notwendig sind, welche Fehler vermieden werden sollten und wie ein sicheres, normgerechtes System in verschiedenen Netzformen realisiert wird.

Das Wichtigste in 60 Sekunden

• PV-Speicher im TT/TN-Netz erfordern besondere Beachtung von Erdungs- und Schutzmaßnahmen.
• TT-Netze nutzen eine separate Erdung am Verbraucheranschluss, TN-Netze hingegen eine direkt am Netz geerdete Sternpunktschiene.
• Schutzmaßnahmen wie Fehlerstromschutzschalter (RCD) zum Schutz von Personen und Geräten sind essentiell.
• Erdungskonzepte müssen die unterschiedlichen Netzformen berücksichtigen, um Potentialunterschiede zu vermeiden.
• Falsche oder fehlende Erdung kann zu gefährlichen Berührungsspannungen und Anlagenschäden führen.
• Korrekter Anschluss, sorgfältige Planung und Prüfung sind unerlässlich für einen sicheren Betrieb.
• Typische Fehler bestehen in fehlerhafter Schutzleiterführung und unzureichender Koordination von Schutzkomponenten.
• Regelmäßige Wartung und Überprüfung sind wichtige Bestandteile des sicheren Betriebs von PV-Speichern.

Grundlagen: PV-Speicher im TT/TN-Netz – Definition und Unterschiede

Der Begriff PV-Speicher im TT/TN-Netz bezieht sich darauf, dass die Photovoltaikanlage mit einem Stromspeicher in Niederspannungsnetzen betrieben wird, die entweder als TT- oder TN-System ausgelegt sind. Der wesentliche Unterschied liegt in der Erdung und dem Schutzleiterkonzept:

• TT-Netz: Das Sternpunkt des Transformators ist geerdet, während der Verbraucher seine eigene lokale Erdung besitzt. Die Schutzleiterleitungsführung und Fehlerstromschutz haben besondere Wichtigkeit zur Vermeidung von Berührungsspannungen.
• TN-Netz: Das Sternpunkt des Transformators ist direkt mit dem PEN- oder N-Leiter verbunden, der Schutzleiter ist über den Neutralleiter geschaltet. Dieses Netzwerk wird weiter in TN-C, TN-S und TN-C-S Varianten unterschieden.

Wichtig für den Betrieb von PV-Speichern ist das Verständnis dieser Netze, um bei Erdung und Schutz die richtigen Vorkehrungen zu treffen. Die richtige Sicherung und Schutztechnik harmonisiert mit den Gegebenheiten des Netzausbaus und der Netzform und gewährleistet maximale Sicherheit.

Schritt-für-Schritt Vorgehen bei Installation und Anschluss

Die sichere Integration eines PV-Speichers im TT/TN-Netz erfordert eine geplante Vorgehensweise. Die wichtigsten Schritte sind:

1. Netzanalyse: Identifikation, ob das Netz als TT oder TN ausgeführt ist und die Schutzkonzepte des Verteilnetzbetreibers abklären.
2. Planung des Erdungssystems: Überprüfung der vorhandenen Erdungsanlagen, eventuell Integration eines separaten Erdungsleiters.
3. Schutzmaßnahmen definieren: Auswahl von Fehlerstromschutzschaltern (RCD), Leitungsschutzschaltern und Spannungsüberwachungen passend zur Netzform und Last.
4. Koordination der Schutzgeräte: Sicherstellung, dass alle Schutzgeräte kompatibel sind und im Fehlerfall zuverlässig auslösen.
5. Installationsausführung: Fachgerechter Anschluss der Leitungen, Erdungsklemmen und Schutzkleinspannungseinrichtungen durch qualifizierte Fachkräfte.
6. Abschlussprüfung und Inbetriebnahme: Messungen von Schutzleiterwiderständen, Isolationswiderständen und Funktionsprüfung der RCDs.
7. Nutzerinformation: Klare Dokumentation und Einweisung über besondere Hinweise zur Netzform und Verhalten bei Fehlern.

Jeder Schritt muss sorgsam abgestimmt werden, um insbesondere bei der Kombination der PV-Anlage mit Speicher auf die dynamischen Last- und Einspeiseverhältnisse angemessen zu reagieren.

Checkliste für sichere Erdung und Schutz

• Netzform (TT oder TN) eindeutig feststellen.
• Erdungswiderstand messen und gemäß Vorgaben bewerten.
• Passende Schutzschalter (RCD Typ B oder F) verwenden, die Gleich- und Wechselfehlerströme erkennen.
• Schutzleiter und PEN-Leiter auf korrekte Leitfähigkeit prüfen.
• Koordination der Schutzgeräte zur Vermeidung von selektivem Auslösen sicherstellen.
• Einrichtung von Potentialausgleichsschienen bei TT-Netzen vornehmen.
• Dokumentation der Schutz- und Erdungsmaßnahmen sorgfältig anfertigen.
• Regelmäßige Prüfintervalle für Schutzgeräte, insbesondere bei PV-Speichern, definieren.
• Vorschriften, Normen und Anweisungen aus dem Stromversorgungsnetzbetreiberanschluss beachten.

Typische Fehler und Lösungen bei PV-Speicher im TT/TN-Netz

Fehlerhafte Erdung und Schutzmaßnahmen können zu gefährlichen Situationen oder Systemausfällen führen. Häufige Fehler sind:

• Falsche Schutzschalter: Einsatz von RCDs, die keine Gleichfehlerströme auslösen können. Lösung: Verwendung von Typ-B oder Typ-F RCDs speziell für PV-Anlagen.
• Unvollständiger Potentialausgleich: Fehlende Verbindung aller geerdeten Teile kann zur Entstehung von gefährlichen Berührungsspannungen führen. Lösung: konsequenter Schutzpotentialausgleich.
• PEN-Leiter Verpolung oder Unterbrechung: Führt zu Spannungspotential auf Schutzleitern und erhöhtem Risiko. Lösung: Sorgfältige Verlegung und Prüfung aller Leitungen.
• Mangelnde Abstimmung der Schutzgeräte: Fehlerstromschutzschalter lösen nicht selektiv, Folge sind unnötige Netzausfälle. Lösung: abgestimmte Schutzauslegung mit Fachplanung.
• Unzureichende Dokumentation und Wartung: Ohne regelmäßige Prüfungen kann Verschleiß übersehen werden. Lösung: Wartungsplan inklusive Messprotokollen erstellen.

Praxisbeispiel: Integration eines PV-Speichers in einem Einfamilienhaus mit TT-Netz

Ein Einfamilienhaus in ländlicher Lage ist an ein TT-Netz angeschlossen, das durch eine separate Fundamenterdung des Hauses ergänzt wird. Der Hauseigentümer möchte einen PV-Speicher installieren, der sowohl tagsüber den Eigenverbrauch optimiert als auch nachts als Backup dient.

Nach einer Netzaufnahme zeigt sich, dass die Erdungssituation stabil ist, der Erdungswiderstand unter den empfohlenen Werten liegt. Die Elektroinstallation wird entsprechend mit einem Typ-B RCD ausgestattet, da Gleichfehlerströme durch die PV-Anlage auftreten können. Zusätzlich wird ein zusätzlicher Potentialausgleichskreis eingerichtet, um alle metallischen Teile einheitlich auf Erdpotential zu bringen.

Während der Montage kontrolliert der Elektrotechniker alle Erdungsanschlüsse, überprüft die Funktion der Schutzschalter und führt eine Messung des Erdungswiderstands durch. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme erläutert er dem Nutzer die Besonderheiten des TT-Netzes in Zusammenhang mit dem PV-Speicher, speziell den Umgang mit dem Fehlerstromschutz und das Verhalten bei eventuellen Erdschlussfehlern.

Der Betrieb läuft seit mehreren Monaten ohne Störungen, und regelmäßige Wartungsintervalle sind definiert, um die Sicherheit dauerhaft zu gewährleisten.

Tools und Methoden zur Sicherstellung der Schutzfunktion

Zur Sicherstellung eines fehlerfreien Betriebs von pv-speicher im tt/tn-netz dienen verschiedene Prüf- und Messtechniken und Softwareunterstützung. Klassische Werkzeuge sind:

• Erdungsmessgeräte: Für die Messung des Erdungswiderstands und die Bewertung der Erdungsqualität.
• RCD-Prüfgeräte: Diese prüfen die Auslösezeiten und Fehlauslöseströme von Fehlerstromschutzschaltern.
• Isolationsmessgeräte: Zur Überprüfung der Isolationsqualität zwischen Leitern und Erde.
• Potenzialausgleichs- und Schleifenimpedanzmessungen: Sicherstellung der Schutzfunktion und der Auslösung von Schutzgeräten bei Kurzschluss.

Darüber hinaus sind Softwarelösungen für die Dokumentation, Auswertung von Messdaten und Planung hilfreich, insbesondere bei größeren oder komplexeren PV-Speichersystemen in Netzformen mit besonderer Schutznotwendigkeit.

Besonderheiten der Schutzmaßnahmen im TT-Netz

Im TT-Netz ist die Sicherheit wesentlich von der lokalen Erdung abhängig. Daher gelten folgende Besonderheiten:

• Fehlerströme fließen über die Erdung, nicht über den Neutralleiter – dies bedingt eine ausfallsichere Erdung und einen geringen Erdungswiderstand.
• Typ-B Fehlerstromschutzschalter sind häufig zwingend, da Gleichfehlerströme durch Wechselrichter und Speicher auftreten können.
• Stärkenreduzierte Erdung mit Potentialausgleichsverbindungen vermeidet Spannungspotentiale im Fehlerfall.
• Selbstständige Erdung des Stromkreises beim Verbraucher kann zu Spannungsdifferenzen führen, die durch geeignete Schutzmaßnahmen kompensiert werden müssen.

Besonderheiten der Schutzmaßnahmen im TN-Netz

Im TN-System sind Schutzleiter und Neutralleiter elektrisch verbunden. Die Besonderheiten für pv-speicher im tt/tn-netz im TN-Netz sind:

• Schutzleiterführung erfolgt über den PEN-Leiter (TN-C) oder getrennt (TN-S/TN-C-S), dies beeinflusst die Schutzkoordination.
• Fehlerströme fließen über Neutralleiter zum Einspeisepunkt zurück, was sichere Auslösung der Schutzschalter erleichtert.
• Der Einsatz von Fehlerstromschutzschaltern ist ebenfalls erforderlich, meist Typ A oder B je nach PV-Anlagenausführung.
• Besondere Aufmerksamkeit erfordert die Vermeidung von PEN-Leiterunterbrechungen, da diese zu gefährlichem Berührungspotential führen können.

Was Installateure, Betreiber und Planer beachten sollten

Die korrekte Planung, Installation und Betreuung eines pv-speicher im tt/tn-netz erfordert ein abgestimmtes Zusammenspiel verschiedener Faktoren:

• Kenntnis der Netzform und deren spezifischer Anforderungen.
• Sorgfältige Auswahl und Dimensionierung der Schutzschalter und Erdungssysteme.
• Kontinuierliche Schulung der Fachkräfte zum Umgang mit neuen Technologien und Vorschriften.
• Fundierte Dokumentation, um Betrieb und Wartung zu erleichtern.
• Aufbau einer engen Zusammenarbeit mit dem Netzbetreiber zur Klärung der Anschlussbedingungen und Netzanforderungen.
• Einsatz von Qualitätssicherungsmaßnahmen und Nachprüfung der Schutzfunktion nach der Montage.

Fazit und nächste Schritte

Die Installation und der Betrieb eines PV-Speicher im TT/TN-Netz erfordern eine fundierte Kenntnis der Netzformen, der Erdungsprinzipien und der Schutzmaßnahmen. Nur durch sorgfältige Planung, Auswahl der passenden Schutzgeräte, fachgerechte Montage und zuverlässige Prüfungen kann eine sichere und effiziente Anlage gewährleistet werden. Die Unterschiede zwischen TT- und TN-Netz sind insbesondere im Bereich der Erdung und Fehlerstrombehandlung essenziell und müssen stets berücksichtigt werden.

Für Planer, Installateure und Anlagenbetreiber empfiehlt es sich, eng mit dem Netzbetreiber zusammenzuarbeiten, regelmäßig Schulungen zu besuchen und auf bewährte Prüfverfahren zurückzugreifen. So werden Gefahren minimiert, die Betriebssicherheit optimiert und Störungen vermieden.

Als nächster Schritt sollten Sie eine detaillierte Netzanalyse durchführen, Ihren Schutzkonzeptstatus prüfen und bei der Auswahl von Schutzgeräten auf aktuelle Normen und Produktspezifikationen achten.