Warum Kabelwiderstand wichtig ist

Jeder Meter Kabel in einem Sonnensystem verliert Energie. Die Verluste mögen gering erscheinen - ein paar Prozentpunkte - aber sie summieren sich. Nach mehr als 30 Jahren Betrieb führt eine unzureichende Kabelgröße direkt zu Umsatzeinbußen.

Ein System mit 3% Spannungsabfall verliert kontinuierlich 3% seiner erzeugten Leistung. Das ist kein einmaliger Effizienzverlust - es ist laufende Energie, die nie den Wechselrichter oder das Netz erreicht.

Spannungsabfall: Der versteckte Effizienzkiller

Wenn Strom durch einen Leiter fließt, verursacht der Widerstand einen Spannungsabfall. Grundlegende Physik: V = I R.

Für DC-Solarstromkreise lautet die Berechnung:
Voltage Drop = 2 × Current × Resistance × Length / 1000

Der Faktor 2 gilt sowohl für positive als auch für negative Leiter. Die Länge wird in Metern gemessen, der Widerstand in Ohm pro Kilometer.

Um den prozentualen Abfall zu ermitteln: Teilen Sie den Spannungsabfall durch die Systemspannung und multiplizieren Sie ihn mit 100.

Die Standardpraxis hält den Spannungsabfall unter 3%. Die Codes erlauben vielleicht 5%, aber das lässt Geld auf dem Tisch liegen.

Die Temperatur macht es noch schlimmer

Der Kupferwiderstand steigt um etwa 0,4% pro Grad Celsius. Bei einer Betriebstemperatur von 90 ° C ist der Widerstand etwa 28% höher als bei 20 ° C.

Das ist wichtig, weil Sonnensysteme bei heißem Wetter den meisten Strom erzeugen - genau dann, wenn der Kabelwiderstand seinen Höhepunkt erreicht. Die Kombination reduziert die Systemleistung, wenn die Produktion am höchsten sein sollte.

Auswahl an Materialien

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solar cables use copper conductors—aluminum doesn't provide adequate conductivity for the current levels and installation methods typical in PV systems.

Verzinntes vs. blankes Kupfer
: Die Zinnbeschichtung beeinträchtigt die Leitfähigkeit nicht wesentlich, verhindert aber die Oxidation. Nackte Kupferverbindungen oxidieren mit der Zeit und erhöhen den Kontaktwiderstand. In feuchten oder küstennahen Umgebungen beschleunigt sich dieser Abbau. Verzinntes Kupfer behält während der gesamten Lebensdauer des Systems einen geringen Widerstand an den Enden bei.

Kabel richtig dimensionieren

Die Kabelgröße muss zwei Anforderungen erfüllen:

Ampacity
: Kann es den Strom ohne Überhitzung übertragen? Dies hängt vom Leiterquerschnitt, der Isolationstemperaturbewertung und der Installationsmethode (freie Luft vs. Leitung, Bündelung, Umgebungstemperatur) ab.

Spannungsabfall
: Selbst wenn die Stromkapazität ausreichend ist, verschwenden unterdimensionierte Kabel Energie durch übermäßigen Widerstand.

Berechnen Sie auf der Grundlage der tatsächlichen Installationsbedingungen:

• String-Kurzschlussstrom mit entsprechenden Sicherheitsfaktoren
  

• Tatsächliche Kabellänge (nicht geradlinige Entfernung)
  

• Temperaturreduzierung, wenn die Umgebung 30-40 ° C überschreitet
  

• Zusätzliche Derating für die Füllung von Leitungen
  

Gängige Größen in der Praxis:

• 2.5-4mm² für die Verkabelung von Haushaltsschnüren
  

• 6mm² für größere Strings oder kurze Homeruns
  

• 10mm² und mehr für DC-Hauptkabel und Versorgungsanwendungen
  

Größere Kabel kosten mehr im Voraus, machen sich aber durch geringere Verluste bezahlt.

Isolationswiderstand

Die Kabelisolierung muss Stromverluste zwischen Leitern oder zur Erde verhindern. Ein niedriger Isolationswiderstand führt zu Erdungsfehlern, Systemabschaltungen und allmählichem Energieverlust.

Qualitätskabel halten Hunderte von Megaohm über ihren Betriebstemperatur- und Spannungsbereich. Normen überprüfen dies durch Tests nach Umweltalterung.

Feldversuche mit einem Megohmmeter zeigen, dass die Isolierung nachlässt, bevor sie vollständig ausfällt.

Verbindungen sind entscheidend

Das perfekte Kabel funktioniert schlecht, wenn die Verbindungen schlecht sind.

Crimpen
: Verwenden Sie das richtige Werkzeug und die richtige Matrize für den Stecker und die Drahtgröße. Schlechte Crimps erzeugen hochohmige Punkte, die Wärme und Abwärme erzeugen. Hitze beschleunigt den Abbau und führt schließlich zum Ausfall.

Drehmoment
: Verschraubte Verbindungen benötigen das richtige Drehmoment. Zu locker, der Widerstand steigt. Zu fest, Hardware oder Komponenten werden beschädigt.

Kontaktflächen
: Halten Sie sie sauber. Oxidation und Verunreinigung erhöhen die Widerstandsfähigkeit. Verwenden Sie Kontaktmassen, wenn der Hersteller dies angibt.

Schlechte Verbindungen zeigen sich bei der Wärmebildtechnik als Hot Spots. Fangen Sie sie bei der Inbetriebnahme oder routinemäßigen Wartung auf, bevor sie ausfallen.

KUKA Kabel Design

KUKA Solarkabel
Verwenden Sie verseilte verzinnte Kupferleiter, die für die gesamte Produktpalette von 2,5 mm ² bis 240 mm ² geeignet sind

Die Isoliermaterialien bieten einen hohen Isolationswiderstand, der über Betriebstemperaturen hinweg erhalten bleibt. Die Konstruktion ist optimiert, um dielektrische Verluste zu minimieren.

Die verfügbaren Größen reichen von der Verkabelung von Haushaltskabeln bis hin zu Gleichstromsammelkabeln im Versorgungsmaßstab.

Praktische Schritte

Während des Entwurfs:

• Berechnung des Spannungsabfalls für Ihr spezifisches Layout
  

• Ziel unter 3% Rückgang
  

• Berücksichtigen Sie die Temperatur in heißen Klimazonen
  

• Erwägen Sie, Spielraum für eine mögliche Erweiterung zu lassen
  

Während der Installation:

• Verwenden Sie geeignete Crimpwerkzeuge und -techniken
  

• Überprüfen Sie die Anschlüsse vor dem Einschalten
  

• Halten Sie die Kabelstrecken so kurz, wie es die praktische Verlegung erlaubt
  

• Befolgen Sie alle Drehmomentspezifikationen
  

Während des Betriebs:

• Wärmebildtechnik identifiziert problematische Verbindungen
  

• Testen Sie den Isolationswiderstand alle 5-10 Jahre
  

• Verbindungen neu drehen, wenn thermische Zyklen sie lockern
  

• Verfolgen Sie Messungen, um Trends zu erkennen
  

Die Quintessenz

Die elektrische Leistung der Kabel wirkt sich auf jede kWh aus, die Ihr System während seiner gesamten Lebensdauer produziert. Die richtige Dimensionierung, hochwertige Materialien und die korrekte Installation minimieren Verluste.

Größere Kabel kosten anfangs mehr. Über 30 Jahre hinweg rechtfertigen die Energieeinsparungen dies in der Regel. Hochwertige Konstruktion - verzinntes Kupfer, richtige Isolierung, konsequente Fertigung - liefert die für einen effizienten Betrieb erforderliche Leistung.

Berechnen Sie den Spannungsabfall für Ihre Installation. Größe entsprechend. Lassen Sie den Strom nicht auf dem Tisch liegen.