Hitzewellen und Leistungsminderung von Solarkabeln: Was PV-Ingenieure noch einmal prüfen sollten

Am 10. Juli 2026 erreichte Chinas nationale Stromlast einen neuen Jahresrekord von 1,518 Milliarden kW. Es wird erwartet, dass die anhaltende Hitze, der Kühlbedarf und die Industrieproduktion den Sommerhöchstwert noch weiter nach oben treiben werden. Gleichzeitig werden Solaranlagen unter den härtesten thermischen Bedingungen des Jahres betrieben-nicht nur wegen der Lufttemperatur, sondern auch wegen der Hitze, die sich auf Dächern, Kabeltrassen und freiliegenden Metalloberflächen ansammelt.Chinas nationale Energieverwaltung.

Für PV-Ingenieure ist dies eine rechtzeitige Erinnerung: Der auf einem Solarkabel aufgedruckte Nennquerschnitt -bestimmt allein nicht, wie viel Strom das Kabel sicher transportieren kann.

Umgebungstemperatur, Installationsmethode, Kabelgruppierung, Leitertemperatur, Spannungsabfall und Steckerqualität müssen alle gemeinsam überprüft werden.

Wetterdaten stellen normalerweise die schattierte Lufttemperatur dar. Ein PV-Kabel, das unter Modulen, auf einem dunklen Dach oder in der Nähe einer Metallkonstruktion installiert ist, kann einer viel heißeren lokalen Umgebung ausgesetzt sein.

Mehrere Wärmequellen können gleichzeitig wirken:

• Direkte Sonneneinstrahlung
• Vom Dach reflektierte oder abgegebene Wärme
• Eingeschränkter Luftstrom unter den Modulen
• Von Metallwannen oder -rohren absorbierte Wärme
• Elektrische Verluste im Leiter
• An Steckverbindern und Anschlüssen entsteht Wärme

Dies bedeutet, dass Ingenieure die regionale Wettervorhersage nicht als einzige Auslegungstemperatur verwenden sollten. Dabei ist die tatsächliche Kabelführung zu berücksichtigen.

Ein in freier Luft hängendes Kabel leitet die Wärme normalerweise effektiver ab als dasselbe Kabel, das in einem Kabelkanal installiert oder eng mit anderen belasteten Kabeln gruppiert ist. Zwei Kabel mit der gleichen Leitergröße können daher unterschiedliche zulässige Ströme haben.

Das gemäß EN 50618 hergestellte H1Z2Z2-K-Kabel ist für anspruchsvolle PV-Außenanwendungen konzipiert. Normalerweise wird ein verzinnter -Kupferleiter der Klasse 5 mit vernetzten, halogenfreien Isolierungs- und Mantelmaterialien verwendet.

Allerdings wird die Temperaturangabe manchmal missverstanden.

Kabel vom Typ EN 50618- sind im Allgemeinen für eine maximale Leitertemperatur von 90 Grad im normalen Dauerbetrieb ausgelegt. Der Betrieb bei 120 Grad ist unter den in der Norm definierten Bedingungen auf insgesamt 20.000 Stunden begrenzt – dies ist nicht das normale kontinuierliche Designziel. Eine repräsentative Herstellerspezifikation bestätigt die 90-Grad-Normalgrenze und die eingeschränkte 120-Grad-Bedingung.Technische Daten LAPP H1Z2Z2-K

Die Unterscheidung ist wichtig, weil:

• Die Umgebungstemperatur ist die Temperatur rund um das Kabel.
• Die Leitertemperatur ist die im Kabelinneren erreichte Temperatur.
• Die Strombelastbarkeit-ist der Strom, der den Leiter unter einer definierten Installationsbedingung innerhalb seiner zulässigen Temperatur hält.

Ein mit „90 Grad“ gekennzeichnetes Kabel ist nicht automatisch für die Übertragung seines veröffentlichten Referenzstroms in 90 Grad warmer Umgebungsluft geeignet. Wenn die Umgebung bereits heiß ist, kann das Kabel die durch seinen eigenen Widerstand erzeugte Wärme deutlich weniger abgeben.

Aktuelle-Tragfähigkeitstabellen basieren auf spezifischen Referenzbedingungen. Dazu können ein einzelnes Kabel in freier Luft, eine definierte Umgebungstemperatur, eine bestimmte Leitertemperatur und eine angenommene Installationsmethode gehören.

Beispielsweise gibt ein Prysmian H1Z2Z2-K 6 mm²-Kabeldatenblatt unterschiedliche Stromwerte an, je nachdem, ob das Kabel frei in der Luft oder auf einer Oberfläche installiert wird. Die angegebenen Werte basieren auf einer Umgebungstemperatur von 60 Grad und zeigen, warum die Bedingungen hinter einer Strombelastbarkeitszahl genauso wichtig sind wie die Zahl selbst. Prysmian TECSUN H1Z2Z2-K Datenblatt

In der Praxis kann der zulässige Strom konzeptionell ausgedrückt werden als:

Die Korrekturfaktoren müssen aus der geltenden elektrischen Norm, den örtlichen Vorschriften oder verifizierten Herstellerdaten stammen. Sie sollten nicht geschätzt werden.

Ingenieure sollten mindestens Folgendes bestätigen:

Auf internationaler Ebene deckt die Norm IEC 62548-1 die Designanforderungen für PV-Arrays ab, einschließlich der DC-Array-Verkabelung und des elektrischen Schutzes. Bei der Kabeldimensionierung sollten außerdem die einschlägigen nationalen Vorschriften eingehalten werden, die aus Normen wie der IEC 60364-Reihe abgeleitet sind. IEC 62548-1:2023

Die Kabelgruppierung ist besonders wichtig im Bereich von Anschlusskästen, Wechselrichtereingängen, Trassenbögen und Leitungsabschnitten.

Wenn mehrere belastete Kabel nahe beieinander installiert werden, erwärmt jedes Kabel das andere und der Luftstrom wird verringert. Auch wenn der Großteil der Strecke offen und gut belüftet ist, kann ein kurzer Stauabschnitt zum thermischen Engpass werden.

Zu den typischen Bereichen, die Aufmerksamkeit erfordern, gehören:

• Mehrere Strangkabel zu einem engen Bündel zusammengebunden
• Positive und negative Leiter drängen sich in einem Kabelkanal
• Kabelrinnen sind über ihre Designannahme hinaus gefüllt
• Dichte Verkabelung direkt unter einem Anschlusskasten
• Kabel liegen direkt auf heißen Dachmaterialien auf
• Aufgerolltes überschüssiges Kabel bleibt hinter den Modulen zurück

Enge Kabelbinder können außerdem zu mechanischer Belastung führen und die Bewegung bei Wärmeausdehnung einschränken. Kabel sollten ohne Quetschungen abgestützt werden und der vom Hersteller angegebene Mindestbiegeradius muss eingehalten werden.

Wo praktisch, kann eine Vergrößerung des Abstands oder eine Verbesserung der Belüftung effektiver sein als einfach eine Vergrößerung der Leitergröße.

Die Kabeltemperatur beeinflusst mehr als die Lebensdauer der Isolierung. Der elektrische Widerstand von Kupfer steigt, wenn der Leiter heißer wird.

Technischen Schätzungen zufolge erhöht sich der Kupferwiderstand mit jedem Anstieg um 1 Grad über die Referenztemperatur um etwa 0,39 %. Ein Leiter, der bei 80 Grad betrieben wird, hat daher einen wesentlich höheren Widerstand als der gleiche Leiter, gemessen bei 20 Grad.

Das Ergebnis ist:

• Größerer Spannungsabfall
• Höhere I2RI^2RI2R-Verluste
• Geringere abgegebene Leistung
• Zusätzliche Leiterheizung

Der PV-Kabelwiderstand wird gemäß IEC 60228 normalerweise mit 20 Grad angegeben. IEC 60228 definiert die Leiterkonstruktion und die maximalen Widerstandsanforderungen, einschließlich flexibler Leiter der Klasse 5, die üblicherweise in Solarkabeln verwendet werden.IEC 60228:2023

Spannungsabfallberechnungen sollten daher einen auf die erwartete Betriebstemperatur korrigierten Widerstand verwenden-und nicht nur den Katalogwert bei 20 Grad.

Dies ist besonders wichtig für:

• Lange Saitenumläufe
• Zentralisierte Wechselrichter-Layouts
• Große bodenmontierte-Pflanzen
• Aufdachanlagen mit indirekter Kabelführung
• Systeme, die nahe der unteren MPPT-Spannungsgrenze des Wechselrichters betrieben werden

PV-Stromkreise sind keine gewöhnlichen, stabilen Gleichstromlasten. Ihr Auslegungsstrom muss den maximalen Strom widerspiegeln, den das Array gemäß der geltenden Auslegungsnorm und den örtlichen Vorschriften erzeugen kann.

Bei der Berechnung müssen möglicherweise Folgendes berücksichtigt werden:

• Kurzschlussstrom-des Moduls
• Parallele Saiten
• Erforderliche Sicherheits- oder Dauerstromfaktoren
• Bifacialer Gewinn
• Bestrahlungsstärke über Standardtestbedingungen
• Aktuellen Beitrag umkehren-
• Überstromschutz
• Zukünftige Änderungen an der Modul- oder Stringkonfiguration

Ein häufiger Fehler besteht darin, den Betriebsstrom des Moduls direkt mit der Nennleistung eines Kabelkatalogs zu vergleichen. Dabei können sowohl der erforderliche PV-Design--Stromfaktor als auch die durch die Installationsumgebung verursachte thermische Leistungsminderung ignoriert werden.

Die richtige Reihenfolge ist:

• Legen Sie den Auslegungsstrom für den PV-Stromkreis fest.
• Bestimmen Sie die Strombelastbarkeit des Referenzkabels.
• Wenden Sie alle erforderlichen Korrekturfaktoren an.
• Bestätigen Sie, dass die korrigierte Strombelastbarkeit den Auslegungsstrom überschreitet.
• Spannungsabfall und Leistungsverlust prüfen.
• Überprüfen Sie den Schutz und die Steckerkompatibilität.

Es reicht nicht aus, nur eine dieser Prüfungen zu bestehen.

Ein richtig dimensioniertes Kabel kann eine schlechte Verbindung nicht ausgleichen.

Der Anstieg der Steckertemperatur kann folgende Ursachen haben:

• Falsches oder unvollständiges Crimpen
• Falsches Crimpwerkzeug oder Presswerkzeug
• Kabelquerschnitt-außerhalb des zugelassenen Bereichs des Steckverbinders
• Kabelaußendurchmesser nicht mit der Dichtung kompatibel
• Verschmutzte oder beschädigte Kontakte
• Anschlüsse, die nicht vollständig eingerastet sind
• Mischen von Steckverbinderkomponenten verschiedener Hersteller
• Wassereintritt und Korrosion
• Zu hohe mechanische Spannung an der Verbindung

Diese Defekte erhöhen den Kontaktwiderstand. Da die Wärmeerzeugung P=I2RP=I^2RP=I2R folgt, kann selbst eine relativ kleine Widerstandserhöhung bei hohem Strom zu einer erheblichen lokalen Erwärmung führen.

NREL hat dokumentiert, dass es zu Ausfällen von PV-Systemanschlüssen kommt, die zu Überhitzung, Erweichung und physischer Verformung führen, wobei schwere Fälle möglicherweise zu offenen Stromkreisen, Lichtbögen oder Bränden führen können. NREL-Bilanz-der-Systemhaltbarkeitsforschung

Während einer Hitzewelle hat eine Randverbindung weniger thermischen Spielraum. Ingenieure sollten daher Kabel und Stecker als ein aufeinander abgestimmtes System und nicht als separate Produkte betrachten.

Eine gute Führung reduziert sowohl thermische als auch mechanische Belastungen.

Wo möglich:

• Halten Sie Kabel von Oberflächen fern, auf denen sich extreme Hitze ansammelt.
• Halten Sie die Luftzirkulation um freiliegende Gleichstromkabel aufrecht.
• Vermeiden Sie unnötige Gruppierungen und dicht gepackte Leitungen.
• Schützen Sie Kabel vor scharfen Metallkanten.
• Vermeiden Sie, dass Kabel in Wasser oder Schmutz liegen.
• Stützen Sie die Anschlüsse so, dass ihr Gewicht nicht vom Kabel getragen wird.
• Vermeiden Sie, dass lose Kabel die Rückseite der Module berühren.
• Trennen Sie die Gleichstromverkabelung von anderen wärmeerzeugenden Geräten-.
• Verwenden Sie UV-- und wetter-beständige Träger, die für die Lebensdauer des Projekts geeignet sind.

Bei Dachanlagen sollte bei der Planung auch der Zugang für Wartungs- und Brandbekämpfungszwecke berücksichtigt werden. Eine technisch korrekte Leitergröße macht einen schlecht verlegten Stromkreis nicht zuverlässig.

Hitzewellen bieten eine nützliche Gelegenheit, Schwachstellen zu identifizieren, da thermische Probleme bei hoher Einstrahlung und hoher Strömung deutlicher sichtbar werden.

Die Inspektion sollte von qualifiziertem Personal unter repräsentativen Betriebsbedingungen durchgeführt werden. Zu den nützlichen Kontrollen gehören:

• Infrarotprüfung von Steckverbindern, Anschlusskästen und Anschlüssen
• Temperaturvergleich zwischen ähnlichen Saiten
• Sichtprüfung auf Verfärbung, Verformung oder gerissene Kabelmäntel
• Überprüfung des Steckereingriffs
• Prüfung der Kabelhalterungen und des Biegeradius
• Aktueller Vergleich zwischen parallelen Strings
• Isolationswiderstandsprüfung-bei Bedarf
• Prüfung der Schutzeinrichtungen und des Klemmendrehmoments gemäß Herstellervorschrift

Die absolute Temperatur allein lässt das Problem nicht immer erkennen. Ein Stecker- oder Kabelabschnitt, der merklich heißer ist als entsprechende Komponenten mit ähnlichem Strom, muss untersucht werden.

Der Stromkreis sollte nach dem Festziehen oder Austauschen eines Teils nicht einfach wieder mit Strom versorgt werden. Ingenieure sollten die zugrunde liegende Ursache ermitteln, z. B. einen falschen Crimp, eine inkompatible Komponente, Überlastung, einen beschädigten Leiter oder eine schlechte Verlegung.

Vor der Genehmigung eines neuen Designs-oder vor der nächsten extremen Hitzeperiode- sollten PV-Ingenieure Folgendes noch einmal prüfen:

 Die maximale lokale Temperatur, nicht nur die veröffentlichte Wettertemperatur

 Die Referenzbedingungen hinter der Kabelstrombelastbarkeitstabelle

 Temperatur-, Gruppierungs- und Installationskorrekturfaktoren

 Tatsächlicher Auslegungsstrom des PV-Stromkreises

 Spannungsabfall bei erwarteter Leitertemperatur

 Stromwerte für Kabel und Steckverbinder

 Kompatibilität von Kabelquerschnitt- und Außen-durchmesser

 Crimpwerkzeuge und Installationsverfahren

 Überlastete Abschnitte in der Nähe von Generatorkästen und Wechselrichtern

 Ergebnisse der thermischen Inspektion von Betriebssystemen

 Schutzkoordination und Fehler-aktuelle Anforderungen

 Einhaltung der für das Projekt geltenden Standards und lokalen Vorschriften

Die Auswahl eines zertifizierten H1Z2Z2-K-Kabels ist ein wichtiger Ausgangspunkt, aber die Zertifizierung macht technische Berechnungen nicht überflüssig.

Zuverlässige Leistung bei extremer Hitze hängt vom Gesamtsystem ab: Leiterqualität, Kabelkonstruktion, Installationsmethode, Korrekturfaktoren, Spannungsabfallkontrolle, Steckerkompatibilität und Installationsqualität.

Für EPC-Auftragnehmer und Projektkäufer besteht der sicherste Ansatz darin, diese Bedingungen vor der Beschaffung zu überprüfen. Das Ändern einer Kabelgröße oder einer Steckerspezifikation während des Entwurfs ist relativ einfach. Ein Austausch überhitzter Leitungen nach der Inbetriebnahme ist nicht möglich.

SINELINKliefert zertifizierte Solarkabel, kompatible PV-Stecker und unterstützendes Zubehör für Dach- und Versorgungsprojekte. Kabelquerschnitt-, Außendurchmesser, Steckerkompatibilität und projektspezifische-Dokumentation können vor Angebot und Produktion überprüft werden.