Das Modul soll auf das Garagendach, der Wechselrichter hängt an der Hauswand, und dazwischen liegen zwölf Meter. Die mitgelieferten Anschlussleitungen messen einen Meter. Die Frage ist damit gestellt: Wie weit darf das Kabel gehen, und was kostet die Strecke?
Die Formel, um die es geht
Jede Leitung hat einen Widerstand, und an diesem Widerstand fällt Spannung ab. Für eine Kupferleitung rechnet sich der Spannungsfall so:
ΔU = 2 × L × I / (κ × A)
Die vier Größen im Einzelnen:
| Zeichen | Bedeutung | Typischer Wert |
|---|---|---|
| L | einfache Leitungslänge in Meter | 5 bis 30 m |
| I | Strom in Ampere | 11 bis 14 A je Modul |
| A | Leiterquerschnitt in mm² | 4, 6 oder 10 mm² |
| κ | Leitfähigkeit von Kupfer | 56 m/(Ω·mm²) |
Die 2 steht für Hin- und Rückleiter: Der Strom legt die Strecke zweimal zurück. Wer die Kabellänge im Baumarkt kauft, braucht also für zwölf Meter Abstand 24 Meter Kabel, und beide Meter zählen in der Rechnung.
Aussagekräftig wird der Volt-Wert erst im Verhältnis zur Systemspannung. Ein Spannungsfall von 1,8 Volt ist an einem 456-Volt-Strang ein Rundungsfehler und an einem 38-Volt-Modul fast fünf Prozent des Ertrags. Genau daran hängt alles Weitere.
Grenzlängen je Querschnitt
Für ein einzelnes Modul der 500-Watt-Klasse (38 Volt, 13,2 Ampere im Arbeitspunkt) ergibt die Formel folgende Verluste. Angaben in Prozent der Modulleistung:
| Einfache Länge | 4 mm² | 6 mm² | 10 mm² |
|---|---|---|---|
| 5 m | 1,6 % | 1,0 % | 0,6 % |
| 10 m | 3,1 % | 2,1 % | 1,2 % |
| 15 m | 4,7 % | 3,1 % | 1,9 % |
| 20 m | 6,2 % | 4,1 % | 2,5 % |
| 30 m | 9,3 % | 6,2 % | 3,7 % |
Daraus die Grenzlängen, wenn der Verlust unter einer Zielmarke bleiben soll:
| Zielmarke | 4 mm² | 6 mm² | 10 mm² |
|---|---|---|---|
| 1 % | 3,2 m | 4,8 m | 8,1 m |
| 2 % | 6,5 m | 9,7 m | 16,1 m |
Die 1-Prozent-Marke stammt aus der Anlagenplanung nach DIN VDE 0100-712 und ist für Dachstränge mit hoher Systemspannung gedacht. An einem einzelnen Modul ist sie praktisch nicht zu halten, dort ist 2 Prozent die realistische Arbeitsgrenze.
Ein Gefühl für die Größenordnung: Bei einem 500-Watt-Modul und 4 mm² Querschnitt kosten 10 Meter rund 15 Watt, 20 Meter rund 31 Watt. Über ein Jahr mit etwa 500 Kilowattstunden Modulertrag entspricht das 15 bis 31 Kilowattstunden, also ungefähr dem Gegenwert von 5 bis 10 Euro Strom.
Zum Vergleich die Situation in einem Dachstrang mit zwölf Modulen in Reihe, also 456 Volt bei denselben 13,2 Ampere:
| Einfache Länge | 4 mm² | 6 mm² |
|---|---|---|
| 10 m | 0,26 % | 0,17 % |
| 20 m | 0,52 % | 0,34 % |
| 30 m | 0,78 % | 0,52 % |
Dreißig Meter mit dem dünnsten Querschnitt kosten dort weniger als ein Prozent. Das Verlängerungsproblem ist also ein Problem der Niedervolt-Aufbauten: Balkonkraftwerk, Camping, Inselanlage, Powerstation.
Der bessere Weg führt hinter den Wechselrichter
Bevor du in einen dickeren Querschnitt investierst, lohnt eine andere Frage: Muss die lange Strecke überhaupt auf der Gleichstromseite liegen?
Die Rechnung dahinter ist schlicht. Ein 800-VA-Wechselrichter schiebt bei 230 Volt rund 3,5 Ampere ins Netz. Der Spannungsfall sinkt damit auf ein Viertel, und weil er auf 230 statt auf 38 Volt bezogen wird, fällt der prozentuale Verlust noch einmal um den Faktor sechs. Zusammen ergibt das rund den Faktor 24 bei gleichem Querschnitt.
In der Praxis heißt das: Wechselrichter so nah wie möglich ans Modul, und die Strecke zur Steckdose als Wechselstromleitung überbrücken. Vier Punkte gehören dazu:
- Die Verlängerung muss für den Außenbereich taugen, üblich ist H07RN-F mit mindestens 1,5 mm². Innen reicht eine normale Geräteanschlussleitung.
- Herstellerangaben prüfen: Viele Mikrowechselrichter nennen im Handbuch eine maximale AC-Leitungslänge, häufig zwischen 15 und 30 Metern.
- Keine Mehrfachsteckdose, keine Kabeltrommel im aufgerollten Zustand und keine hintereinandergesteckten Verlängerungen.
- Der Wechselrichter braucht am neuen Platz Schatten und Luft. Was Hitze an ihm anrichtet, steht unter Wechselrichter zu heiß.
Ob am Ende Schuko oder Wieland steht, ist eine eigene Frage und hängt an der Modulleistung. Die Regeln dazu stehen unter Schuko oder Wieland.
Welches Kabel zulässig ist
Auf der Gleichstromseite gilt eine eindeutige Norm: EN 50618, im Handel als Typenkurzzeichen H1Z2Z2-K. Diese Leitung ist für die Bedingungen einer PV-Anlage gebaut:
| Eigenschaft | H1Z2Z2-K | NYM | H07RN-F |
|---|---|---|---|
| Bemessungsspannung DC | 1,5 kV | ungeeignet | ungeeignet |
| Dauertemperatur am Leiter | 90 °C | 70 °C | 60 °C |
| UV- und ozonbeständig | ja | nein | bedingt |
| Isolierung | doppelt, halogenfrei | einfach im Mantel | einfach im Mantel |
| Verlegung im Freien | vorgesehen | nur im Rohr | eingeschränkt |
Die Temperaturangabe ist kein Detail. Ein schwarzes Kabel, das im Sommer auf einer Dachfläche liegt, erreicht mühelos 70 Grad Umgebungstemperatur, und darüber liegt dann noch die Eigenerwärmung durch den Strom. H1Z2Z2-K ist auf 25 Jahre bei 90 Grad ausgelegt, eine Installationsleitung altert dort in wenigen Jahren.
Zwei praktische Punkte kommen dazu. Solarleitung gibt es in Schwarz und Rot, das dient allein der Unterscheidung von Plus und Minus und sagt nichts über die Qualität. Und die Farben sind keine verbindliche Zuordnung: Welcher Stecker am Modul Plus führt, steht in der Anschlussdose oder lässt sich messen, die Einzelheiten stehen unter Solarmodul-Stecker.
Fertig konfektioniert oder selbst crimpen
Verlängerungen gibt es fertig mit angeschlagenen Steckern in Längen von 1 bis 20 Metern, üblicherweise als Paar mit einem Stecker- und einem Kupplungsende. Der Selbstbau braucht drei Werkzeuge: eine Crimpzange für PV-Kontakte, ein Abisolierwerkzeug und den Steckerschlüssel für die Kabelverschraubung.
Gelötet wird nicht. Lötzinn kriecht in die Litze, macht sie an der Übergangsstelle steif und bruchempfindlich, und es erweicht bei der Betriebswärme. Die Kontakte der Solarstecker sind für eine kalte, gasdichte Crimpverbindung ausgelegt.
Für die meisten ist die fertige Leitung der sichere Weg: Die Crimpung ist industriell geprüft, die Dichtung sitzt, und die Steckverbindung besteht aus einem Fabrikat. Selbst konfektionieren lohnt bei Sonderlängen, bei Reparaturen und wenn ohnehin eine geprüfte Zange im Haus ist.
Ein Fabrikat je Verbindung
Die Regel gilt auch für Verlängerungen und wird beim Zusammenstecken unterschiedlicher Kabelsätze am häufigsten gebrochen. Die DIN EN 62852 (VDE 0126-300) verlangt, dass innerhalb einer Steckverbindung nur Steckverbinder gleicher Bauart und desselben Herstellers zusammenkommen. Mechanisch passen fremde Stecker fast immer, elektrisch freigegeben ist die Paarung nicht: Kontaktgeometrie, Federkraft und Dichtungsmaße unterscheiden sich zwischen den Fabrikaten.
Praktisch heißt das: Verlängerung und Modulkabel sollten vom selben Hersteller stammen, oder die Verlängerung wird passend zum Modulstecker gekauft. Die Bezeichnung „MC4-kompatibel” ist eine Formulierung des Handels und ersetzt die Herstellerfreigabe nicht. Mehr dazu steht unter Solarmodul-Stecker.
Jede zusätzliche Steckverbindung ist außerdem eine potenzielle Schwachstelle. Sie bringt einen kleinen Übergangswiderstand mit, vor allem aber eine Stelle, an der Feuchtigkeit eindringt, wenn sie nicht vollständig verriegelt ist. Eine durchgehende Verlängerung schlägt zwei gestapelte Adapterkabel.
Die Induktionsschleife: Plus und Minus gehören zusammen
Ein Punkt, der beim Verlängern regelmäßig übersehen wird. Werden Plus- und Minusleitung getrennt verlegt, etwa einmal links und einmal rechts um den Dachaufbau herum, spannen sie eine Fläche auf. Diese Fläche ist eine Induktionsschleife.
Schlägt ein Blitz in der Nähe ein, durchsetzt sein Magnetfeld diese Fläche und induziert darin eine Spannung. Die Höhe wächst mit der Fläche. Bei einer großzügig verlegten Schleife von mehreren Quadratmetern reichen schon entfernte Einschläge, um die Eingangselektronik eines Wechselrichters zu zerstören.
Die Gegenmaßnahme kostet nichts: beide Leitungen dicht nebeneinander führen und alle ein bis zwei Meter mit UV-beständigen Kabelbindern bündeln. Die aufgespannte Fläche geht damit gegen null. Wie Erdung und Blitzschutz bei kleinen Anlagen sonst zu behandeln sind, steht unter Balkonkraftwerk erden.
Fünf Fehler beim Verlängern
- Nur die einfache Strecke gerechnet. Zwölf Meter Abstand sind 24 Meter Leiterweg. Wer die Verdopplung vergisst, unterschätzt den Verlust um die Hälfte.
- Querschnitt nach Strombelastbarkeit gewählt. 4 mm² trägt rund 40 Ampere, ein Modul liefert 11 bis 14. Die Belastbarkeit ist nie der Engpass, der Spannungsfall ist es.
- Kabel in der Trommel gelassen. Eine aufgerollte Kabeltrommel staut Wärme. Auf der AC-Seite gilt das genauso wie bei jedem anderen Verbraucher: vor dem Betrieb abrollen.
- Steckverbindungen im Wasser. IP67 gilt für die gesteckte und verriegelte Verbindung, nicht für dauerhaftes Stehen in einer Pfütze. Verbindungen gehören nach oben oder zur Seite, mit einer Tropfschlaufe davor.
- Kabel über scharfe Kanten geführt. Blechkanten am Dachrand und an der Unterkonstruktion schneiden sich über Jahre durch die Isolierung. Kantenschutz oder Leerrohr kosten wenige Euro.
Fazit
Wie weit ein Solarkabel reichen darf, entscheidet der Spannungsfall, und der hängt an drei Zahlen: Länge, Strom und Querschnitt. An einem einzelnen Modul mit 38 Volt bleiben 4 mm² bis 6,5 Meter, 6 mm² bis 9,7 Meter und 10 mm² bis 16,1 Meter unter zwei Prozent Verlust. In einem Dachstrang mit mehreren hundert Volt spielt die Frage dagegen kaum eine Rolle.
Der wirksamste Hebel ist ein Umbau statt eines dickeren Kabels. Steht der Wechselrichter direkt am Modul und die lange Strecke liegt auf der Wechselstromseite, sinkt derselbe Verlust um rund den Faktor 24. Vorher lohnt der Blick ins Handbuch, ob der Hersteller eine maximale AC-Länge nennt.
Beim Material gibt es wenig Spielraum: H1Z2Z2-K nach EN 50618 auf der Gleichstromseite, ein Fabrikat je Steckverbindung, so wenige Verbindungen wie möglich, und Plus und Minus dicht gebündelt. Dann ist die Verlängerung eine Sache von einer Stunde und hält, solange das Modul hält.
Häufige Fragen
Wie lang darf ein Solarkabel maximal sein?
Eine feste Obergrenze gibt es nicht, die Grenze setzt der Spannungsfall. An einem einzelnen Modul mit 38 Volt und 13,2 Ampere bleibt eine 4-mm²-Leitung bis rund 6,5 Meter unter 2 Prozent Verlust, 6 mm² bis 9,7 Meter und 10 mm² bis 16,1 Meter. In einem Dachstrang mit 456 Volt sind dagegen 30 Meter mit 4 mm² kein Problem, dort liegt der Verlust bei 0,8 Prozent.
Welchen Querschnitt brauche ich zum Verlängern?
Für kurze Wege bis etwa 5 Meter genügt 4 mm², darüber lohnt 6 mm². Ab 10 Metern an einem einzelnen Niedervolt-Modul führt kein Weg an 10 mm² vorbei, wenn der Verlust unter 2 Prozent bleiben soll. Die Strombelastbarkeit ist dabei nie der Engpass: 4 mm² Solarleitung trägt rund 40 Ampere, während ein Modul nur 11 bis 14 liefert.
Kann ich normales Installationskabel verwenden?
Nein. Auf der Gleichstromseite gehört Solarleitung nach EN 50618 mit der Kurzbezeichnung H1Z2Z2-K hinein. Sie ist doppelt isoliert, UV- und ozonbeständig, für 1,5 Kilovolt Gleichspannung ausgelegt und hält am Leiter dauerhaft 90 Grad aus. NYM ist nicht UV-fest, H07RN-F nicht für diese Dauertemperatur und keines von beiden für Gleichspannung dieser Höhe freigegeben.
Ist es besser, vor oder hinter dem Wechselrichter zu verlängern?
Bei einem Balkonkraftwerk fast immer dahinter. Vor dem Wechselrichter fließen 13,2 Ampere bei 38 Volt, dahinter 3,5 Ampere bei 230 Volt. Über 15 Meter kostet das als Gleichstromleitung mit 4 mm² rund 4,7 Prozent, als Wechselstromleitung mit 1,5 mm² nur 0,5 Prozent. Bei einem Dachstrang mit mehreren hundert Volt entfällt dieser Vorteil.
Darf ich die Verlängerung selbst crimpen?
Technisch ja, mit der passenden Crimpzange für PV-Kontakte, einem Abisolierwerkzeug und dem Steckerschlüssel. Gelötet wird nie: Lötzinn kriecht in die Litze, macht sie bruchempfindlich und erweicht bei Betriebswärme. Fertig konfektionierte Verlängerungen sind für die meisten der sicherere Weg, weil die Crimpung industriell geprüft ist und die Dichtung sitzt.
Was ist die Induktionsschleife beim Verlängern?
Werden Plus- und Minusleitung weit voneinander entfernt verlegt, spannen sie eine Fläche auf. Schlägt ein Blitz in der Nähe ein, induziert das Magnetfeld in dieser Fläche eine Spannung, die Wechselrichter und Modulelektronik beschädigen kann. Je größer die Fläche, desto höher die induzierte Spannung. Beide Leitungen gehören deshalb dicht nebeneinander, am besten mit Kabelbindern gebündelt.
Wie viele Steckverbindungen verträgt eine Leitung?
Elektrisch viele, praktisch sollten es so wenige wie möglich sein. Jede Steckverbindung bringt einen kleinen Übergangswiderstand mit und ist zugleich die Stelle, an der Feuchtigkeit eindringen kann, wenn sie nicht vollständig verriegelt ist. Eine durchgehende Verlängerung ist zwei gestapelten Adapterkabeln immer vorzuziehen.