DC Combiner Box richtig auslegen: Von Stringplan und MPPT zur GAK-Spezifikation
Technische Planung von Generatoranschlusskästen für Gewerbe-, Industrie- und PV-Kraftwerksanlagen – einschließlich Repowering bestehender DC-Infrastrukturen.
Auf dieser Seite
Die DC Combiner Box Auslegung beginnt mit der elektrischen Topologie des PV-Generators – nicht mit der Anzahl der Eingänge oder der Gehäusegröße. Modultyp, Stringlänge, maximale DC-Spannung, Kurzschlussstrom, Parallelverschaltung, MPPT-Zuordnung und Wechselrichterarchitektur bestimmen, welche Stromkreise zusammengeführt werden dürfen und welche Schutz-, Trenn- und Monitoringfunktionen erforderlich sind.
Für EPCs und Fachplaner ergibt sich damit eine klare Reihenfolge:
Generatorstruktur → elektrische Grenzwerte → Fehler- und Rückstrombetrachtung → Schutzkonzept → GAK-Spezifikation
Beim Repowering kommt eine zusätzliche Frage hinzu:
Welche Teile der vorhandenen DC-Infrastruktur erfüllen auch unter den neuen Modul- und Wechselrichterdaten noch die technischen Anforderungen?
Für EPCs und Fachplaner
Diese Seite behandelt die GAK-Auslegung nicht als Auswahl einer Standardbox, sondern anhand der elektrischen Planungsgrößen:
MPPT-Struktur, Uoc,max, Isc, Rückstrombedingungen, Schutzkonzept, Schalt- und Trenntechnik, thermische Randbedingungen und vorhandene DC-Infrastruktur.
| Repowering-Umfang | Bedeutung für die DC-Combiner-Auslegung |
|---|---|
| Teil-Repowering | bestehende GAK auf neue Modul-, String- oder WR-Daten prüfen |
| Erweitertes Repowering | GAK, Verkabelung, Steckverbinder und Schutzkonzept gemeinsam neu bewerten |
| Rebuild | DC-Architektur und GAK vollständig aus neuer Anlagenplanung ableiten |
Welche Daten müssen vor der GAK-Auslegung vorliegen?
Eine belastbare Spezifikation beginnt mit dem Modul- und Wechselrichterdatenblatt sowie einem eindeutigen Stringplan oder Single Line Diagram. Wer einen Generatoranschlusskasten auslegen will, muss deshalb zuerst String- und MPPT-Struktur sowie die elektrischen Grenzwerte des PV-Generators kennen.
Mindestens folgende Daten sollten bekannt sein:
| Planungsgröße | Benötigte Information |
|---|---|
| PV-Modul | Hersteller, Typ, Voc, Isc, Temperaturkoeffizienten |
| Stringaufbau | Module je String |
| Generatorstruktur | Anzahl Strings und Generatorfelder |
| MPPT | Anzahl und Stringbelegung je MPP-Tracker |
| Wechselrichter | Hersteller, Typ, DC-Eingangsdaten |
| Spannung | maximale Stringspannung Uoc,max |
| Strom | Isc und für die Auslegung relevanter Maximalstrom |
| Parallelstrings | Anzahl parallel geschalteter Strings |
| Modulschutz | max. Series Fuse Rating / zulässiger Rückstrom |
| Leitungen | Länge, Querschnitt, Verlegebedingungen |
| DC-System | Erdungs- und Isolationskonzept |
| Schutzkonzept | String-Sicherungen, SPD, Trennstellen |
| Monitoring | Stringstrom, SPD-Status, Schaltzustände, SCADA |
| Umgebung | Montageort, Temperatur, IP-/Korrosionsanforderungen |
| Mechanik | Gehäuse, Schutzart, Kabeleinführung |
Planungshinweis
Ein GAK sollte deshalb möglichst nicht isoliert ausgeschrieben werden.
Ein brauchbarer Planungsstand enthält mindestens Moduldatenblatt, Wechselrichterdatenblatt und Stringplan beziehungsweise Single Line Diagram.
MPPT-Struktur vor Stringzahl
Die erste Frage lautet nicht:
Wie viele Strings hat die Anlage?
Sondern:
Wie sind die Strings elektrisch auf die MPP-Tracker verteilt?
| Beispiel 12 Strings | Generatorstruktur |
|---|---|
| Variante A | 6 MPPT × 2 Strings |
| Variante B | 4 MPPT × 3 Strings |
| Variante C | 3 MPPT × 4 Strings |
| Variante D | unterschiedliche Stringanzahl je MPPT |
Alle Varianten besitzen zwölf Strings. Trotzdem unterscheiden sich interne Stromführung, Schutzpfade, Anzahl der erforderlichen SPD-Zweige und die Anschlussstruktur erheblich.
Technische Grundregel
Die DC-Combiner-Struktur folgt der Wechselrichter- und MPPT-Architektur – nicht umgekehrt.
Getrennte MPP-Tracker dürfen nicht allein deshalb zusammengeführt werden, weil sich dadurch der GAK konstruktiv vereinfachen lässt.
Die Stringanzahl allein beschreibt noch nicht die elektrische Topologie. Für die Auslegung einer DC Combiner Box ist entscheidend, wie die Strings auf die MPP-Tracker verteilt sind und welche Schutz-, Trenn- und Monitoringfunktionen benötigt werden.
Variante A
6 MPPT x 2 Strings
| MPPT Anzahl | 6 |
| Strings je MPPT | 2 |
| Strings gesamt | 12 |
| GAK-Eingänge | 12 |
| GAK Struktur | 6 separate MPPT-Bereiche |
| Schutzgeräte | je nach Konzept pro MPPT |
| Typischer Einsatz | Wechselrichter mit vielen MPP-Trackern |
Variante B
4 MPPT x 3 Strings
| MPPT Anzahl | 4 |
| Strings je MPPT | 3 |
| Strings gesamt | 12 |
| GAK-Eingänge | 12 |
| GAK Struktur | 4 separate MPPT-Bereiche |
| Schutzgeräte | je nach Konzept pro MPPT |
| Typischer Einsatz | mittlere Anzahl MPP-Tracker |
Variante C
3 MPPT x 4 Strings
| MPPT Anzahl | 3 |
| Strings je MPPT | 4 |
| Strings gesamt | 12 |
| GAK-Eingänge | 12 |
| GAK Struktur | 3 separate MPPT-Bereiche |
| Schutzgeräte | je nach Konzept pro MPPT |
| Typischer Einsatz | Wechselrichter mit weniger MPP-Trackern und höherer Stringanzahl je MPPT |
Variante D
unterschiedliche Stringanzahl je MPPT
| MPPT Anzahl | 5 |
| Strings je MPPT | z.B. 3 / 2 / 3 / 1 / 3 |
| Strings gesamt | 12 |
| GAK-Eingänge | 12 |
| GAK Struktur | 3 separate MPPT-Bereiche |
| Schutzgeräte | je nach Konzept pro MPPT |
| Typischer Einsatz | projektspezifische Belegung, heterogene Felder oder bestehende Infrastruktur |
Maximale Stringspannung: Uoc,max statt Nennspannung
Bei einem 1.500-V-System genügt die Feststellung „Anlage 1.500 V DC“ nicht.
Relevant ist die unter den definierten Standortbedingungen maximal auftretende Leerlaufspannung des vollständigen Strings.
Zu berücksichtigen sind unter anderem:
- Voc des Moduls,
- Anzahl Module je String,
- Temperaturkoeffizient von Voc,
- minimale Auslegungstemperatur.
Die Spannungsangabe des GAK ist eine Grenzgröße – keine Stringberechnung.
Rechenbeispiel: maximale Stringspannung bei niedriger Temperatur
Vereinfachtes Planungsbeispiel:
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Voc Modul bei STC | 49,5 V |
| Temperaturkoeffizient Voc | −0,25 %/K |
| Module je String | 24 |
| minimale Temperatur | −15 °C |
Temperaturdifferenz zu STC: 25 °C − (−15 °C) = 40 K
Anstieg von Voc: 40 K × 0,25 %/K = 10 %
Leerlaufspannung je Modul bei −15 °C näherungsweise: 49,5 V × 1,10 = 54,45 V
Für 24 Module: Uoc,max ≈ 24 × 54,45 V = 1.306,8 V DC
Der String bleibt in diesem vereinfachten Beispiel unter 1.500 V DC.
Das Beispiel ersetzt keine projektspezifische Berechnung nach den tatsächlichen Moduldaten und den anzuwendenden Planungsregeln.
Steckverbinder, Sicherungshalter, SPD, Schaltgeräte, Klemmen und sämtliche weiteren Komponenten des Strompfads müssen für die tatsächlich auftretende Spannung geeignet sein.
Isc, Auslegungsstrom und Rückstrom sind nicht dasselbe
Auf der Stromseite muss zwischen mehreren Größen unterschieden werden.
Der Modul-Kurzschlussstrom Isc ist eine zentrale Eingangsgröße – aber nicht automatisch die einzige Stromgröße, die für jede Komponente maßgebend ist.
Je nach Modultechnologie und Anlagenbedingungen können für Leitungen und Schutzgeräte weitere Auslegungsfaktoren beziehungsweise vom Hersteller vorgegebene Maximalwerte relevant sein.
Das ist insbesondere bei aktuellen Hochstrom- und bifazialen Modulen zu beachten.
Für die GAK-Freigabe darf deshalb nicht allein mit dem normalen Betriebsstrom Imp gerechnet werden.
Rückstrom bei parallelgeschalteten PV-Strings
Werden mehrere Strings parallel auf einen gemeinsamen MPPT-Zweig geführt, entsteht ein zusätzliches Fehlerbild. Bei einem Fehler in einem String können die übrigen parallelen Strings in diesen fehlerhaften Stromkreis einspeisen.
Damit ist nicht mehr nur der Eigenstrom des betroffenen Strings relevant.
Rechenbeispiel: drei parallele Strings
Angenommen: Isc je String = 14,5 A | Drei Strings werden parallel betrieben.
Wird ein String zum Fehlerpfad, stehen im vereinfachten Modell zwei weitere Generatorstränge als mögliche Rückstromquellen zur Verfügung.
Damit ergibt sich als erste Plausibilitätsgröße:
Ireverse ≈ 2 × 14,5 A = 29 A
Das bedeutet nicht, dass nun automatisch eine 32-A-Sicherung gewählt werden darf.
Zu prüfen sind zusätzlich:
- maximal zulässiger Rückstrom des Moduls,
- maximaler Series Fuse Rating des Moduls,
- anzuwendende Auslegungsfaktoren,
- Leitungsbelastbarkeit,
- Sicherungshalter,
- Umgebungstemperatur,
- tatsächliche Fehlerstrompfade.
Genau aus dieser Betrachtung ergibt sich, ob und wie der einzelne String geschützt werden muss.
String-Sicherungen fachgerecht dimensionieren
Die Funktion der String-Sicherung besteht nicht darin, den normalen Generatorstrom „abzusichern“ wie einen klassischen Verbraucherabgang.
Modul-Isc → Parallelzahl → möglicher Rückstrom → Modulgrenzwerte → Leitung → Sicherung → Sicherungshalter
Plus, Minus oder zweipolig absichern?
Das kann nicht pauschal aus der Stringzahl abgeleitet werden.
Die Position der Überstromschutzeinrichtung hängt unter anderem ab von:
- Erdungskonzept,
- Isolationskonzept,
- Fehlerstrompfaden,
- Wechselrichtertopologie,
- Anlagenarchitektur.
Die Ausschreibung sollte deshalb nicht nur enthalten: „mit Stringsicherungen“ sondern eindeutig:
Absicherung DC+, DC− oder beide Leiter – projektspezifisch definiert.
Erdungs- und Isolationskonzept gehört zur GAK-Auslegung
Der DC-Generator einer PV-Anlage darf nicht isoliert vom Erdungs- und Isolationskonzept betrachtet werden.
Bei ungeerdeten beziehungsweise isoliert betriebenen Generatorstromkreisen sind insbesondere mögliche Fehler gegen Erde, Isolationsüberwachung und das Verhalten beim ersten beziehungsweise weiteren Isolationsfehler relevant.
Für die GAK-Auslegung sollten deshalb mindestens folgende Punkte bekannt sein:
- Systemerdung,
- PE-/Potentialausgleichskonzept,
- Isolationsüberwachung des Wechselrichters,
- gegebenenfalls zusätzliche Isolationsüberwachung,
- zulässige Fehlerzustände,
- Auswirkungen auf Sicherungs- und Trennkonzept.
Überspannungsschutz: SPD-Auswahl folgt dem Anlagenkonzept
Ein DC-SPD wird nicht allein anhand der Kennzeichnung „Typ 1+2“ ausgewählt.
Zu berücksichtigen sind unter anderem:
- äußeres Blitzschutzsystem,
- Blitzschutzzonenkonzept,
- Trennungsabstände,
- Leitungslängen,
- Generatorstruktur,
- Ucpv,
- Schutzpegel Up,
- Ableit- bzw. Blitzstoßstrom,
- Potentialausgleich,
- Koordination mit weiteren SPD-Stufen.
SPD-Struktur und MPPT-Struktur
Auch beim Überspannungsschutz gilt:
Getrennte MPPT-Stromkreise bleiben getrennte elektrische Schutzpfade.
Die Anzahl der SPD lässt sich daher nicht sinnvoll nur aus der Gesamtzahl der Strings ableiten.
Der Stringplan muss erkennen lassen:
- welche Strings parallelgeführt werden,
- welche MPPT getrennt bleiben,
- welche Leitungswege vorhanden sind,
- an welcher Stelle die jeweilige SPD-Stufe angeordnet wird.
Schalt- und Trenntechnik bei 1.500 V DC
Ein mechanischer DC-Trennschalter ist keine beliebige Hauptschalterkomponente.
Bei Gleichstrom existiert kein natürlicher Stromnulldurchgang. Damit steigen die Anforderungen an Kontaktanordnung, Lichtbogenlöschung und Polverschaltung.
Bei der Auswahl sind deshalb mindestens zu prüfen:
- Ue,
- Ie,
- Polzahl und Polverschaltung,
- Schaltfunktion,
- Trenneignung,
- DC-Anwendung,
- gegebenenfalls Sicherungskoordination.
DC-Trennschalter ist nicht automatisch Feuerwehrschalter
Ein GAK kann einen DC-Trennschalter als:
- Wartungstrennstelle,
- Betriebsfreischaltung,
- oder fernbetätigte Trennstelle
enthalten.
Ein Feuerwehrschalter verfolgt dagegen ein definiertes Abschalt- und Auslösekonzept.
Diese beiden Funktionen sollten in Ausschreibungen nicht vermischt werden.
Thermische Auslegung: Elektrisch passend reicht nicht
Gerade bei hoch belasteten DC-Combiner-Boxen ist die thermische Betrachtung entscheidend.
Verlustleistung entsteht unter anderem in:
- Sicherungseinsätzen,
- Sicherungshaltern,
- Sperrdioden,
- Schaltern,
- Klemmen,
- Leiterbahnen beziehungsweise interner Verdrahtung,
- Monitoringelektronik.
Die Innentemperatur hängt zusätzlich ab von:
- Umgebungstemperatur,
- Sonneneinstrahlung,
- Gehäusematerial,
- Gehäusegröße,
- Packungsdichte,
- Montageart,
- Gleichzeitigkeitsfaktor,
- Verlustleistung der eingebauten Komponenten.
Planungskette
Strom → Verlustleistung → Innentemperatur → Derating → Komponentengrenze
Ein mechanisch passender Ersatz-GAK ist deshalb nicht automatisch thermisch geeignet, wenn beim Repowering der Stringstrom deutlich steigt.
Gerade in geschlossenen Outdoor-Gehäusen sollte die thermische Auslegung Teil der technischen Prüfung sein.
Schutzart und Kabeleinführung gemeinsam betrachten
Eine hohe IP-Schutzart gilt immer für das fertige System – nicht nur für das leere Gehäuse.
Kabeleinführungen, Kabelverschraubungen, Steckverbinder, Blindstopfen, Dichtungen und Montageöffnungen beeinflussen die erreichbare Schutzart.
Bei einer projektspezifischen GAK-Spezifikation sollten deshalb auch festgelegt werden:
- Einführungsrichtung,
- Anzahl Einführungen,
- Kabeldurchmesser,
- Verschraubungstyp,
- Stecksystem,
- Zugentlastung,
- Kondensatmanagement,
- Montageposition.
Leiterquerschnitt und Stromtragfähigkeit des GAK sind getrennt zu bewerten
Ein größerer Feldleitungsquerschnitt kann erforderlich sein, um:
- Spannungsfall zu reduzieren,
- Leitungslänge zu berücksichtigen,
- thermische Belastung zu reduzieren.
Er erhöht jedoch nicht automatisch den zulässigen Strom der internen GAK-Strombahn.
Das ist besonders beim Repowering relevant:
Ein vorhandenes 10-mm²-Kabel sagt nichts darüber aus, ob Sicherungshalter, Klemme oder Schaltgerät des alten GAK für den neuen Stringstrom geeignet sind.
Steckverbinder: mechanisch passend reicht nicht
Bei Bestandsanlagen ist die Anschluss- und Steckverbindertechnik eindeutig zu identifizieren.
Zu erfassen sind:
- Hersteller,
- Baureihe,
- Bemessungsspannung,
- Bemessungsstrom,
- Leiterquerschnitt,
- freigegebene Kontaktkombination.
Mechanische Steckbarkeit allein ist kein ausreichender Nachweis für die elektrische Kompatibilität.
Monitoring: Erst das Diagnoseziel definieren
Die Ausschreibungsangabe:
„GAK mit Monitoring“
ist technisch zu ungenau.
Zunächst ist festzulegen, welche Information benötigt wird:
- Einzelstringstrom,
- Sammelstrom,
- SPD-Status,
- Schaltzustand,
- Temperatur,
- Türkontakt,
- Sammelstörung,
- Modbus/SCADA-Anbindung.
Eine Einzelstringmessung ist nicht gleichbedeutend mit automatischer Fehlerklassifizierung.
Q3 trennt deshalb den klassischen kundenspezifischen GAK mit optionalem Stringmonitoring von der Super Multi Box mit erweiterten Analyse- und Fehlerdiskriminierungsfunktionen.
PV-Repowering: Den vorhandenen GAK neu bewerten
Beim Repowering verändern sich häufig Generator- oder Wechselrichterdaten, während Leitungswege und vorhandene DC-Verteilungen möglichst weiter genutzt werden sollen. Bei der GAK-Auslegung im PV-Repowering müssen die vorhandenen DC-Komponenten gegen die neuen Modul- und Wechselrichterdaten bewertet werden.
Die entscheidende Frage lautet:
Erfüllt der vorhandene GAK unter den neuen elektrischen Randbedingungen weiterhin sämtliche Anforderungen?
Ein vorhandener GAK kann mechanisch unverändert weiterverwendbar erscheinen und dennoch aufgrund geänderter Spannungs-, Strom-, Schutz- oder MPPT-Anforderungen elektrisch ungeeignet sein.
Wann sollte die DC-Seite beim Repowering neu bewertet werden?
Eine Neubewertung der DC-Infrastruktur ist insbesondere sinnvoll, wenn sich im Bestand Hinweise auf technische oder strukturelle Änderungen ergeben, beispielsweise:
- Wechselrichter werden ersetzt oder sind nicht mehr verfügbar,
- Module werden durch Typen mit abweichenden Voc-, Isc- oder Temperaturkennwerten ersetzt,
- Stringlayout oder MPPT-Zuordnung ändern sich,
- Schäden oder erhöhte Verluste in der DC-Verkabelung auftreten,
- Schutz- oder Monitoringfunktionen nachgerüstet werden,
- Ersatzteile für bestehende GAK-Komponenten nicht mehr verfügbar sind,
- zusätzliche DC-Systemkomponenten integriert werden oder sich die DC-Topologie ändert.
Neue Module
Bei einem Modultausch ändern sich möglicherweise:
- Voc,
- Isc,
- Temperaturkoeffizient,
- Series Fuse Rating,
- zulässiger Rückstrom,
- Steckverbinder,
- Stringlänge.
Dadurch können Sicherung, Sicherungshalter, interne Verdrahtung, Dioden, Schaltgeräte und SPD neu zu bewerten sein.
Besonders relevant ist der Stringstrom.
Ein GAK, der für die Bestandsmodule ausreichend dimensioniert war, ist nicht automatisch für ein modernes Hochstrommodul freigegeben.
Neuer Wechselrichter
Auch ein Wechselrichtertausch kann die komplette DC-Topologie verändern.
Zu prüfen sind insbesondere:
- Anzahl der MPPT,
- zulässiger Strom pro MPPT,
- Anzahl zulässiger Parallelstrings,
- MPPT-Spannungsfenster,
- DC-Anschlussart,
- erforderliche Trenn- oder Schutzfunktionen.
Vorhandene Kabelenden definieren nicht die zukünftige MPPT-Zuordnung.
Die neue Stringstruktur muss aus Generator- und Wechselrichterdaten neu abgeleitet werden.
Repowering-Prüfmatrix für EPCs
| Änderung | Prüfung |
|---|---|
| Modultyp | Voc, Isc, Temperaturkoeffizient |
| Stringlänge | Uoc,max und MPPT-Spannungsfenster |
| höherer Isc | gesamte interne Strombahn |
| neue Parallelzahl | Rückstrom und Sicherungen |
| Wechselrichter | MPPT-Struktur und Eingangsstrom |
| Systemspannung | alle DC-Komponenten |
| Stringleitungen | Querschnitt, Isolation, Spannungsfall |
| Steckverbinder | Typ und Herstellerfreigabe |
| Sicherungen | Strom, Spannung, Series Fuse Rating |
| SPD | Ucpv, Typ, Zustand, Schutzkonzept |
| DC-Schalter | MC4-EVO2 oder Klemmen |
| DC-Trennschalter | Ue, Ie, Schaltfunktion |
| Gehäuse | thermische Reserve |
| Monitoring | Messbereich, Protokoll, Integration |
GAK-Ersatz oder Repowering?
Diese beiden Aufgaben sollten klar getrennt werden.
Reiner Ersatz
Wenn:
- Module unverändert,
- Wechselrichter unverändert,
- Stringstruktur unverändert,
- elektrische Grenzwerte unverändert
bleiben, geht es primär um einen kompatiblen Ersatz-GAK für die bestehende Anlagenstruktur.
Q3 hat dafür bereits reale Ersatzprojekte umgesetzt, unter anderem im Solarpark Südwestpfalz. Dort stand ausdrücklich die Weiterführung der vorhandenen Stringverkabelung und Anlagenstruktur ohne unnötigen Umbau im Vordergrund.
Repowering
Ändern sich dagegen:
- Module,
- Wechselrichter,
- Stringlänge,
- Isc,
- Spannung,
- MPPT-Zuordnung
muss der GAK elektrisch neu bewertet werden.
Grundsatz: Bestand erhalten, wo er technisch passt. Neu auslegen, wo sich elektrische Grenzwerte, Topologie oder Schutzkonzept ändern.
Welche Bestandsdaten braucht der EPC?
Für eine belastbare Repowering-Bewertung sollten möglichst folgende Daten vorliegen:
| Bestand | Information |
|---|---|
| Module alt | Datenblatt |
| Module neu | Datenblatt |
| Wechselrichter alt | Datenblatt / SLD |
| Wechselrichter neu | Datenblatt |
| GAK | Typenschild, Fotos, Stromlaufplan |
| Strings | Typ, Querschnitt, Länge |
| Steckverbinder | Hersteller und Typ |
| Sicherungen | Typ, Spannung, Nennstrom |
| SPD | Typ, Ucpv, Status |
| Schalter | Hersteller, Typ, Bemessungsdaten |
| Montage | Position, Umgebung, Sonne |
| Monitoring | Schnittstellen |
| Dokumentation | Stringplan, SLD, Prüfberichte |
Fehlen Bestandspläne, sind aussagekräftige Innen- und Außenaufnahmen sowie Typenschildfotos eine gute Grundlage für die technische Bestandsaufnahme.
Vom Stringplan zur ausschreibungsfähigen GAK-Spezifikation
Generator
- Modultyp
- Voc
- Isc
- Temperaturkoeffizient Voc
- Module je String
- Uoc,max
- Anzahl Strings
MPPT-Struktur
- Anzahl MPP-Tracker
- Strings je MPPT
- Parallelstrings je MPPT
- Wechselrichtertyp
Schutzkonzept
- maximal zulässiger Rückstrom
- Series Fuse Rating
- Sicherungen DC+ / DC− / zweipolig
- gegebenenfalls Sperrdioden
- SPD-Klasse
- Ucpv
- SPD-Fernmeldung
Trenntechnik
- Trennfunktion
- Ue
- Ie
- Polverschaltung
- lokale oder Fernbetätigung
- Verriegelung
Anschluss
- Eingang Steckverbinder / Klemme
- Ausgang Steckverbinder / Klemme
- Leiterquerschnitte
- Kabeldurchmesser
- Einführungsrichtung
Mechanik
- Schutzart
- Gehäusematerial
- maximale Abmessungen
- Aufstellort
- Umgebungstemperatur
- direkte Sonneneinstrahlung
- Montageart
Monitoring
- Einzelstringmessung
- Genauigkeit / Messbereich
- Statusmeldungen
- Modbus RTU/TCP
- SCADA-Schnittstelle
Dokumentation
- Stromlaufplan
- Klemmenplan
- Stückliste
- Typenschild
- Prüfdokumentation
- FAT falls erforderlich
Beispiel einer belastbaren technischen Anfrage
Statt:
„GAK 12 Strings, bitte anbieten.“
besser:
DC Combiner für 12 PV-Strings, aufgeteilt auf 6 unabhängige MPPT mit jeweils 2 Strings. Uoc,max und Isc gemäß beigefügter Stringauslegung. Elektrische Trennung der sechs MPPT-Stromkreise beibehalten. Schutzkonzept mit projektspezifischer Stringabsicherung und DC-SPD gemäß Blitz- und Überspannungsschutzkonzept. Eingangs- und Ausgangstechnik gemäß SLD und Wechselrichteranschlüssen. Aufstellung im geschützten Außenbereich. Status-/Monitoringanforderungen gemäß I/O-Liste.
Das ist eine Spezifikation, mit der ein Hersteller technisch arbeiten kann.
Relevante Normen und Regelwerke
Je nach Funktion und konkreter Ausführung greifen mehrere Normen ineinander.
| Artikelbezeichnung | Artikelbeschreibung |
|---|---|
| IEC 62548-1 | Auslegung von PV-Generatoren einschließlich DC-Verkabelung, Schutz- und Schalttechnik sowie Erdung. |
| IEC 60269-6 | Spezifische Anforderungen an Sicherungseinsätze zum Schutz von PV-Strings und PV-Arrays bis 1.500 V DC. |
| IEC 61643-31 | Überspannungsschutzgeräte für die DC-Seite von PV-Anlagen bis 1.500 V DC. |
| IEC 60947-3 | Schalter, Trenner, Lasttrennschalter und Sicherungskombinationseinheiten bis 1.500 V DC. |
| IEC 61439-1 / -2 | Relevant für die Ausführung und Verifikation entsprechender Niederspannungs-Schaltgerätekombinationen. |
Umsetzung mit kundenspezifischer Q3 DC-Anschlusstechnik
Wenn String- und MPPT-Struktur, Uoc,max, Isc, Rückstrombedingungen sowie Schutz- und Monitoringkonzept feststehen, kann daraus die konkrete GAK-Ausführung abgeleitet werden.
Q3 entwickelt und fertigt kundenspezifische Generatoranschlusskästen für Gewerbe-, Industrie- und PV-Kraftwerksanlagen. Je nach Projekt können unter anderem Stringsicherungen, Sperrdioden, DC-Überspannungsschutz, Trenntechnik und Monitoring integriert werden.
Vollständige technische Daten und Konfigurationsmöglichkeiten:
Power Plant Repowering technisch prüfen lassen
Sie planen den Austausch von Modulen oder Wechselrichtern einer bestehenden PV-Anlage?
Für eine erste technische Prüfung benötigen wir idealerweise:
Bestands-SLD, Stringplan, Fotos und Typenschild des vorhandenen GAK sowie Datenblätter der bisherigen und neuen Module beziehungsweise Wechselrichter.
Damit kann bewertet werden, welche Teile der bestehenden DC-Infrastruktur weiterverwendet werden können und wo eine Neuauslegung erforderlich ist.
Fazit
Die technische Auslegung eines Generatoranschlusskastens beginnt nicht mit der Stringzahl.
Sie beginnt mit der Generatorarchitektur.
Stringstruktur → MPPT-Zuordnung → Uoc,max → Isc → Rückstrom → Schutzkonzept → Trenntechnik → thermische Auslegung → Anschlusstechnik → Monitoring
Beim Repowering kommt eine weitere Prüfung hinzu:
Passt die vorhandene DC-Infrastruktur auch elektrisch und thermisch zur neuen Generator- und Wechselrichterkonfiguration?
Nur wenn diese Fragen beantwortet sind, lässt sich ein GAK belastbar spezifizieren.
FAQ
Muss ein GAK nach einem Modultausch neu ausgelegt werden?
Nicht zwangsläufig vollständig, aber die bestehende Auslegung muss neu bewertet werden. Ändern sich Voc, Isc, Temperaturkoeffizient, Series Fuse Rating oder Stringlänge, können Sicherungen, Schaltgeräte, SPD, Steckverbinder und interne Verdrahtung betroffen sein.
Kann ein vorhandener GAK nach einem Wechselrichtertausch weiterverwendet werden?
Nur wenn die bestehende MPPT-Struktur, Spannungs- und Stromwerte sowie Schutz- und Anschlusskonzept zum neuen Wechselrichter passen. Eine identische Anzahl vorhandener Stringleitungen reicht als Nachweis nicht aus.
Warum reicht die Anzahl der Strings nicht zur GAK-Auslegung?
Weil dieselbe Stringzahl auf unterschiedliche MPP-Tracker verteilt sein kann. Zwölf Strings können beispielsweise 6 × 2, 4 × 3 oder 3 × 4 Strings je MPPT bedeuten. Diese Varianten erfordern unterschiedliche interne Strom- und Schutzpfade.
Ist ein größerer Kabelquerschnitt automatisch für einen höheren Stringstrom geeignet?
Der Leiter selbst kann eine höhere Stromtragfähigkeit besitzen. Der zulässige Strom des GAK wird jedoch durch den gesamten Strompfad bestimmt, einschließlich Steckverbinder, Klemmen, Sicherungshalter, Schaltgeräte und interner Verdrahtung.
Welche Rolle spielt die thermische Auslegung einer DC Combiner Box?
Verlustleistungen von Sicherungen, Dioden, Schaltgeräten und Verbindungen erhöhen die Innentemperatur. Umgebungstemperatur, Sonneneinstrahlung und Gehäusegröße können daher ein Derating einzelner Komponenten erforderlich machen.
Was ist beim Repowering mit bifazialen Modulen besonders zu prüfen?
Neben der Stringspannung ist insbesondere der maximal anzusetzende Generatorstrom zu bewerten. Der STC-Kurzschlussstrom allein kann je nach Modul und Auslegung nicht die einzige relevante Stromgröße sein. Maßgebend sind die projektspezifischen Moduldaten und Herstellerangaben.
Was unterscheidet einen GAK-Ersatz von einem Repowering?
Beim reinen Ersatz bleibt die elektrische Anlagenstruktur weitgehend erhalten. Beim Repowering ändern sich Module, Wechselrichter oder Generatorstruktur; dadurch muss die DC-Auslegung neu bewertet werden.