Die Auswahl der richtigen Solarkabelgröße ist ein entscheidender Aspekt beim Entwurf eines effizienten und sicheren Solarstromsystems. Ein über- oder unterdimensioniertes Solarkabel kann zu Stromverlust, Überhitzung oder sogar Systemausfall führen. Durch die richtige Berechnung der Solarkabelgröße wird sichergestellt, dass die Kabel den Strom ohne übermäßigen Spannungsabfall sicher transportieren können, während gleichzeitig Energieverluste minimiert und die Gesamteffizienz des Systems aufrechterhalten werden.
In diesem Artikel führen wir Sie durch den Prozess der Berechnung der Solarkabelgröße, einschließlich des Verständnisses der relevanten Faktoren wie Strombelastbarkeit, Spannungsabfall und Kabelwiderstand. Darüber hinaus untersuchen wir, wie Sie auf der Grundlage dieser Berechnungen und anderer wichtiger Überlegungen für ein zuverlässiges Solarstromsystem das richtige Solarkabel auswählen.
Schlüsselfaktoren, die die Größe von Solarkabeln beeinflussen
Bei der Berechnung der Solarkabelgröße müssen mehrere Schlüsselfaktoren berücksichtigt werden:
Strom (Ampere)
Spannung (Volt)
Kabellänge
Kabelmaterial
Spannungsabfall
Temperaturbewertung
Sicherheitsmargen
Lassen Sie uns jeden dieser Faktoren und ihre Rolle bei der Bestimmung der richtigen Solarkabelgröße aufschlüsseln.
Schritt 1: Bestimmen Sie den Strom (Ampere)
Der Strom in einer Solaranlage wird durch die von den Solarmodulen erzeugte Strommenge und die Spannung der Anlage bestimmt. Wenn Sie beispielsweise die Leistung (in Watt) und die Spannung (in Volt) des Solarpanels oder Systems kennen, können Sie den Strom mithilfe des Ohmschen Gesetzes berechnen:
Strom (A)=Leistung (W)/Spannung (V)
Beispiel:
Nehmen wir an, Sie verfügen über ein Solarpanel, das 300 W Leistung erzeugt, und die Systemspannung beträgt 24 V. Der Strom kann wie folgt berechnet werden:
Strom=300W/24V=12,5A
Bei einem 300-W-24-V-Solarsystem beträgt der Strom, der durch das Kabel fließt, 12,5 Ampere. Dies ist ein wichtiger Schritt, da das Solarkabel diese Strommenge ohne übermäßige Erwärmung transportieren kann.
Schritt 2: Berechnen Sie den Spannungsabfall
Unter Spannungsabfall versteht man den Spannungsabfall, der auftritt, wenn Strom durch das Kabel fließt, hauptsächlich aufgrund des Widerstands des Solarkabels. Ein übermäßiger Spannungsabfall kann die Leistung Ihres Systems beeinträchtigen, indem die Spannung, die Ihren Wechselrichter oder Ihre Batteriebank erreicht, sinkt, wodurch die Effizienz sinkt und möglicherweise empfindliche Komponenten beschädigt werden.
Eine gängige Empfehlung besteht darin, den Spannungsabfall unter 3 % zu halten, um sicherzustellen, dass die Systemleistung nicht beeinträchtigt wird. In einigen Hochleistungssystemen ist jedoch möglicherweise ein geringerer Spannungsabfall erforderlich. Daher ist es wichtig, diesen zu verstehen und zu berechnen.
So berechnen Sie den Spannungsabfall:
Spannungsabfall (V)=2×Strom×Kabellänge×Widerstand pro Meter/1000
Strom ist der durch das Kabel fließende Strom (in Ampere).
Die Kabellänge ist die einfache Länge des Kabels in Metern.
Der Widerstand pro Meter hängt vom Material und der Stärke des Kabels ab (normalerweise in Ohm pro Meter angegeben).
Beispiel:
Angenommen, Sie verwenden ein 10mm² großes Kupferkabel mit einem Widerstand von 0,0031 Ohm pro Meter. Wenn das Kabel 20 Meter lang ist (sowohl für den Plus- als auch für den Minuspol) und der Strom 12,5 A beträgt, können Sie den Spannungsabfall wie folgt berechnen:
Spannungsabfall{{0}}×12,5×20×0,0031/1000=1,55V
In diesem Fall beträgt der Spannungsabfall 1,55 V, und wenn die Systemspannung 24 V beträgt, beträgt der Spannungsabfall 6,5 % der Gesamtspannung, was über dem gewünschten Schwellenwert von 3 % liegt. In diesem Szenario müssten Sie ein größeres Kabel verwenden oder die Kabellänge reduzieren, um den Spannungsabfall zu verringern.
Schritt 3: Wählen Sie die Kabelgröße aus
Nachdem Sie den erforderlichen Strom berechnet und den Spannungsabfall abgeschätzt haben, besteht der nächste Schritt darin, die richtige Solarkabelgröße auszuwählen. Bei der Auswahl der Kabelgröße gibt es zwei Hauptüberlegungen:
Strombelastbarkeit (Strombelastbarkeit): Das Solarkabel sollte in der Lage sein, den maximal erwarteten Strom zu verarbeiten, ohne dass es zu einer Überhitzung oder Beschädigung des Kabels kommt. Wählen Sie aus Sicherheitsgründen eine Kabelgröße, die für einen höheren Strom als die maximale Last Ihres Systems ausgelegt ist.
Spannungsabfall: Die Größe des Solarkabels sollte so gewählt werden, dass der Spannungsabfall nach unten minimiert wird3%(oder eine Ebene, die Ihren Systemanforderungen entspricht). Größere Kabel haben einen geringeren Widerstand, was den Spannungsabfall verringert.
Eine allgemeine Faustregel für die Solardrahtgröße basierend auf dem Strom lautet wie folgt:
2,5 mm² Kabel: Geeignet für bis zu 15 A (üblich für kleine Systeme).
4mm² Kabel: Geeignet für bis zu 20A.
6mm² Kabel: Geeignet für bis zu 25A.
10mm² Kabel: Geeignet für bis zu 40A.
16mm² Kabel: Geeignet für bis zu 55A.
25mm² Kabel: Geeignet für bis zu 70A.
Wenn Ihre Anlage beispielsweise einen Strom von 12,5 A hat und die Kabelstrecke 20 Meter beträgt, kann ein 4 mm² oder 6 mm² Solarkabel ausreichend sein. Wenn Sie jedoch den Spannungsabfall minimieren möchten, können Sie 6 mm² statt 4 mm² wählen, um den Spannungsabfall unter den Wert zu reduzieren3%Schwelle.
Schritt 4: Berücksichtigen Sie Temperatur- und Sicherheitsmargen
Die Temperatur spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Strombelastbarkeit eines Solarkabels. Generell nimmt die Strombelastbarkeit von Kabeln mit steigender Temperatur ab. Die meisten Solarkabel sind für den Einsatz bei 90 oder 75 Grad ausgelegt. In Umgebungen mit hohen Temperaturen ist es jedoch wichtig, eine Herabsetzung der Kabelkapazität in Betracht zu ziehen.
Beispiel:
Wenn Ihr System an einem Standort betrieben wird, an dem die Umgebungstemperatur konstant über 30 Grad liegt, müssen Sie möglicherweise die Größe des Solarkabels vergrößern, um die geringere Strombelastbarkeit bei höheren Temperaturen auszugleichen.
Um die Sicherheit zu gewährleisten, empfiehlt es sich außerdem, eine Sicherheitsmarge in die Berechnung der Solarkabelgröße einzubeziehen. Normalerweise wird eine Sicherheitsmarge von 10-20 % empfohlen. Wenn Ihr System beispielsweise ein 12,5-A-Kabel erfordert, bietet die Wahl eines 6-mm²-Kabels mit einer Nennleistung von 20 A einen Sicherheitspuffer, der dazu beiträgt, dass das System langfristig zuverlässig und sicher funktioniert.
Schritt 5: Wählen Sie das richtige Kabelmaterial
Auch das Material des Solarkabels hat Einfluss auf die Größenberechnung. Die beiden am häufigsten für Solardrähte verwendeten Materialien sind:
Kupfer: Kupferkabel sind hochleitfähig und haben einen geringeren Widerstand, was bedeutet, dass sie im Vergleich zu Aluminiumkabeln bei gegebener Größe höhere Ströme übertragen können. Kupferkabel sind teurer, werden aber für die meisten Solaranlagen in Privathaushalten bevorzugt.
Aluminium: Aluminiumkabel sind weniger leitfähig und erfordern größere Abmessungen, um die gleiche Strommenge wie Kupfer zu verarbeiten. Sie werden häufig in großen kommerziellen Solaranlagen eingesetzt, bei denen die Kosten ein wesentlicher Faktor sind.
Wenn Sie Aluminiumkabel verwenden, müssen Sie diese entsprechend der geringeren Leitfähigkeit größer dimensionieren. Beispielsweise könnte für den gleichen Strom ein 8 mm² großes Aluminiumkabel erforderlich sein wie ein 6 mm² großes Kupferkabel.
Schritt 6: Berücksichtigen Sie den Typ der Kabelisolierung
Der Isolationstyp ist ein weiterer wichtiger zu berücksichtigender Faktor, da er die Nennspannung und die Umweltbeständigkeit des Solarkabels bestimmt. Die meisten Solarkabel verwenden eine XLPE-Isolierung (vernetztes Polyethylen) für den Außenbereich, weil sie Folgendes bietet:
UV-Beständigkeit
Hitzebeständigkeit (bis zu 90 Grad)
Abriebfestigkeit
Wasserbeständigkeit
Für Innen- oder Niederspannungssysteme kann eine PVC-Isolierung (Polyvinylchlorid) verwendet werden, diese ist jedoch weniger haltbar und nicht für die Einwirkung von Sonnenlicht oder extremen Temperaturen geeignet.
Stellen Sie sicher, dass das Isoliermaterial für die Installationsumgebung geeignet ist, insbesondere wenn die Kabel Sonnenlicht, Feuchtigkeit oder anderen rauen Bedingungen ausgesetzt sind.