Wie wählt man einen Photovoltaik-Schaltschrank für die Außenaufstellung aus?

Ein im Außenbereich installierter Photovoltaik-Schaltschrank schützt empfindliche Geräte – oft über Jahre hinweg – unter Bedingungen, die von Standort zu Standort stark variieren. Bei einem Solarpark, einem Photovoltaikkraftwerk oder einer gewerblichen Anlage bedeutet die Auswahl eines Gehäuses allein aufgrund seiner Abmessungen oder seiner IP-Schutzart, einen Großteil des Problems außer Acht zu lassen.

UV-Strahlung, Regen, Staub, Temperaturschwankungen, Kondensation, Korrosion, mechanische Beanspruchungen: All diese Faktoren müssen gemeinsam betrachtet werden, nicht nacheinander. Der Inhalt des Schranks ist ebenso wichtig wie sein Gehäuse. Ein Solar-AC/DC-Schrank, ein Verteilerschrank oder ein Photovoltaik-Zentralschrank beherbergen weder die gleichen Geräte noch weisen sie die gleiche Wärmeableitung oder die gleichen Zugangsanforderungen auf.

Für ein Planungsbüro oder einen Installateur geht die richtige Vorgehensweise daher vom Standort und den zu schützenden Anlagen aus, bevor man sich mit dem Material, den Abmessungen, der Schutzart, der Innenausstattung und eventuellen Lösungen für das Wärmemanagement befasst.

Welchen Belastungen muss ein Photovoltaik-Schrank im Außenbereich standhalten?

Photovoltaikanlagen sind oft über lange Zeiträume den Witterungsbedingungen ausgesetzt. Ein Schrank, der mitten in einem Solarpark aufgestellt ist,

• direkte Sonneneinstrahlung;
• hohe Außentemperaturen;
• starke Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht;
• Regen und Feuchtigkeit;
• Staub;
• mechanische Stöße;
• eine korrosive Atmosphäre, je nach Standort.

Diese Anforderungen stehen manchmal im Widerspruch zueinander. Eine sehr dichte Gebäudehülle schränkt den Luftaustausch ein, während elektrische Geräte Wärme abgeben. Umgekehrt verändert der Einbau einer Belüftungsanlage die Auslegung der Gebäudehülle und muss mit dem angestrebten Schutzgrad vereinbar bleiben. Europoly geht in seinem Leitfaden zu den Schutzarten IP und IK näher auf diesen Punkt ein und weist darauf hin, dass bei einer Außeninstallation klimatische Schwankungen und Belüftungsanforderungen von vornherein berücksichtigt werden müssen.

IP65 ou IP66 : l’indice IP ne raconte pas toute l’histoire

Der IP-Index, der in der Norm IEC 60529 definiert ist, beschreibt den Schutz eines Gehäuses vor dem Eindringen von Festkörpern und Wasser. Bei einem Photovoltaik-Projekt richtet sich der erforderliche Schutzgrad nach den tatsächlichen Einsatzbedingungen der Anlage, doch die Wahl zwischen IP65 und IP66 ist nicht alles.

Dieser Schutzgrad sagt nichts über die UV-Beständigkeit, die Korrosionsbeständigkeit, den Umgang mit Kondenswasser oder das thermische Verhalten des Schranks aus. Europoly betont diesen Punkt in seinem Leitfaden zu den geltenden Normen für Polyester-Außenschränke. Die Leistungsbeschreibung sollte daher mehrere Kriterien kombinieren, anstatt nur den höchstmöglichen IP-Schutzgrad anzustreben.

Die Erwärmung im Inneren – ein oft unterschätzter Aspekt

Die Temperatur im Inneren eines Solargerätgehäuses hängt von mehreren Faktoren ab, die sich gegenseitig beeinflussen: Umgebungstemperatur, Sonneneinstrahlung, Volumen des Gehäuses, Bauweise und die von den Geräten abgegebene Wärme. Die Ermittlung dieser Wärmequellen ist der erste Schritt, bevor eine Lösung ausgewählt wird.

Dem Entwurf zufolge lassen sich mehrere Maßnahmen kombinieren: das Volumen des Schranks vergrößern, für Belüftung sorgen, isolieren, einen hellen Farbton wählen oder einen Wärmeaustausch vorsehen. Europoly beherrscht eine Sandwich-Bauweise, bei der Polyurethanschaum zwischen Verbundstoffschichten eingebettet wird. Das Ziel: Temperaturschwankungen im Inneren des Schranks abzuschwächen und die damit verbundene Kondensation zu begrenzen. Das Prinzip wird auf der Seite zu den Fertigungstechniken vonEuropoly ausführlich beschrieben.

Welche elektrischen Sicherheitsvorkehrungen sind für einen AC/DC-Solarstrom-Schaltkasten vorzusehen?

Eine Photovoltaikanlage weist besondere elektrische Eigenschaften auf, vor allem im Gleichstromteil. Daher lässt sich die Auslegung einer herkömmlichen elektrischen Anlage nicht eins zu eins übertragen.

Die Norm IEC 62548-1, die sich mit der Auslegung von Photovoltaikanlagen befasst, umfasst insbesondere die Gleichstromverkabelung, elektrische Schutzeinrichtungen, Trennvorrichtungen und die Erdung. Die konsolidierte Fassung enthält die Änderung 2025. Das Planungsbüro legt auf der Grundlage dieses Rahmens die Architektur und die Schutzmaßnahmen fest und wählt anschließend ein kompatibles Gehäuse aus.

Die Vorteile eines Polyester-Schranks der Klasse II

Glasfaserverstärktes Polyester weist eine für bestimmte elektrische Konstruktionen nützliche Eigenschaft auf: Es ist ein elektrisch isolierender Werkstoff. Die Produktreihe „Euro Medium“ von Europoly wird daher mit doppelter Isolierung der Klasse II und einem Gehäuse aus glasfaserverstärktem Polyester angeboten. Sie bietet außerdem Schutzarten nach IP55/IP65 und eine mechanische Festigkeit der Schutzklasse IK10.

Die Schutzklasse II fügt sich in das Gesamtkonzept der Anlage ein, ohne dass dabei auf die korrekte Auslegung der Schutzvorrichtungen, der Verkabelung und der Trennvorrichtungen für die Photovoltaikanlage verzichtet werden darf. Der Vorteil von Polyester liegt gerade in dieser Möglichkeit, eine isolierende Ummantelung mit anderen Eigenschaften zu kombinieren, die im Außenbereich gefragt sind.

Polyester oder Metall: Welches Material eignet sich am besten für einen Photovoltaik-Schrank?

Ein gut konzipierter und gut geschützter Metallschrank eignet sich hervorragend für zahlreiche Anwendungen. Im Außenbereich muss jedoch der Korrosionsschutz besonders im Auge behalten werden, insbesondere in feuchten, maritimen oder chemisch aggressiven Umgebungen.

Glasfaserverstärktes Polyester funktioniert anders: Es rostet nicht wie Eisenmetalle. Europoly verwendet es für seine Gehäuse, Schränke und Kabinen, die für den Einsatz im Freien und in korrosiven Umgebungen bestimmt sind, und setzt dabei verschiedene hauseigene Fertigungsverfahren ein, darunter SMC-Formguss, Kontaktformguss und RTM.

Warum die UV-Beständigkeit prüfen?

Nicht alle Polyesterformulierungen und -oberflächen sind bei längerer Sonneneinstrahlung gleich gut geeignet. Bei einer Photovoltaikanlage ist die Oberflächenbeschaffenheit des Gehäuses daher ein eigenständiger Bestandteil des Lastenhefts.

La Maxi Euro 1500 associe par exemple une construction en polyester renforcé fibre de verre à une finition Gel Coat et à un revêtement polyuréthane structuré, annoncé à forte résistance aux UV. Elle est proposée en IP65 et IK10, avec auvent anti-pluie intégré. Pour les installations plus volumineuses, la Maxi Euro 1900 reprend la même logique, avec une protection IP65/IK10 et un revêtement résistant aux UV. Elle peut atteindre des dimensions importantes et se configurer en plusieurs modules, un atout pour une armoire centrale photovoltaïque qui doit intégrer un volume conséquent.

Pourquoi les armoires Europoly conviennent-elles aux projets photovoltaïques ?

Das Interesse von Europoly an einem Solarprojekt beschränkt sich nicht nur auf das Material. Das Unternehmen bietet unter anderem maßgeschneiderte Photovoltaikschränke an, und sein Konstruktionsbüro passt Standardprodukte an oder entwickelt Lösungen, die bestimmten Anforderungen entsprechen. Eine wertvolle Kompetenz im Bereich der Photovoltaik, wo sich das Gehäuse oft an die elektrische Architektur des Projekts anpassen muss und nicht umgekehrt.

Anpassung des Schaltschranks an die einzubauenden Geräte

Bei einem AC/DC-Solar-Schaltschrank werden bei der Dimensionierung nicht nur die Geräte berücksichtigt, sondern auch deren Anordnung, Verkabelung und zukünftige Wartung. Der Euro Medium erfüllt in dieser Hinsicht mehrere Anforderungen: Durch den Verzicht auf seitliche Verstärkungen wird Platz für die Verkabelung und Ausschnitte geschaffen, zahlreiche Einsätze am Schrankboden ermöglichen die direkte Befestigung der Geräte, und die Türen sind abnehmbar und verstellbar. Sein modulares System deckt zudem eine Vielzahl von Abmessungen ab.

Für größere Volumina ermöglichen die Maxi-Euro-Baureihen den Übergang zu größeren Abmessungen unter Beibehaltung einer Polyesterkonstruktion. Europoly führt je nach Projekt auch spezifische Anpassungen durch: Bohrungen, Einsätze, Verbindungen, Farbtöne, verstärkte Wärmedämmung, Innentüren, Verstärkungen, Regale oder Befestigungssysteme.

Nützliche Erfahrungen für raue Klimabedingungen

Bei einigen Europoly-Projekten gelten ähnliche Anforderungen wie bei einem stark der Witterung ausgesetzten Solarkraftwerk. Für einen maßgefertigten Schaltschrank für den Weltraumstandort Kourou hat Europoly beispielsweise einen durch SOCOTEC-Prüfungen validierten Schutz der Schutzart IP65/IK10, eine hoch UV-beständige Beschichtung, eine helle Farbgebung zur Begrenzung der Erwärmung durch Sonneneinstrahlung, eine Belüftung der Schutzart IP65 und eine Innenisolierung aus hochdichtem Polyurethanschaum kombiniert.

Diese Konfiguration eignet sich nicht automatisch für einen Photovoltaikpark. Sie verdeutlicht jedoch, wie wichtig es ist, bei der Konzeption eines Außenschranks die Aspekte Dichtheit, UV-Strahlung, Temperatur, Belüftung und Umgebung gemeinsam zu berücksichtigen.

Checkliste vor der Aufstellung eines Photovoltaik-Schaltschranks

• Die Umgebungsbedingungen genau definieren. Einwirkung von Regen, Staub, UV-Strahlung, extremen Temperaturen, Feuchtigkeit und potenziell korrosiven Atmosphären.
• Erstellen Sie die Wärmebilanz. Die Außentemperatur allein reicht nicht aus: Man muss die Sonneneinstrahlung und die von den Geräten abgegebene Wärme hinzufügen, um festzustellen, ob eine Belüftung, eine Dämmung oder eine andere thermische Lösung erforderlich ist.
• Legen Sie die IP- und IK-Schutzarten fest. Die IP-Schutzart richtet sich nach dem Risiko des Eindringens von Wasser und Staub, die IK-Schutzart nach den mechanischen Belastungen am Standort.
• Kabelzuführungen und -abgänge planen. Kabeldurchführungen sollten bereits bei der Konzeption berücksichtigt werden, damit der Schutz des Gehäuses später nicht beeinträchtigt wird.
• Wartung vorausschauend planen. Schutzvorrichtungen, Trennvorrichtungen und andere Einrichtungen, die einen Eingriff erfordern, müssen zugänglich bleiben; das Öffnen der Türen und der verfügbare Platz vor dem Schaltschrank sind bereits im Aufstellungsplan zu berücksichtigen.
• Befestigungsart wählen. Aufstellung auf einem Sockel, Wandbefestigung oder spezielle Konstruktion, je nach Abmessungen, Gewicht der Anlage, Bodenbeschaffenheit und mechanischen Anforderungen.
• Die Entwicklung der Anlage vorwegnehmen. Eine Platzreserve erweist sich oft als nützlich, wenn die Anlage voraussichtlich erweitert wird: Es ist besser, diese bereits bei der ursprünglichen Dimensionierung zu berücksichtigen, als eine bereits dicht bebaute Anlage nachträglich anzupassen.

Europoly und Polyelec: Vom Gehäuse bis zur Photovoltaik-Verkabelung

Die Auswahl des Schaltschranks ist nur ein Teil des Projekts. Die Integration der Geräte und die Qualität der Verkabelung sind ebenso wichtig. Für Projekte, die eine umfassendere Lösung erfordern, ergänzt Polyelec das Know-how von Europoly durch Dienstleistungen im Bereich der Verkabelung von Schaltschränken und Verteilerkästen. So können Gehäuse, Anordnung der Komponenten und elektrische Integration im Rahmen eines einheitlichen Projektkonzepts abgewickelt werden.

Für Anlagen, die mehr Platz benötigen als ein Schaltschrank bietet, sind auch die Lösungen von Gensollen in Form von Kabinen und Schutzhüllen aus Polyester eine Überlegung wert.

FAQ zu Photovoltaik-Schaltschränken

Zusammenfassung

Bei der Auswahl eines Photovoltaik-Schaltschranks für den Außenbereich gilt es, ein Gleichgewicht zwischen Schutz, elektrischer Sicherheit, Wärmemanagement, Langlebigkeit und Zugänglichkeit zu finden. Die IP-Schutzart ist zwar wichtig, darf aber die übrigen Aspekte nicht in den Hintergrund drängen: UV-Strahlung, Korrosion, Temperaturschwankungen, Kondensation, Gerätevolumen und zukünftige Wartung müssen bereits in den Leistungsanforderungen berücksichtigt werden.

Mit seinen Schränken aus glasfaserverstärktem Polyester, seinen modularen und großformatigen Produktreihen, seinen Lösungen mit doppelter Isolierung und seinen Möglichkeiten zur maßgeschneiderten Fertigung unterstützt Europoly Planungsbüros und Photovoltaik-Installateure bei der Auslegung einer Gehäuselösung, die an die tatsächlichen Standortbedingungen angepasst ist. Bei der elektrischen Integration ermöglicht das Fachwissen von Polyelec einen Schritt weiter zu gehen – hin zu einer komplett ausgestatteten und verkabelten Lösung.

Planen Sie eine Photovoltaikanlage oder eine Solaranlage im Außenbereich? Teilen Sie Europoly die Abmessungen, die Ausstattung, die klimatischen Bedingungen, die gewünschte Schutzart und die Aufstellungsbedingungen mit, damit wir die am besten geeignete Schaltschrankkonfiguration ermitteln können.