Kabel für solare und Fahrzeuganwendungen

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Wie dick muß mein Kabel sein?

Es halten sich da die hartnäckigsten Gerüchte, manche sagen, kauf nie eine Solaranlage, bei der Kabel mit Querschnitten unter 2,5 mm² mit angeboten werden. Bei einigen Händlern sind selbst solche nicht mehr zu kriegen, es werden nur noch 4 mm² Kabel verkauft, Wie der/die Käufer/in dann damit fertig wird, diese Kabel z. B. in die vorgesehenen Anschlüsse von nahezu allen gängigen Ladereglern unter 10 A hineinzubekommen, da diese doch höchstens Platz für 2,5 mm² Kabel haben, bleibt im Dunkeln. Aber immerhin, mit dem Verkauf von dicken Kabeln läßt sich auch gut Geld verdienen. Wie dick das Kabel sein soll, läßt sich mit ein bischen Mathematik selbst ausrechnen. Unterscheiden muß man die Fälle
1.) Kabeldicke zwischen Modul dem Solarladeregler
2.) Kabeldicke zwischen Batterie und Laderegler
3.) Kabeldicke zwischen Solarladeregler und Verbrauchern
Fangen wir mit letzterem an, weil das am einfachsten ist. Angenommen, man will mit einer 12 Volt Batterie 3 Lampen a 7 Watt und 1 Fernseher a 30 Watt betreiben, und die Zuleitung der Verbraucher beträgt 8 Meter und hat einen Querschnitt von 2,5 mm². Nach der Formel
Spannungsabfall =
Strom x spezifischer Widerstand x Leitungslänge /Leitungsquerschnitt

wobei der spezifische Widerstand von Kupfer 0,017 Ohm x mm²/m ist, die Leitungslänge in Metern (hin und Rückleitung beachten!), der Querschnitt in mm², der Strom in Ampere und der Spannungsabfall in Volt gemessen wird. In unserem Beispiel ergibt sich zunächst der Strom zu
I = (3x7 +30)Watt/12Volt = 4,25 A
Als Spannungsabfall ergibt sich nach obiger Formel
U = 4,250 x 0,017 x (2 x 8) /2,5 = 0,46 Volt.
Wenn die Batterie 12 Volt hat, kommt also am Verbraucher nur noch 11,54 Volt an. Das ist alles noch im erträglichen Rahmen. Als Faustformel kann man sagen, daß der Spannungsabfall nicht deutlich über 3 % liegen sollte. Aufpassen sollte man jedoch bei der Benutzung elektronischer Vorschaltgeräte, z. B. bei Energiesparbirnen, die nur Spannungen von definiert über 10,5 Volt brauchen. Schaltet z. B. ein Solarladeregler im Tiefentladefall die Last bei Unterschreiten von 11,1 Volt ab (z. B. Solsum oder SLR 8), so kämen in unserem Beispiel noch 11,1 - 0,46 = 10,64 Volt an der Energiesparbirne an. Diesmal würde es also gerade so reichen. Es empfiehlt sich aher, direkt hinter den Tiefentladeschutz eine Verteilung zu bauen, von der dann eigene Strippen zu z. B. den spannungssensiblen Energiesparbirnen führen. Generell kann man sagen, daß für die einzelnen kleinen Verbraucher z. B. im Caravan schon 1,5 mm² dicke ausreichen, wenn diese einzeln gezogen werden. Nehmen wir als Beispiel eine 7 Watt Energiesparbirne mit 0,6 A. Dann kommen dort bei 2x4 Meter Leitungslänge im Tiefentladefall immerhin noch
11,1 V - 0,6 x 0,017 x (2x4)/1,5 = 11,05 Volt
an, also nur unmerklich weniger.

Spezialfall: Beim Anschluß eines Wechselrichters unterschätzt man häufig die notwendigen Kabelquerschnitte. Benutzt man z. B. einen 400 Watt Wechselrichter mit Spitzenleistungen von 1200 Watt und einer Effizienz von ca 90 %, so hat man bei einer Eingangsspannung von 11 Volt einen kurzzeitigen Strom von max. 120 A. Eine dafür zulässige Aderleitung des Typs FLY sollte bei geschützter Verlegung z. B. im geräumigen Kanal 16 mm² nicht unterschreiten. Beim Aderleitungstyp H07VK sollte sogar 25 mm² nicht unterschritten werden.

Kabeldicke vom Regler zur Batterie
Günstig ist es auf jeden Fall, eine dicke Zuleitung von der Batterie um Solarladeregler zu legen, diese sollte 2,5 mm² wirklich nicht unterschreiten, das Kabel sollte auch nicht sehr lang sein.

Kabeldicke vom Solarmodul zum Regler
Eigentlich gilt auch hier: weniger Kabelquerschnitt ist mehr Verlust. Diese pauschale Antwort gilt jedoch nicht für den Einsatz von Standardsolarreglern. Wer z. B. für ein 75 Wp Modul und z. B. einen Solsum 6.6 Regler eine 8 Meter lange Leitung mit einem Querschnitt von 4 mm² verkauft, will den Leuten Geld aus der Tasche ziehen, mehr nicht. Gerechtfertigt ist so eine dimensionierte Leitung allenfalls bei MPP Reglern.
Zunächst mal fallen Leistungsverluste aufgrund zu geringer Leitungsquerschnitte bei allen Reglern nur bei sehr hohen Strömen ins Gewicht, weil der Leistungsverlust in den Leitungen mit dem Quadrat der Stromstärke ansteigt. Wenn der Strom sich also verzehnfacht, verhundertfacht sich der Leistungsverlust. Da aber ein 75 Wp Modul seinen angegebenen Nennstrom von 4,4 A nur bei klarem sonnigen Wetter und wenn die Sonne im Zenit steht, erreicht, fließt also in den meisten Zeiten ein deutlich geringerer Strom. Selbst bei sehr leichter Bewökung wird kaum mehr als 0,5 A fließen.
Betrachten wir nun der Einfachheit halber zunächst einen MPP Regler, der dem Modul den Strom in seinem Leistungsmaximum entnimmt, also im MPP. Rechnet man diese beiden Fälle des total schönen und immer noch fast schönen Wetters mal durch, heißt das z. B.: Wenn bei total schönem Wetter vom Modul 17 Volt und 4,4 A zur Verfügung gestellt werden, würde bis zum Regler ein Verlust von
U = 4,4 x 0,017 x (2 x 8)/4 = 0,3 Volt entstehen, also noch 16,7 Volt ankommen. Bei fast schönem Wetter immerhin noch
17 Volt - 0,034 Volt =16,97 Volt, also mit 0,2 % fast verlustfrei. Wenn man sich überlegt, wann es hier mal so richtig schönes Wetter ist, bei dem auch entsprechende Verluste auftreten, erscheinen superdicke Kabel nur bedingt gerechtfertigt. Überhaupt nicht gerechtfertigt sind diese bei Standardreglern. dazu zunächst ein Schaubild:

Kennlinien des Moduls Atersa 75
Entscheidend für den Ladeprozeß ist hierbei nicht die MPP Spannung des Moduls, sondern die aktuelle Spannung der Batterie, die die Arbeitsspannung des Moduls vorgibt. Betrachtet man sich die Modulkennlienie, ändert sich bei der Stromabgabe des Moduls nur sehr wenig, wenn sich die Spannung im relevanten Batterieladebereich zwischen 10,5 und 14,5 Volt ändert. Das heißt, ein Modul, das im MPP Bereich von 17 Volt durchaus 4,4 Amp an einen Mpp Regler liefern würde und abzügl. Leitungsverluste somit (17 - 0,3) x 4,4 = 73,5 Watt Energie an die Batterie liefern würde, würde bei einem auf 14,5 Volt Batteriespannung laufenden Standardsolarladeregler vielleicht statt der 4,4 jetzt 4,75 Amp zur VerfÜgung stellen, allerdings würden nur noch 14,5 x 4,75 = 68,9 Watt in die Batterie gepumpt. Bei einer Batteriespannung von 11 Volt wären das sogar nur noch 11 x 4,8 = 52,8 Watt. Zunächst fällt auf, daß die Verluste allein durch das Ladeverfahren enorm sind. Dem findigen Leser wird allerdings noch was auffallen, nämlich, daß bei de letzten in grün unterlegten Teilrechnungen vergessen wurde, die Leitungsverluste mit einzubeziehen.
Stimmt! Macht aber trotzdem nichts aus! Die Begründung für den Nepp mit der Notwendigkeit der dicken Solarkabel liegt nun offen auf der Hand. Natürlich erzeugen zwar auch die 4,75 A, die durch das Kabel fließen, einen Spannungsbfall von 0,3 Volt. Aber dieser Spannungsabfall verringert ja nicht die Arbeitsspannung des Ladereglers, die von der Batterie vorgegeben wird. Vielmehr erhöht dieser Spannungsabfall, der ja an der Leitung wirksam wird, den Spannungswert, den das Modul liefern muß. Überprüfen muß man noch die eventuelle Veränderung des Stromes aufgrund dieses Spannungsabfalles, aber dann schauen wir doch einfach in der Kennlienie des Moduls nach, wieviel Strom denn nun wirklich weniger vom Modul bereitgestellt wird, wenn ich statt der 14,5 Volt nun am Modul die (in Gedanken um die Leitungsverluste kompensierten) 14,8 Volt abgreife. Der Strom ist nur ganz unmerklich geringer geworden. (Zumindest kann man mit bloßem Auge lt. Kennlinie keine konkrete Zahl zuordnen, vielleicht so geschätzt um 0,01 A). Das heißt nichts anderes, als daß der Kabelquerschnitt egal ist, solange ich die abzugreifende Spannung deutlich unterhalb der MPP-Spannung abgreife, wie das die meisten Solarladeregler tun. Aber woher kommt denn dann nun die Leistung, die bei zu dünnen Kabeln in den Kabeln verbraten wird? Ganz einfach. Das Kabel holt sich diese Leistung aus dem Modul. Das ist nämlich genau der Teil der Leistungsreserve des Moduls, auf den ein Standardregler beim Laden sowieso nicht zugreifen kann und dessen Verbrauch oder Nichtverbrauch durch das Kabel folglich egal ist

Ein Kontrollblick auf den MPP Punkt macht deutlich, daß ein MPP-Regler, der sich aufgrund der Leistungsverluste auf 16,7 Volt eingestellt hat, am Modul(das aber die 16,7 +0,3=17 Volt merkt) normalerweise 4,4 Ampere bekommt, ohne Leitungsverluste jedoch, wenn das Modul also nur 16,7 Volt bereitstellen muß, anstatt der 4,4 jetzt (sogar mit bloßem Auge erkennbar)irgendwas zwischen 4,45 A und 4,5 A bekommt, also zwischen 0,4 Watt und 0,8 Watt mehr für den Regler. Beim MPP Regler hat nämlich der Leitungsquerschnitt durchaus einen Einfluß auf die Arbeitsspannung, die sich am Regler einstellt.
Zu bemerken ist noch, daß diese Rechnung nur angenähert stimmt. Da der MPP Punkt des Moduls temperaturabhängig ist, kann sich dieser an heißen Sommertagen bei 60 Grad Modultemperatur durchaus in den Bereich von 15 Volt verschieben, das sind Spannungen, bei denen auch Standardsolarladeregler durch Leitungsverluste beeinträchtigt werden können. Aber wann passiert das schon? Quintessenz: Dicke Kabel können sich bei Mpp Reglern und langen Strecken lohnen.

verfügbare Leitungen

ArtikelBeschreibungMax zul. Stromstärke, Spannung
Solarkabel Iemmequ H07RNF 2x2,5mm²
schwere Gummischlauchleitung für Außen, und Inneneinsatz in feuchter Umgebung, UV-beständig, ölbeständig, Mantel Schwarz, Adern Litze in br und bl , -25° - +95° C, 		700 Volt,
Im Kanal 20 A,
in Luft, 25 A
Solarkabel Titanex H07RNF 2x2,5mm²
schwere Gummischlauchleitung für Außen, und Inneneinsatz in feuchter Umgebung, UV-beständig, ölbeständig, Mantel Schwarz, Adern Litze in rt und sw , -25° - +95° C, 		700 Volt,
Im Kanal 20 A,
in Luft, 25 A
Solarkabel Titanex H07RNF 1x4mm²
schwere Gummischlauchleitung für Außen, und Inneneinsatz in feuchter Umgebung, UV-beständig, ölbeständig, Mantel Schwarz, Ader Litze , -25° - +95° C, 		700 Volt,
Im Kanal 25 A,
in Luft, 30 A
Kunststoff-
schlauch-
leitung H05VV-F 2x1,5mm²		 PVC-Schlauchleitung für (auch freie) Verlegung in trockenen und feuchten Innenränen bei mittlerer mechanischer Beanspruchung, bis 70 °C, Mantel sw, Adern Litze in br und bl, Aßendurchmesser 7,2mm 500 Volt,
im Kanal 16 A,
in Luft, 20 A
Mantel-
leitung NYM-J 3x1,5mm²		 Standard Installationsmantelleitung für feste Verlegung in und auf Putz und in Kanal oder Rohr in Räen, Mantel gr, Adern fest in sw, bl, gn-gb, bis 70 °C,300/500 Volt, 2 bel. Ltgn:
im Kanal 16 A
direkt verlegt 20 A
Fahrzeug-
leitung FLYY 2x1,5mm²		 Fahrzeugflachleitung für auch ungeschützte Verlegung leichter Beanspruchung in Fahrzeugen, mit schwarzem Mantel, zwei Adern (sw und rt) Litze, 50 Volt
im Kanal 16 A
frei verlegt 20A
Fahrzeug-
leitung FLY 1,5 mm²
Bestellfarbe sw 		Fahrzeugleitung zur geschützten Verlegung in Fahrzeugen, mit verbessertem Temperaturverhalten -25 bis +90 °C, entspricht der Zertifizierung ISO 6722 Klasse A 50 Volt
16 A
Fahrzeug-
leitung FLrY 1,5 mm²
Bestellfarbe rt 		Fahrzeugleitung mit reduziereter Wanddicke zur geschützten Verlegung in Fahrzeugen, mit verbessertem Temperaturverhalten -40 bis +85 °C, entspricht der Zertifizierung ISO 6722 Klasse A 50 Volt
16 A
Fahrzeug-
leitung FLY 2,5 mm²
Bestellfarbe sw oder rt 		Fahrzeugleitung zur geschützten Verlegung in Fahrzeugen, mit verbessertem Temperaturverhalten -25 bis +90 °C, entspricht der Zertifizierung ISO 6722 Klasse A 50 Volt
25 A
Fahrzeug-
leitung FLY 4 mm²
Bestellfarbe sw oder rt 		Fahrzeugleitung zur geschützten Verlegung in Fahrzeugen, mit verbessertem Temperaturverhalten -25 bis +90 °C, entspricht der Zertifizierung ISO 6722 Klasse A 50 Volt
30 A
freie Luft- zirkulation 35 A
Fahrzeug-
leitung FLY 6 mm²
Bestellfarbe sw oder rt 		Fahrzeugleitung zur geschützten Verlegung in Fahrzeugen, mit verbessertem Temperaturverhalten -25 bis +90 °C, entspricht der Zertifizierung ISO 6722 Klasse A 50 Volt
40 A
freie Luft- zirkulation 50 A
Einzelader H07VK 1,5 mm⊃,
Bestellfarbe sw oder rt 		Einzelader als Litze zur geschützten Verlegung im Kanal oder Rohr in trockenen Räen, max 70 °C, PVC 700 Volt,
16 A
Einzelader H07VK 2,5 mm⊃,
Bestellfarbe sw oder rt 		Einzelader als Litze zur geschützten Verlegung im Kanal oder Rohr in trockenen Räen, max 70 °C, PVC 700 Volt,
700 Volt, 25 A

Die Strombelastbarkeitsangaben verstehen sich als ungefähr, sie hängen von den Umgebungsbedingungen, z. b. der Temperatur a.

Kabelverbinder(Endhülsen, Quetschkabelschuhe, Flachsteckhülsen) und Kabelmontagematerial (Verschraubungen, Klebeecken, Abzweigdosen, Kabelbinder usw.) finden Sie hier.

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