„Feuer im Solarpark – Ursache ungeklärt, Schaden in Millionenhöhe“. So oder so ähnlich lauten die Schlagzeilen, wenn eine Photovoltaikanlage in Brand gerät. Wenn ein Solarpark brennt, betrifft das meist nur wenige lokale Module, da die Anlagen entsprechend geschützt verbaut sind. Doch neben den entstandenen Schäden und dem Ausfall sowie nötigen Ersatz der betroffenen Panels, stehen Betreiber meist vor einer noch größeren Herausforderung: Bleibt die Ursache ungeklärt oder ist gar bestätigt auf einen technischen Defekt zurückzuführen, stellt das die Verkabelung des gesamten Solarparks infrage. Eine mittelgroße Anlage kann gut und gerne über 5.000 Verbindungen umfassen. Diese alle einzeln zu überprüfen, ob fehlerfrei gearbeitet wurde, ist aufwändig und kostspielig. Solarparkbetreiber, aber auch Versicherungen, nehmen daher im Schadensfall die Installateure oder Projektentwickler in die Pflicht.
Wie kann ein Brand durch einen technischen Defekt an der Verkabelung entstehen?
Die Ursache für einen Brand liegt oft an fehlerhafter Installation und Wartung. Bei der Montage vor Ort werden neben den Solarmodulen auch die Kabel und Steckverbinder angeliefert. Je nach Abstand der Module untereinander sowie von den Solarpanelen über den Kabelgraben zum Wechselrichter bis hin zur Netzeinspeisung sind unterschiedliche Kabellängen notwendig. Daher werden die benötigten Kabelmeter von der Trommel entsprechend erst vor Ort abgelängt. Dann muss das Kabel von beiden Enden abisoliert und gecrimpt werden. Darauf folgen die Steckverbinder – an beiden Enden – und das Solar Patchkabel ist hergestellt. Bei diesen Arbeitsschritten, die im Freien, auf der Fläche des entstehenden Solarparks just-in-time vor der Verkabelung entstehen, können viele Fehler passieren: Beim Crimpen beispielsweise, wenn nicht alle Adern sauber im Crimpkontakt verbunden sind. Das führt zu fehlerhafter Kontaktierung und damit zu einem zu hohen Übergangswiderstand bei der Stromübertragung mit Hitzeentwicklung. Ein weiterer Fehler kann auftreten, wenn die Verbindung zwischen Kabel und Steckverbinder nicht richtig zugentlastet ist. Bei einer solchen fehlerhafter Installation kann sich die Steckverbindung lockern oder lösen, was häufig unbemerkt bleibt. Dies unterbricht den Stromfluss nicht immer. Im schlimmsten Fall entsteht deswegen ein Lichtbogen, der einen Brand auslöst
Das Problem der Montage lässt sich an der Wurzel beheben
Um diese Schwachstellen zu reduzieren oder gar auszuschließen, kommt eine ganze Reihe Innovationen aus dem Hause LAPP. „Wir haben das Steckverbinderdesign von einer Ingenieursperspektive heraus neu gedacht und dabei bereits festgestellt, dass die bisherigen Lösungen nicht ideal sind“, erklärt Michael Zahl, Managing Director der Contact GmbH Elektrische Bauelemente, einer Tochterfirma von LAPP, in der die Steckverbinder produziert werden. Beim Neudesign der Steckverbinder achteten die Ingenieure von LAPP daher zunächst auf eine bessere Haptik. Zusätzlich sorgt der neue Aufbau im Gehäuse für eine akustische Rückkopplung bei der Montage. Einmal vollständig angezogen, lässt sich das Kabel nicht mehr herausziehen.
Doch die LAPP Tüftler wussten, dass dabei die Fehleranfälligkeit eines falschen Crimps nicht behoben wird. Wie lässt sich dieses Problem lösen? „Da diese Crimps vor Ort entstehen, ohne feste Werkbank, muss jeder einzelne Arbeitsschritt mit allerhöchster Sorgfalt durchgeführt werden. Und dennoch bleiben hin und wieder einzelne Adern, die nicht vollständig im Crimp eingeschlossen sind, unbemerkt“, so Alexander Denk, Vice President Business Unit EPIC® bei LAPP. „Deshalb setzten wir gedanklich an, wie wir die Monteure vor Ort zu entlasten können. Und zwar, indem wir das Crimpen automatisieren.“
Die entsprechende Maschine wurde nach LAPP Anforderungen designt und bereits heute können Kund:innen entsprechend vorgefertigte Patchcords bestellen, in individuellen Längen von ein bis zehn Metern, mit kundenspezifischen Verpackungsgrößen und Patch-Beschriftungen. Die automatisierte Montage mit entsprechendem Protokoll garantiert fehlerfreie Patchcords. Die beiden Erfinder dieser Lösung sind zufrieden. Michael Zahl fasst die Vorteile zusammen: „Wir beheben damit die Ursache für fehlerhaft verkabelte Solarparks. Wir entlasten die Installateure vor Ort und können protokolliert die hohe Qualität der Verkabelung attestieren.“ Und Alexander Denk ergänzt: „Das bringt unseren Kunden echten Mehrwert.“
Solar Patches as-a-service von LAPP
Die automatisierte Konfektionierung ist bereits eine bahnbrechende Innovation, die es so heute auf dem Markt nur von LAPP, dem führenden Anbieter von integrierten Lösungen und Markenprodukten im Bereich der Kabel- und Verbindungstechnik, gibt. Bei dem Bau von Solarparks, also der Montage auf der freien Fläche, ist es allerdings häufig so, dass erst vor Ort durch die Abstände der Solarmodule die entsprechenden Kabellängen bestimmt werden können. Um die Vorteile der automatisierten Konfektionierung auch bei der Installation vor Ort zu ermöglichen, haben sich Alexander Denk und Michael Zahl gedacht: Wieso bringen wir die Lösung nicht zum Kunden? Gedacht, getüftelt, getan. Zukünftig werden Kund:innen diese Lösung direkt für den Montageort auf einem Anhänger beziehen können.. Die Installateure müssen statt wie bisher mühsam manuell, mit einer Handvoll nötigem Werkzeug und ohne richtige Arbeitsfläche, nun nur noch in zwei Schritten über die Maschinen die Patchkabel erstellen. Zugfestigkeits- oder Crimpfehler sind damit ausgeschlossen.
Infokasten:
LAPP bietet Kund:innen konfektionierte Solar Patchkabel in nur zwei Montageschritten.
In einem ersten Schritt erfolgt die automatisierte Crimperstellung mit Crimpkraftüberwachung.
Dann wird der Steckverbinder auf den Crimpkontakt gesetzt und über die automatische Verschraubung mit 5 N m montiert. Die Zugentlastungsprüfung dokumentiert, dass das Patchkabel fehlerfrei, manipulationssicher und wetterfest verbunden ist.
Mit der mobilen Lösung „Patchkabel as-a-service“ ist dieser Produktionsschritt nun auch vor Ort bei der Installation eines Solarparks möglich.
„Das verschafft nicht nur den Monteuren vor Ort erhebliche Arbeitserleichterung. Die Installateure oder Projektentwickler können so den Solarparkbetreibern dokumentiert bescheinigen, dass die Verkabelung korrekt ist – und hier keine Brandursache liegen kann“, so Alexander Denk. Auch für Versicherungen könnten diese Bescheinigung den Betreibern im Schadensfall nutzen, denn: „Mit den Protokollen liefert LAPP für Betreiber einen Nachweis über die verbaute Qualität und damit sozusagen eine win-win-Situation für alle Beteiligten.“