Kabel fürs Balkonkraftwerk: Verlängerung, Solarkabel, Querschnitt

Inhalt

1. Zwei Stromkreise, zwei Kabelarten
2. Gleichstromseite: Solarkabel, Querschnitt und MC4
3. Wechselstromseite: Anschlusskabel, Stecker und Länge
4. Erdungskabel: Wann eine Erdung ein Thema ist
5. Kabel sicher verlegen: Wind, Eis und Herstellerfreigabe
6. Drei Kabel im Überblick
7. Checkliste vor dem Kauf
8. Häufige Fragen

Zwei Stromkreise, zwei Kabelarten

Ein Balkonkraftwerk besteht aus zwei Leitungsabschnitten, und beide folgen anderen Regeln. Zwischen Solarmodul und Wechselrichter fließt Gleichstrom (englisch DC). Hinter dem Wechselrichter fließt Wechselstrom (AC) mit 230 Volt in dein Hausnetz. Beide Abschnitte übertragen dieselbe Leistung, aber mit sehr unterschiedlichen Strömen. Das entscheidet, wie dick ein Kabel sein muss und wie lang es sein darf.

Ein Modul mit 500 Wp liefert rund 38 Volt und etwa 13 Ampere. Das ist unsere Beispielannahme, die genauen Werte stehen im Datenblatt deines Moduls. Der Wechselrichter gibt dagegen höchstens 800 W bei 230 Volt ab. Das sind rechnerisch gut 3,5 Ampere (800 geteilt durch 230). Niedrige Spannung bei hohem Strom bedeutet auf der Gleichstromseite höhere Verluste im Kabel. Die deutsche Wikipedia beschreibt das für Photovoltaikanlagen allgemein: Zu dünne Querschnitte oder lange Kabelstrecken mindern den Ertrag merklich.

Daraus ergibt sich eine einfache Regel: Setze den Wechselrichter möglichst nah ans Modul und überbrücke die Strecke bis zur Steckdose mit dem Wechselstromkabel. Viele Mikrowechselrichter sind laut Herstellerangaben wetterfest. Der APsystems EZ1 (Datenblatt) und der Hoymiles HMS-2000-4T (Händlerbeschreibung) nennen die Schutzart IP67. Die Verbraucherzentrale rät trotzdem, direkte Sonneneinstrahlung auf den Wechselrichter zu vermeiden. Mehr zur Technik steht im Beitrag Wechselrichter fürs Balkonkraftwerk.

Gleichstromseite: Solarkabel, Querschnitt und MC4

Welcher Querschnitt: 4 mm² oder 6 mm²?

Der Querschnitt gibt die Fläche des Kupferleiters in Quadratmillimetern an. Je größer er ist, desto geringer ist der Widerstand und desto weniger Leistung geht im Kabel verloren. Die deutsche Wikipedia beschreibt Photovoltaikmodule als meist mit MC4-Steckverbindungen für 4 bis 6 mm² ausgerüstet. Genau in dieser Spanne bewegen sich die gängigen Solarkabel.

Für kurze Strecken bis etwa zwei Meter reicht 4 mm² völlig aus. Ab fünf Metern lohnt sich der Blick auf 6 mm², wenn der Preisunterschied klein ist. Die Strombelastbarkeit ist bei diesen Strecken nicht das Problem. Die Eingänge der Wechselrichter sind auf Ströme von 12 bis 16 Ampere je Eingang (Hoymiles HMS, je nach Modell) bis 20 Ampere je Kanal (APsystems EZ1) ausgelegt. Entscheidend ist der Spannungsfall, den wir weiter unten durchrechnen.

MC4: Stecker nicht mischen, nie unter Last trennen

MC4 ist der Standardstecker für Solarmodule. Der Name geht auf den Hersteller Multi-Contact zurück, heute Stäubli, und auf den 4 Millimeter dicken Kontaktstift. Die englische Wikipedia nennt drei Regeln, die auch für dein Balkonkraftwerk gelten:

• Gleicher Typ, gleiche Marke. Stecker und Buchse sollten vom selben Typ und derselben Marke sein, um Fehlverbindungen zu vermeiden. Die Norm IEC 62548 verlangt laut Wikipedia Steckverbinder gleicher Herkunft.
• Garantie. Herstellergarantien setzen oft voraus, dass Steckverbinder mit solchen desselben Herstellers verbunden werden. Frag bei Mischungen vorher nach.
• Nicht unter Last trennen. Die Wikipedia nennt es „very important“, Steckverbinder nie unter Last zu verbinden oder zu trennen. Ziehe bei deinem Balkonkraftwerk zuerst den Schuko-Stecker, sofern die Anleitung deines Wechselrichters nichts anderes vorgibt, und trenne erst dann die Gleichstromstecker.

Ein Solarkabel „mit Solarstecker“ ist nicht automatisch mit jedem Modul steckkompatibel. Prüfe die Steckerbezeichnung im Datenblatt von Modul und Wechselrichter.

Spannungsfall: Das Rechenbeispiel

Ein Kabel hat einen Widerstand, und an ihm fällt Spannung ab. Dieser Spannungsfall wird als Wärme verschenkt. Der Widerstand berechnet sich nach der Formel R = ρ · l ÷ A, mit dem spezifischen Widerstand ρ, der Länge l und dem Querschnitt A. Für Kupfer nennt die deutsche Wikipedia 0,01721 Ohm mal Quadratmillimeter pro Meter für Reinkupfer, für Elektrolytkupfer 0,0169 bis 0,0175. Wir rechnen mit 0,0175 bei 20 Grad. Im Betrieb erwärmt sich das Kabel, der Widerstand liegt dann etwas höher. Strom fließt hin und zurück, also zählt die doppelte Länge.

Unsere Annahmen: ein Modul mit 500 Wp, 13 A bei 38,5 V, also rund 500 W. Die Tabelle zeigt, was eine Verlängerung der angegebenen Länge in jeder Ader kostet, bei voller Leistung:

Drei Dinge lassen sich ablesen. Erstens verdoppelt sich der Verlust mit der Länge, und er sinkt im gleichen Verhältnis, in dem der Querschnitt steigt. Zweitens kosten zehn Meter 4 mm² bei voller Leistung rund 15 Watt, zwanzig Meter schon fast 30 Watt. Drittens ist das ein Spitzenwert: Die Verlustleistung wächst mit dem Quadrat des Stroms. Bei halber Modulleistung, also an bewölkten Tagen oder morgens und abends, sinkt sie auf ein Viertel. Der Jahresverlust liegt deshalb deutlich unter dem Spitzenwert. Eine exakte Jahreszahl lässt sich ohne dein Standortprofil nicht angeben, es ist eine eigene Rechnung mit Annahmen und keine Herstellerangabe.

Zum Vergleich die Wechselstromseite: Bei 800 W und 230 V fließen gut 3,5 A. Mit einem Kabel von 1,5 mm², dem üblichen Mindestquerschnitt für Außenstromkreise (so nennt es ein Elektro-Ratgeber), sind zehn Meter nach gleicher Formel nur etwa 0,35 Prozent Spannungsfall, rund 2,8 Watt. Der Querschnitt dieser Anschlusskabel ist bei den Herstellern nicht immer angegeben. Auf der Wechselstromseite verlängert sich eine Strecke also weit günstiger.

Wechselstromseite: Anschlusskabel, Stecker und Länge

BC01, BC05, Field Connector, Ly01: Das Kabel muss zum Wechselrichter passen

Am Wechselrichter sitzt ein Rundstecker oder eine Buchse für das Wechselstromkabel, am anderen Ende steckt der Schuko-Stecker (alles zum Steckertyp im Beitrag Schuko oder Wieland). Die Bezeichnungen sind nicht herstellerübergreifend einheitlich:

• Hoymiles nennt für seine HMS-Reihe ein „Flex-S3 Plug and Play-Kabel“. Ein Händler führt für die HiFlow-Modelle dagegen den Betteri BC01 auf, für die HMS-Reihe einen „Field Connector“.
• Der Amazon-Titel des BC-05-Kabels in unserem Vergleich ordnet den Stecker der HMS-Serie zu. Der Titel des Marstek Saturn MI2000W nennt ein „BC05-auf-Schuko“-Kabel.
• Das Avoltik-Kabel nennt im Titel einen Ly01-Stecker für Wechselrichter mit Ly01-Buchse.
• Beim APsystems EZ1 führt das Datenblatt ein Fünf-Meter-Anschlusskabel mit Schuko-Stecker auf.

Die Zuordnung ist also nicht einheitlich. Kaufe ein Ersatz- oder Verlängerungskabel nur, wenn Typbezeichnung und Pinbelegung zum Datenblatt deines Wechselrichters passen. Ein Adapter oder ein selbst gebauter Übergang ist keine Lösung.

Schutz im Stecker: Warum du das Kabel nicht selbst bastelst

Der Schuko-Stecker am Wechselrichterkabel ist nicht dasselbe wie ein Stecker am Staubsauger. Das Kabel steht an der Steckdose unter Spannung, sobald der Wechselrichter einspeist. Deshalb verlangt die Produktnorm einen Basisschutz. Laut VDE FNN kann er durch einen modifizierten Haushaltsstecker mit Schutzumhüllung, einen internen Trennschalter oder durch eine galvanische Trennung im Wechselrichter erfüllt sein. Welcher Weg bei deinem Gerät gilt, steht im Datenblatt. Ob der Schuko-Stecker eines Zubehörkabels eine solche Schutzumhüllung hat, nennt keiner der drei Kabeltitel in unserem Vergleich (k. A.). Frag den Wechselrichterhersteller, ob das Kabel freigegeben ist, und kürze, verlängere oder tausche den Stecker nicht selbst. Die Details der Norm DIN VDE V 0126-95 haben wir nicht im Volltext ausgewertet, die VDE-Pressemitteilung und die Hinweise des VDE FNN geben nur den Rahmen vor.

Länge: so lang wie nötig, so kurz wie möglich

Die Hersteller bieten Wechselstromkabel in festen Längen an. Ein Händler listet für den Hoymiles HMS-2000-4T Kabel mit 5, 10 und 15 Metern, der Titel des BC-05-Kabels nennt Längen von 2 bis 15 Metern. Miss die Strecke vom geplanten Wechselrichter-Platz bis zur Steckdose ab, plus Reserve für Kantenradien und Befestigung, und bestelle gleich die passende Länge. Das spart einen zusätzlichen Steckübergang. Die Verbraucherzentrale rät, vor dem Kauf zu prüfen, ob die mitgelieferten Kabel für den geplanten Aufstellungsort lang genug sind.

Kabeltrommel, Verlängerungskabel und Mehrfachsteckdose

Zu Verlängerungskabeln am Balkonkraftwerk schweigen die von uns geprüften Quellen (Verbraucherzentrale, VDE FNN, Umweltbundesamt, ADAC). Klar sind dagegen zwei Verbote und ein physikalischer Zusammenhang:

• Keine Mehrfachsteckdose. Die Verbraucherzentrale nennt sie „gefährlich und laut Norm nicht gestattet“. Auch der VDE FNN schließt Mehrfach-Verteilersteckdosen aus. Das Balkonkraftwerk gehört allein in eine Steckdose.
• Kabeltrommel nur abgerollt. Bei einer aufgewickelten Leitung ist die Wärmeabgabe erschwert, so die Wikipedia. Es können Wärmestau, Überhitzung und Kabelbrand entstehen. Die zulässige Leistung ist aufgerollt geringer, die Angaben stehen auf der Trommel.
• Außenbereich. Für Außensteckdosen nennt ein Elektro-Ratgeber die Schutzart IP44 oder höher und einen Fehlerstromschutzschalter mit höchstens 30 mA.

Unsere Einordnung, die über die Quellen hinausgeht: Ein Verlängerungskabel zwischen Anschlusskabel und Steckdose ist nur eine Notlösung. Wenn du es nutzt, dann vollständig abgerollt, mit Schutzkontakt, für den Außenbereich geeignet und ohne weitere Verteiler. Die bessere Lösung ist ein Anschlusskabel in der richtigen Länge. Sollen Steckdosen montiert werden, rät die Verbraucherzentrale zur Elektrofachkraft. Auch der ADAC nennt den Elektriker, der eine Außensteckdose legt.

Steckdose prüfen

Ist der Anschluss über die Außensteckdose auf dem Balkon geplant, solltest du laut Verbraucherzentrale prüfen, ob sie Strom führt. Stecke dazu ein Haushaltsgerät wie eine Lampe ein. An fest installierten Steckdosen und Stromkreisen arbeitet nur eine Elektrofachkraft, das gilt auch, wenn du die Steckdose wechseln oder erweitern willst. Wie du das Balkonkraftwerk anschließt, erklärt der Ratgeber Balkonkraftwerk anschließen.

Erdungskabel: Wann eine Erdung ein Thema ist

Das Stichwort „Erdungskabel“ taucht häufig in Suchen auf. Die ehrliche Antwort hat zwei Teile. Zum einen ist die Quellenlage dünn. Die Verbraucherzentrale, das Umweltbundesamt, der ADAC und die VDE-Pressemitteilung zur Produktnorm nennen keine Pflicht, Solarmodule eines Balkonkraftwerks zusätzlich zu erden. Eine Norm, die das verlangt, können wir nicht zitieren. Zum anderen gibt es klar abgrenzbare Fälle, in denen Erdung oder Potentialausgleich trotzdem eine Rolle spielen. Die Tabelle ordnet sie ein.

Fazit dieser Tabelle: Ein Erdungskabel ist kein Pflichtbestandteil jedes Sets. Wo ein Hersteller eine Erdung verlangt, steht sie in der Anleitung, und der Anschluss an das Erdungssystem des Hauses gehört in Fachhand. Einen eigenen Leiter am Geländer anzuschließen und irgendwo zu erden, ersetzt weder Blitzschutz noch Potentialausgleich. Zum Blitz gibt es nur einen Hinweis: Die Hausratversicherung deckt laut ADAC Überspannungsschäden durch Blitzschläge, wenn der Vertrag die Bedingungen enthält.

Kabel sicher verlegen: Wind, Eis und Herstellerfreigabe

Ein Kabel am Balkon oder Dach ist Wind, Regen, Sonne und im Winter Eis ausgesetzt. Die Verbraucherzentrale verlangt eine sichere Befestigung der Module, die nicht durch Wind beschädigt oder gelöst werden darf. Für Kabel gilt dasselbe in klein. Befestige Leitungen mit geeigneten Halterungen, führe sie nicht über scharfe Kanten von Geländer oder Dachrand und lass keine Schlaufen frei im Wind schwingen. Verlege Plus- und Minusleiter möglichst nebeneinander, damit keine große Schleife entsteht. Die Wikipedia nennt das als Maßnahme gegen Induktion bei Blitzschlägen.

Für die Halterung der Module gilt: Nur mit Herstellerfreigabe für deine Wind- und Schneelast montieren. Beim Verlegen in Höhe, etwa am Dachrand oder auf der Leiter, gehört Absturzschutz dazu. Bei Dach und Fassade gehören Durchführungen durch die Gebäudehülle in Fachhand. Mehr dazu in den Beiträgen Balkonkraftwerk-Halterung und Balkonkraftwerk auf dem Dach. Wer das Flachkabel mit MC4-Steckern über eine Fensterdurchführung führen will, findet die Idee in der Wikipedia beschrieben.

Drei Kabel im Überblick

Die folgende Tabelle ordnet die drei Kabel ein, die wir für Gleich- und Wechselstromseite ausgewählt haben. Alle Angaben stammen aus den Angebotstiteln. Was dort fehlt, tragen wir als „k. A.“ ein. Wir haben die Kabel nicht selbst belastet oder nachgemessen. Wie wir einordnen, steht unter So vergleichen wir.

Solartronics Solarkabel 4 mm², 10 m

Der Titel nennt ein Solarkabel mit 4 mm², zehn Metern Länge und Solarsteckern an beiden Enden in Rot und Schwarz. Rot steht üblicherweise für den Pluspol, Schwarz für den Minuspol. Das Angebot passt, wenn du die Gleichstromstrecke zwischen Modul und Wechselrichter verlängern musst. Beachte unser Rechenbeispiel: Zehn Meter bedeuten bei 4 mm² rund drei Prozent Leistungsverlust bei voller Last. Nimm für die ganze Strecke lieber ein kürzeres Stück, wenn du es kannst. Der Titel sagt nicht, ob sich die zehn Meter auf jede Ader oder die gesamte Länge beziehen, und welche Steckerbauart die „Solarstecker“ sind. Frag nach, bevor du sie an Modul und Wechselrichter anschließt.

BC-05-Kabel auf Schuko, wählbare Länge

Dieses Wechselstromkabel verbindet laut Titel eine BC-05-Buchse mit einem Schuko-Stecker. Als Einsatz ist die HMS-Serie von Hoymiles genannt. Die Längen 2, 3, 5, 10 und 15 Meter sind wählbar, die Verlinkung führt zur Variante mit zehn Metern. Querschnitt und Aderfarben nennt der Titel nicht (k. A.). Das Kabel ist nur dann richtig, wenn dein Wechselrichter einen BC-05-Anschluss hat. Prüfe das im Datenblatt. Der Titel sagt außerdem nichts zur Schutzumhüllung am Stecker. Für die Norm DIN VDE V 0126-95 solltest du dir vom Hersteller bestätigen lassen, dass das Zubehörkabel mit deinem Gerät zusammen betrieben werden darf.

Avoltik Anschlusskabel 10 m mit Ly01 und Schuko

Das Avoltik-Kabel ist ein dreipoliges Wechselstromkabel mit zehn Metern Länge. Laut Titel hat es einen Ly01-Stecker und einen Schuko-Stecker und ist für Wechselrichter mit AC-Anschluss und Ly01-Buchse gedacht. Der Titel nennt es „robust“ und „doppelseitig“. Was mit „doppelseitig“ gemeint ist, sagt er nicht, denn ein Kabel mit Ly01-Stecker und Schuko-Stecker hat zwei verschiedene Enden. Lies die Produktbeschreibung genau, bevor du bestellst. Der Querschnitt ist nicht genannt (k. A.). Der Ly01-Anschluss ist nicht mit BC05 identisch, ein Tausch geht nicht.

Checkliste vor dem Kauf

1. Datenblatt von Modul und Wechselrichter bereitlegen: Steckerbezeichnung, maximale Eingangsströme, Schutzklasse.
2. Strecke abmessen: Modul bis Wechselrichter (DC) und Wechselrichter bis Steckdose (AC) getrennt.
3. DC-Strecke möglichst unter fünf Metern halten und bei mehr 6 mm² einplanen.
4. AC-Kabel in der benötigten Länge direkt kaufen statt zusammenzustecken.
5. Steckerbezeichnung abgleichen: MC4 gleichen Typs, AC-Anschluss passend zum Wechselrichter.
6. Beim Hersteller nachfragen, ob das Zubehörkabel mit deinem Gerät zusammen freigegeben ist.
7. Außensteckdose auf Funktion prüfen und bei Bedarf eine Elektrofachkraft einplanen.
8. Kabel gegen Wind und Scheuern sichern und Kanten schützen.
9. Keine Mehrfachsteckdose und keine aufgerollte Kabeltrommel nutzen.

Häufige Fragen

Welchen Querschnitt brauche ich für das Solarkabel?

Gängig sind 4 und 6 mm². Für Strecken bis etwa zwei Meter genügt 4 mm², ab fünf Metern lohnt 6 mm². Wichtiger als die Erwärmung ist der Spannungsfall: Im Rechenbeispiel kosten zehn Meter 4 mm² bei voller Leistung rund drei Prozent, mit 6 mm² rund zwei Prozent.

Wie lang darf das Kabel zwischen Modul und Wechselrichter sein?

Eine feste Grenze nennen die geprüften Quellen nicht. Je länger die Strecke, desto höher der Verlust, bei 20 Metern 4 mm² rechnerisch knapp sechs Prozent. Halte die Gleichstromstrecke kurz, setze den Wechselrichter nah ans Modul und verlängere lieber das Wechselstromkabel.

Darf ich eine Kabeltrommel oder Verlängerung am Balkonkraftwerk nutzen?

Eine Kabeltrommel nur vollständig abgerollt, denn aufgewickelt droht Wärmestau mit Brandgefahr. Mehrfachsteckdosen sind laut Verbraucherzentrale nicht gestattet. Besser ist ein Anschlusskabel in passender Länge. Nutzt du doch eine Verlängerung, dann mit Schutzkontakt, für den Außenbereich geeignet, ohne Verteiler und möglichst kurz.

Brauche ich ein Erdungskabel für das Balkonkraftwerk?

Die geprüften Quellen nennen keine Pflicht, die Module zusätzlich zu erden. Maßgeblich sind die Anleitungen von Modul und Halterung. Eine Erdung wird zum Thema, wenn der Hersteller sie verlangt oder das Haus eine Blitzschutzanlage hat. Anschlüsse an Potentialausgleich und Erdungsschiene macht nur eine Elektrofachkraft.

Kann ich MC4-Stecker verschiedener Hersteller mischen?

Davon rät die Wikipedia ab: Stecker und Buchse sollten gleichen Typs und gleicher Marke sein, die Norm IEC 62548 verlangt Steckverbinder gleicher Herkunft. Herstellergarantien setzen oft gleiche Fabrikate voraus. Gleichstromstecker niemals unter Last trennen, zuerst den Schuko-Stecker ziehen und die Herstelleranleitung beachten.

Passt jedes Schuko-Anschlusskabel an meinen Wechselrichter?

Nein. Die Anschlüsse heißen BC01, BC05, Ly01 oder Field Connector und sind nicht kompatibel. Entscheidend ist die Angabe im Datenblatt deines Wechselrichters. Frag außerdem nach, ob der Hersteller das Zubehörkabel freigibt, denn der Basisschutz im Stecker gehört zur Produktnorm. Ändere den Stecker nie selbst.