Das Wichtigste in Kürze
Der Generatoranschlusskasten, kurz GAK, ist das Gehäuse, in dem die Modulstränge einer Photovoltaikanlage zusammengeführt werden. Er kann Überspannungsschutz, Sicherungen und einen Trennschalter enthalten. Pflicht ist er nicht bei jeder Anlage.
- Platz in der Anlage: auf der Gleichstromseite zwischen Solarmodulen und Wechselrichter
- Überspannungsschutz an den Modulen: vom VDE empfohlen bei Gleichspannungskabeln über 10 m
- Schutzart: mindestens IP 20 innen und IP 44 außen laut Leitfaden VdS 3145
- Schutzklasse: II, also schutzisoliert
- Lasttrennschalter: auf der Gleichspannungsseite vorgeschrieben, oft im Wechselrichter eingebaut
- Prüfung: Sichtprüfung jährlich, wiederkehrende Prüfung mindestens alle 4 Jahre
Was ist ein Generatoranschlusskasten?
Ein Generatoranschlusskasten ist ein Gehäuse, in dem alle Stränge einer Photovoltaikanlage elektrisch verbunden sind. So definieren ihn die Berufsgenossenschaften in der DGUV Information 203-080. Ein Strang, englisch String, ist eine Reihe hintereinander geschalteter Solarmodule.
Der Name erklärt sich aus der Fachsprache. Die Gesamtheit der Module heißt dort Generator, weil sie den Strom erzeugt. Der Kasten ist der Punkt, an dem dieser Generator an die übrige Anlage angeschlossen wird. Im Handel heißt er auch Stringbox, PV-Box oder Combiner Box.
Der Generatoranschlusskasten sitzt auf der Gleichstromseite. Das ist der Teil der Anlage von der Solarzelle bis zu den Gleichspannungsanschlüssen des Wechselrichters. Erst der Wechselrichter macht aus dem Gleichstrom den Wechselstrom für das Haus.
So funktioniert der Generatoranschlusskasten
Der Generatoranschlusskasten erfüllt bis zu drei Aufgaben: sammeln, schützen und trennen. Laut Leitfaden VdS 3145 wird er benötigt, um einzelne Stränge zusammenzuführen, und kann Schutztechnik wie Überspannungsschutzgeräte und Strangsicherungen enthalten.
Beim Sammeln werden die Leitungen mehrerer Stränge auf gemeinsame Klemmen gelegt. Von dort führt eine Hauptleitung zum Wechselrichter. Das spart Solarkabel und schafft einen festen Ort für die Schutztechnik.
Beim Schützen geht es um Überspannungen. Ein Blitzeinschlag in der Umgebung kann in den langen Leitungsschleifen einer Solaranlage hohe Spannungen erzeugen. Der VDE nennt dafür eine Entfernung von bis zu etwa 500 m. Ein Überspannungsschutzgerät leitet solche Spitzen zur Erde ab, bevor sie Module oder Wechselrichter beschädigen.
Beim Trennen hilft der Kasten bei Wartung und Fehlersuche. Einzelne Stränge lassen sich abklemmen und getrennt messen. Mehr zum Abschalten im Notfall steht im Beitrag zur Notabschaltung.
Aufbau und Bauteile eines Generatoranschlusskastens
Ein Generatoranschlusskasten besteht aus einem schutzisolierten Gehäuse mit Klemmen und, je nach Anlage, mehreren Schutzbauteilen. Welche davon eingebaut werden, entscheidet das Schutzkonzept der Anlage.
| Bauteil | Aufgabe | Immer vorhanden? |
|---|---|---|
| Gehäuse | Schutz vor Berührung, Staub und Wasser, ausgeführt in Schutzklasse II | Ja |
| Sammelklemmen | Verbinden die Stränge mit der Hauptleitung | Ja |
| Überspannungsschutzgerät | Leitet Spannungsspitzen zur Erde ab | Nach Schutzkonzept |
| Strangsicherungen oder Schutzdioden | Schützen parallele Stränge vor Überstrom | Nur bei Bedarf |
| Lasttrennschalter | Trennt die Gleichstromseite für Wartungsarbeiten | Im Kasten oder im Wechselrichter |
| Warnhinweis | Weist darauf hin, dass Teile nach dem Trennen noch unter Spannung stehen können | Ja |
Strangsicherungen werden wichtig, sobald mehrere Stränge parallel geschaltet sind. Bei einem Fehler in einem Strang kann dann Strom aus den anderen Strängen rückwärts hineinfließen. Laut DGUV können dafür Überstromschutzorgane oder Schutzdioden in den einzelnen Strängen nötig sein. Wie sich Stränge zusammenschalten lassen, erklären die Beiträge zur Reihenschaltung und zur Parallelschaltung.
Sicherungshalter müssen fingersicher sein, wenn sie im Handbereich von Bedienelementen sitzen. Die DGUV nennt dafür die Schutzart IP 2X oder höher. Ist das nicht gegeben, gilt der Sicherungswechsel als Arbeiten unter Spannung.
Beim Gehäuse gibt es zwei Linien. Der Leitfaden VdS 3145 verlangt Schutzklasse II, also eine doppelte oder verstärkte Isolierung. Der VDE empfiehlt für Anschlusskästen und Verteiler im Blitzschutz Metallgehäuse. Beides lässt sich verbinden, die Wahl trifft der Fachbetrieb nach dem Blitzschutzkonzept.
Wann ist ein Generatoranschlusskasten nötig?
Ein Generatoranschlusskasten ist nötig, wenn Stränge zusammengeführt werden müssen oder wenn Schutztechnik nahe an den Modulen gebraucht wird. Eine allgemeine Pflicht für jede Anlage gibt es nicht. Die DGUV beschreibt Schutzeinrichtungen im Kasten ausdrücklich als nur bei Bedarf vorgesehen.
Bei vielen Hausanlagen führen ein oder zwei Stränge direkt in den Wechselrichter. Dort sind Trennschalter und oft auch ein Überspannungsschutz schon eingebaut. Ein eigener Kasten kann dann entfallen. Drei Umstände sprechen für ihn.
- Mehrere Stränge sollen vor dem Wechselrichter parallel zusammengeführt werden
- Die Gleichspannungsleitung zwischen Modulen und Wechselrichter ist länger als 10 m
- Das Gebäude hat einen äußeren Blitzschutz, in den die Anlage eingepasst werden muss
Die Grenze von 10 m stammt vom VDE. Er empfiehlt bei Gleichspannungskabeln über 10 m ein Überspannungsschutzgerät vom Typ 2 an der Verbindung zu den Modulen. Der Grund: Je länger die Leitung, desto größer die Spannung, die ein naher Blitz darin erzeugen kann. Ein Schutzgerät am Wechselrichter schützt dann die Module am anderen Ende nicht mehr sicher.
Nach DIN VDE 0100-712 ist auf der Gleichspannungsseite ein Lasttrennschalter vorzusehen, so fasst es der Leitfaden VdS 3145 zusammen. Er ist für Wartungsarbeiten am Wechselrichter vorgeschrieben und häufig im Wechselrichter eingebaut. Ein Feuerwehrschalter ist etwas anderes: eine zusätzliche Schaltstelle nahe an den Modulen, die Leitungen im Gebäude spannungsfrei schaltet.
Überspannungsschutz: Typ 1 oder Typ 2?
Welcher Überspannungsschutz in den Generatoranschlusskasten gehört, hängt vom Blitzschutz des Gebäudes ab. Der VDE unterscheidet vier Konzepte. Ein Schutzgerät vom Typ 2 fängt Überspannungen aus der Umgebung ab. Ein Gerät vom Typ 1 kann zusätzlich Teile eines Blitzstroms führen.
| Konzept | Am Wechselrichter | An der Einspeisung ins Gebäude |
|---|---|---|
| Getrenntes Blitzschutzsystem, Abstand zur Anlage eingehalten | Typ 2 vor und nach dem Wechselrichter, sofern nicht eingebaut | Typ 1 |
| Blitzschutzsystem mit der Anlage verbunden, ohne geschirmte Kabel | Typ 1 vor und nach dem Wechselrichter | Typ 1 |
| Blitzschutzsystem mit der Anlage verbunden, mit geschirmten Kabeln | Im Einzelfall zu prüfen, auch Typ 2 an beiden Kabelenden | Typ 1 |
| Kein Blitzschutzsystem | Typ 2 auf der Gleichstromseite, bei langer Wechselstromleitung auf beiden Seiten | Typ 2 |
Für das typische Einfamilienhaus ohne Blitzableiter gilt die letzte Zeile. Dort genügt ein Schutzgerät vom Typ 2. Bei einem getrennten Blitzschutzsystem nennt der VDE einen Trennungsabstand im Dachbereich von etwa 0,5 bis 1 m zwischen Blitzschutz und Solaranlage.
Eine verbreitete Sorge ist unbegründet. Eine Photovoltaikanlage auf dem Dach erhöht laut VDE die Wahrscheinlichkeit eines Blitzeinschlags nicht. Mehr zum Thema steht im Beitrag Blitzschutz für die PV-Anlage.
Viele Wechselrichter werben mit eingebautem Überspannungsschutz. Laut Leitfaden VdS 3145 erfüllen im Wechselrichter eingebaute Varistoren nicht die Anforderungen an den geforderten Überspannungsschutz. Lassen Sie sich vom Fachbetrieb schriftlich nennen, welcher Typ eingebaut ist und ob er für Ihr Gebäude genügt.
Normen und Vorschriften
Die maßgebliche Norm für die Errichtung von Photovoltaikanlagen ist die DIN VDE 0100-712. Sie gilt vom Solarmodul bis zum Netzanschlusspunkt. Für den Generatoranschlusskasten sind drei ihrer Vorgaben wichtig.
Erstens lässt die Norm auf der Gleichstromseite nur zwei Schutzmaßnahmen zu: doppelte oder verstärkte Isolierung oder Kleinspannung. Daraus folgt die Schutzklasse II für den Kasten. Zweitens enthält sie Regeln zum Überspannungs- und Blitzschutz. Drittens verlangt sie ein Hinweisschild, das auf die Photovoltaikanlage aufmerksam macht.
| Regelwerk | Regelt | Bedeutung für den Kasten |
|---|---|---|
| DIN VDE 0100-712 | Errichtung von Photovoltaikanlagen | Schutzmaßnahmen, Lasttrennschalter, Überspannungsschutz, Hinweisschild |
| DIN EN 62305-3 Beiblatt 5 | Blitz- und Überspannungsschutz für Photovoltaikanlagen | Auswahl und Ort der Schutzgeräte |
| DIN EN 61439 und DIN EN 60670-24 | Schaltgerätekombinationen und Installationsgehäuse | Bauart und Prüfung des Gehäuses |
| DIN EN 62852 | Steckverbinder für Photovoltaik | Nur genormte, zusammengehörige Stecker |
| VdS 3145 | Leitfaden der Versicherer | Schutzart, Montageort, Prüffristen |
| DGUV Information 203-080 | Montage und Instandhaltung | Arbeitssicherheit, Qualifikation, Prüfungen |
Zusammengesteckt werden dürfen nur zugehörige Steckverbinder desselben Herstellers. Das stellt die Deutsche Kommission Elektrotechnik in einem Hinweis zur DIN VDE 0100-712 klar. Das Mischen von Steckern verschiedener Hersteller hat danach eine Vielzahl von Schäden und Bränden verursacht. Die Bezeichnung als kompatibel auf der Verpackung ändert daran nichts.
Montageort und Installation
Der Generatoranschlusskasten gehört nahe an die Module und möglichst in einen trockenen Raum. Der Leitfaden VdS 3145 empfiehlt die Installation in trockenen Räumen. Im Freien darf der Kasten nicht in der direkten Sonne hängen, weil sich das Gehäuse sonst stark aufheizt.
Werte laut Leitfaden VdS 3145. Viele Gehäuse übertreffen die Mindestschutzart deutlich.
Die Installation ist Sache eines Elektrofachbetriebs. Elektrotechnische Arbeiten dürfen laut DGUV nur von Elektrofachkräften oder unter deren Leitung und Aufsicht ausgeführt werden. Auf der Gleichstromseite gilt das besonders, denn sie lässt sich nicht einfach abschalten.
Solange Licht auf die Module fällt, steht die Gleichstromseite unter Spannung. Spannungsfrei wird sie laut DGUV nur durch lichtdichtes Abdecken der Module. Steckverbindungen dürfen wegen der Gefahr eines Lichtbogens nicht unter Last getrennt werden. Auch nach dem Trennen vom Wechselrichter können Teile im Kasten noch unter Spannung stehen.
Bei der Leitungsführung zählt ein Grundsatz: keine großen Leiterschleifen. Je kleiner die Fläche zwischen Plus- und Minusleitung, desto weniger Spannung kann ein Blitz darin erzeugen. Der Potentialausgleichsleiter wird laut VdS 3145 parallel und eng an den Leitungen geführt. Das Modulgestell wird mit der Haupterdungsschiene verbunden. Den passenden Querschnitt der Hauptleitung behandelt der Beitrag zur Kabelstärke.
Praxis: Auswahl und Fragen an den Fachbetrieb
Welcher Generatoranschlusskasten passt, ergibt sich aus vier Angaben: Zahl der Stränge, Eingänge des Wechselrichters, höchste Spannung der Stränge und Blitzschutz des Gebäudes. Als Bauherr müssen Sie den Kasten nicht selbst auslegen. Sie sollten aber prüfen können, ob das Angebot schlüssig ist.
| Kriterium | Worauf es ankommt |
|---|---|
| Eingangskreise | Getrennte Kreise passend zu den Eingängen des Wechselrichters, zum Beispiel je einer für Ost und West |
| Bemessungsspannung | Mindestens so hoch wie die höchste Leerlaufspannung der Stränge an kalten Tagen |
| Überspannungsschutz | Typ 2 ohne Blitzschutzsystem, Typ 1 je nach Blitzschutzkonzept |
| Strangsicherungen | Nötig bei mehreren parallelen Strängen, je nach Rückstromfestigkeit der Module |
| Anschlusstechnik | Klemmen oder Steckverbinder, bei Steckern nur derselbe Hersteller wie am Modulkabel |
| Gehäuse | Schutzart passend zum Montageort, im Freien beständig gegen Sonnenlicht |
Mit diesen Fragen erkennen Sie, ob der Fachbetrieb ein Schutzkonzept hat:
- Ist ein eigener Generatoranschlusskasten vorgesehen, und wenn nein, warum nicht?
- Wie lang ist die Gleichspannungsleitung vom Dach zum Wechselrichter?
- Welcher Überspannungsschutz ist wo eingebaut, und welchen Typ hat er?
- Wo sitzt der Lasttrennschalter für die Gleichstromseite?
- Wird die Anlage in den vorhandenen Blitzschutz eingepasst?
- Steht der Kasten im Inbetriebnahmeprotokoll?
Ein Schaden durch Überspannung trifft meist den Wechselrichter, das teuerste Einzelteil nach den Modulen. Ob und wie er versichert ist, klärt der Beitrag zur Photovoltaik-Versicherung.
Wartung und Prüfung
Ein Generatoranschlusskasten wird zusammen mit der Anlage geprüft: jährlich per Sichtprüfung und mindestens alle 4 Jahre mit Messungen. Diese Fristen nennt der Leitfaden VdS 3145. Die DGUV nennt für die Wiederholung der Messungen ebenfalls 4 Jahre.
| Frist | Was | Wer |
|---|---|---|
| Täglich | Betriebsanzeige am Wechselrichter | Betreiber |
| Monatlich | Sichtprüfung der Modulfläche auf offensichtliche Mängel | Betreiber |
| Jährlich | Sichtprüfung der Anlage | Fachbetrieb |
| Mindestens alle 4 Jahre | Wiederkehrende Prüfung mit Messungen | Elektrofachkraft |
| Mindestens alle 5 Jahre | Blitzschutzanlage auf Gebäuden mit Photovoltaik | Fachbetrieb |
Am Kasten selbst achtet der Fachbetrieb auf vier Dinge: feste Klemmen, den Zustand des Überspannungsschutzes, intakte Sicherungen und ein dichtes Gehäuse. Viele Schutzgeräte haben eine Anzeige, die einen Defekt meldet. Ein ausgelöstes Gerät schützt nicht mehr und muss getauscht werden.
Lose Klemmen sind kein Schönheitsfehler. Der Leitfaden VdS 3145 dokumentiert einen Brandschaden durch eine lose Klemmstelle an einem Verteiler. Was sonst zur Pflege gehört, steht im Beitrag zur Wartung der Solaranlage.
Häufige Fragen zum Generatoranschlusskasten
Wann braucht man einen Generatoranschlusskasten?
Einen Generatoranschlusskasten braucht man, wenn mehrere Modulstränge zusammengeführt werden oder wenn Schutztechnik nahe an den Modulen sitzen soll. Der VDE empfiehlt bei Gleichspannungskabeln über 10 Meter Länge ein Überspannungsschutzgerät vom Typ 2 an der Verbindung zu den Modulen. Dieses Gerät sitzt üblicherweise im Generatoranschlusskasten.
Ist ein Generatoranschlusskasten Pflicht?
Eine allgemeine Pflicht für jede Photovoltaikanlage gibt es nicht. Die Berufsgenossenschaften beschreiben den Generatoranschlusskasten als Gehäuse, in dem alle Stränge elektrisch verbunden sind und das Schutzeinrichtungen nur bei Bedarf enthält. Ob er nötig ist, ergibt sich aus der Zahl der Stränge, der Leitungslänge und dem Blitzschutzkonzept.
Wo sollte der Generatoranschlusskasten montiert werden?
Der Generatoranschlusskasten sollte nahe an den Modulen und möglichst in einem trockenen Raum sitzen, zum Beispiel im Spitzboden. Bei Montage im Freien darf er laut Leitfaden VdS 3145 nicht in der direkten Sonne hängen, damit sich das Gehäuse nicht stark aufheizt.
Ist ein DC-Trennschalter Pflicht?
Ja. Nach DIN VDE 0100-712 ist auf der Gleichspannungsseite ein Lasttrennschalter vorzusehen, so fasst es der Leitfaden VdS 3145 zusammen. Er ist für Wartungsarbeiten am Wechselrichter vorgeschrieben und häufig schon im Wechselrichter eingebaut.
Welche Schutzart muss ein Generatoranschlusskasten haben?
Laut Leitfaden VdS 3145 genügt in Innenräumen mindestens die Schutzart IP 20, im Freien ist mindestens IP 44 einzuhalten. Der Kasten ist außerdem in Schutzklasse II auszuführen, also schutzisoliert. Viele Produkte übertreffen diese Mindestwerte.
Reicht der Überspannungsschutz im Wechselrichter aus?
Nicht in jedem Fall. Laut Leitfaden VdS 3145 erfüllen im Wechselrichter eingebaute Varistoren nicht die Anforderungen an den geforderten Überspannungsschutz. Ob das eingebaute Schutzgerät Ihres Wechselrichters ausreicht, hängt von seinem Typ, der Leitungslänge und dem Blitzschutzkonzept ab und gehört in die Planung des Fachbetriebs.
Wie oft muss ein Generatoranschlusskasten gewartet werden?
Der Leitfaden VdS 3145 nennt für Photovoltaikanlagen eine jährliche Sichtprüfung durch einen Fachbetrieb und mindestens alle 4 Jahre eine wiederkehrende Prüfung. Auch die Berufsgenossenschaften nennen 4 Jahre für die Wiederholung der Messungen. Der Generatoranschlusskasten wird dabei mitgeprüft.
Darf ich einen Generatoranschlusskasten selbst anschließen?
Nein. Elektrotechnische Arbeiten dürfen laut DGUV Information 203-080 nur von Elektrofachkräften oder unter deren Leitung und Aufsicht ausgeführt werden. Auf der Gleichstromseite kommt hinzu, dass die Module bei Tageslicht immer Spannung liefern und sich nur durch lichtdichtes Abdecken spannungsfrei machen lassen.
Kann ich Strings unterschiedlicher Ausrichtung in einem Generatoranschlusskasten zusammenführen?
Ja, wenn der Kasten getrennte Eingangskreise hat. Ein Oststrang und ein Weststrang werden dann getrennt zu je einem eigenen Eingang des Wechselrichters geführt. Parallel zusammengeschaltet werden sollten nur Stränge mit gleicher Ausrichtung, Neigung und Modulzahl.
Was ist der Unterschied zwischen Generatoranschlusskasten und Unterverteiler?
Der Generatoranschlusskasten sitzt auf der Gleichstromseite zwischen Solarmodulen und Wechselrichter. Ein Unterverteiler sitzt auf der Wechselstromseite und verteilt den Strom im Gebäude. Für beide gelten unterschiedliche Normen, und die Bauteile sind nicht austauschbar.
Fazit
Der Generatoranschlusskasten führt die Modulstränge zusammen und ist der Ort für Schutztechnik nahe am Dach. Nötig ist er vor allem bei mehreren parallelen Strängen, bei Gleichspannungsleitungen über 10 m und bei Gebäuden mit Blitzschutzsystem. Bei kleinen Anlagen mit kurzen Wegen übernimmt oft der Wechselrichter seine Aufgaben.
Entscheidend ist das Schutzkonzept, nicht der Kasten an sich. Fragen Sie Ihren Fachbetrieb, wo Überspannungsschutz und Lasttrennschalter sitzen und welchen Typ sie haben. Und lassen Sie die Anlage jährlich ansehen und mindestens alle 4 Jahre durchmessen.
Quellen und Methodik
Die technischen Angaben stammen aus frei zugänglichen Veröffentlichungen von VDE, Deutscher Kommission Elektrotechnik, Berufsgenossenschaften und Versicherern. Die Normen selbst sind kostenpflichtig und wurden nicht im Wortlaut ausgewertet, ihre Inhalte sind über diese Quellen wiedergegeben. Die Tabelle der Auswahlkriterien ist eine Einordnung von Solar.red. Preise und Produktnamen nennt der Beitrag bewusst nicht.
- VDE: Blitzschutz von Photovoltaik-Anlagen - Schutzkonzepte, Typ 1 und Typ 2, Grenze von 10 m, Trennungsabstand
- VdS 3145: Photovoltaikanlagen, Technischer Leitfaden der Versicherer - Schutzart, Schutzklasse, Lasttrennschalter, Montageort, Prüffristen
- DGUV Information 203-080: Montage und Instandhaltung von Photovoltaik-Anlagen - Definition, Arbeiten an der Gleichstromseite, Strangsicherungen, Prüfungen
- DKE: DIN VDE 0100-712 - Geltungsbereich und Schutzmaßnahmen auf der Gleichstromseite
- DKE: Hinweis zur Kompatibilität von Steckverbindern - nur zugehörige Stecker desselben Herstellers
Hinweis: Dieser Beitrag ersetzt keine Fachplanung. Arbeiten an der Gleichstromseite einer Photovoltaikanlage sind lebensgefährlich und gehören in die Hände einer Elektrofachkraft. Solar.red steht in keiner geschäftlichen Verbindung mit Herstellern von Generatoranschlusskästen.
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