Solarkabel und MC4-Stecker: Querschnitt, Steckverbinder und Crimpen

Zwischen Solarmodulen und Wechselrichter fließt Gleichstrom, bei Hausanlagen oft mit mehreren hundert Volt. Die Kabel und Steckverbinder dafür sind eigene Bauteile mit eigenen Regeln. Diese Seite erklärt, welches Kabel passt, wie der Querschnitt die Verluste beeinflusst und worauf es bei MC4-Steckern ankommt.

Solarkabel für die Gleichstromseite tragen seit der Norm EN 50618 die Kennzeichnung H1Z2Z2-K. Laut Helukabel sind sie witterungs-, UV- und ozonbeständig, für −40 bis +90 °C ausgelegt, halogenfrei und flammwidrig (Whitepaper Solarkabel, 2023). Der Querschnitt sollte laut Helukabel üblicherweise mindestens 4 mm² betragen.

Die Solarkabel im Sortiment von Athilex sind laut Datenblatt für 1,5 kV Gleichspannung ausgelegt, haben eine Litze aus verzinntem Kupfer und werden meterweise zugeschnitten; sie stehen unter Solarkabel:

Liegt das Kabel auf oder an einer Fläche, nennt das Datenblatt weniger, beim 6-mm²-Kabel 67 bzw. 57 A. Der Mindestbiegeradius bei fester Verlegung ist das Fünffache des Kabeldurchmessers.

Die Ströme eines Modulstrangs liegen weit unter der Belastbarkeit beider Querschnitte. Entscheidend sind die Verluste: Ein Kabel hat einen elektrischen Widerstand, und an ihm geht Leistung als Wärme verloren. Je länger das Kabel und je dünner, desto mehr.

Gerechnet wird mit dem Widerstand R = Länge / (58 × Querschnitt) für Kupfer und der Verlustleistung P = R × Strom². Die Länge ist dabei Hin- und Rückleitung zusammen. Ein Beispiel: Ein Strang liegt 20 m vom Wechselrichter entfernt, es fließen 13 A.

Bei einem Strang mit 4,5 kWp sind das rund 0,6 bzw. 0,4 % der Leistung. Das ist ein Näherungswert für 20 °C; das Datenblatt der Kabel nennt etwas höhere Leiterwiderstände (4 mm²: 5,09 Ω/km, 6 mm²: 3,39 Ω/km), und im Betrieb steigen die Verluste mit der Temperatur. Bei kurzen Wegen reichen 4 mm², bei langen Wegen, etwa vom Dach in den Keller, lohnt 6 mm². Die Auslegung übernimmt der Elektrofachbetrieb.

MC4 ist ursprünglich ein Steckverbinder von Stäubli. Viele andere Hersteller bieten Stecker an, die als „MC4-kompatibel“ bezeichnet werden. Stäubli schreibt dazu in seinen Montageanleitungen: Stecker oder Buchse eines Stäubli-Steckverbinders niemals mit Buchse bzw. Stecker eines anderen Herstellers verbinden. Laut Stäubli verlieren so gesteckte Verbindungen ihre IEC- und UL-Zertifizierung. Auch die Normen zur Errichtung von PV-Anlagen, IEC 62548 und IEC 60364-7-712, verlangen, dass zusammengesteckte Stecker und Buchsen vom selben Typ und Hersteller sind.

In der Praxis heißt das: Ist am Modul ein Stäubli-MC4 oder MC4-Evo 2 verbaut, kommt auf das Kabel das Gegenstück von Stäubli. Stäubli-MC4 und Stäubli-MC4-Evo 2 lassen sich laut Stäubli miteinander stecken. Welcher Stecker am Modul sitzt, prüfen Sie vor dem Kauf am Modul oder in dessen Datenblatt.

Stäubli-Stecker gibt es für verschiedene Querschnitte und Kabeldurchmesser. Für MC4-Evo 2 nennt die Montageanleitung diese Dichteinsätze:

Den Außendurchmesser Ihres Kabels nennt dessen Datenblatt. Beim Original-MC4 gelten andere Bereiche; sie stehen in der Montageanleitung von Stäubli. Stecker und Buchsen für 4 und 6 mm² sind dieselben, 10 mm² haben eigene. Im Sortiment sind die Dichteinsätze I und II geführt; die Solarkabel mit 4 und 6 mm² (5,4 bzw. 6,2 mm) passen zu Einsatz I.

• Wer: Laut Stäubli dürfen nur eine Elektrofachkraft oder eine elektrotechnisch unterwiesene Person die Steckverbinder montieren und die Anlage in Betrieb nehmen.
• Werkzeug: Stäubli schreibt vor, nur von Stäubli freigegebene Werkzeuge zu verwenden. Dazu gehören die Crimpzange mit dem passenden Lokator, an dem die Litze beim Einführen anschlägt, der Prüfstift, mit dem Sie den Sitz des Kontakts kontrollieren, und das Montage- und Entriegelungswerkzeug.
• Abisolieren und Anziehen: Für MC4-Evo 2 nennt die Anleitung 6,0 bis 7,5 mm Abisolierlänge und ein Anzugsmoment der Kabelverschraubung von 4,0 Nm bei 4 mm² und 3,5 Nm bei 6 mm²; maßgeblich ist die Tabelle in der Anleitung für die verwendete Leitung.
• Einmal montieren: Ein Steckverbinder wird laut Stäubli nur einmal montiert und nicht nachträglich verändert.
• Nicht unter Last trennen: Steckverbinder werden spannungsfrei montiert und nicht unter Last getrennt; zum Öffnen braucht es das Entriegelungswerkzeug.

Werkzeuge und Zubehör stehen unter Werkzeug für die PV-Installation.

Mit Y-Steckern werden zwei Modulstränge parallel auf einen Eingang des Wechselrichters gelegt. Laut Stäubli dürfen solche Verteiler nicht direkt in den Anschluss am Wechselrichter gesteckt werden; dazwischen gehört eine Leitung mit Steckverbindern.

Werden mehr Stränge parallel geschaltet, kann im Fehlerfall ein Strom rückwärts durch einen Strang fließen, der größer ist, als die Module vertragen. Mehrere Modulhersteller schreiben deshalb ab drei parallelen Strängen eine Strangsicherung vor. Maßgeblich ist die Rückstrombelastbarkeit im Datenblatt Ihres Moduls. Stäubli bietet dafür Kabel mit eingebauter Sicherung an, im Sortiment mit 15 und 20 A.

Wie Module, Wechselrichter und Speicher zusammenkommen, steht unter PV-Anlage planen, welcher Wechselrichter passt, unter Hybrid-, String- oder Mikrowechselrichter: Welcher passt?.