Technische InfosDie Planung einer Photovoltaikanlage und ihres elektrischen Netzes in einer einzigen Berechnungssoftware wird als integrierter Ansatz bezeichnet. Dieser Umfang reicht von den PV-Modulen über die AC-Verbraucher sowie Ladeinfrastruktur (EVSE/IRVE) bis hin zum Netzanschluss.
Fragmentierte Methoden zwingen Planer dazu, zwischen mehreren Tools zu wechseln. Der einheitliche Ansatz modelliert DC- und AC-Seite gleichzeitig in einer einzigen Umgebung.
Für Ingenieurbüros und Installateure verbessert dies die Zuverlässigkeit der Berechnungen und reduziert das Risiko von Nichtkonformitäten gegenüber der VDE 0100 und der DIN EN IEC 60364-1. Gleichzeitig entsteht ein technisches Referenzmodell über den gesamten Lebenszyklus der Anlage.
1. Warum der Photovoltaikmarkt einen neuen Ansatz erfordert
Der Photovoltaikmarkt wächst stark in Deutschland. Laut Strommarktbericht 2025 der Bundesnetzagentur lag die installierte PV-Leistung Ende 2025 bei rund 30,4 GW, gegenüber 20,4 GW Ende 2023, was einem Wachstum von fast 50 % in zwei Jahren entspricht. Die energiepolitischen Zielsetzungen sehen einen weiteren Ausbau auf 48 GW bis 2030 und 55 bis 80 GW bis 2035 vor.
Diese Entwicklung bringt neue technische Anforderungen mit sich:
• Zunahme von Projekten auf Gebäuden, Parkflächen und Überdachungen
• Integration von Solarstrom in bestehende elektrische Netze
• Entwicklung von Eigenverbrauchs- und Hybridanlagen
• Koexistenz mit neuen Energieverbrauchern: Ladeinfrastruktur IRVE, Speicherlösungen
Eine getrennte Auslegung von PV-Anlage und elektrischer Installation führt unter diesen Rahmenbedingungen häufig zu Inkonsistenzen. Ingenieurbüros müssen sicherstellen, dass Anlagen zuverlässig, leistungsfähig und normkonform bleiben: was eine ganzheitliche Sicht auf das Projekt bereits in der Planungsphase erfordert.
In Deutschland gelten insbesondere:
• Die Norm VDE 0100, die elektrische Niederspannungsanlagen regelt
• Die Norm DIN EN IEC 60364-1, Referenz für PV-Systeme
• Die Anschlussrichtlinien der Netzbetreiber wie VDE-AR-N 4105 / 4110
Nach dem deutschen PV-Informationsportal (DKE / VDE) ist DIN EN IEC 60364-1 das zentrale Referenzdokument für PV-Systeme. Die Herausforderung besteht daher nicht nur in der Dimensionierung der PV-Erzeugung, sondern in der Gesamtsystembetrachtung.
2. Was bedeutet integrierte PV-Dimensionierung?
Die integrierte PV-Dimensionierung beschreibt die Abbildung der gesamten elektrischen Infrastruktur einer PV-Anlage in einem einzigen Berechnungsmodell. Dazu gehören:
• PV-Module und DC-Strings
• Wechselrichter und MPPT-Eingänge
• Niederspannungsverteilungen
• Netzanschluss und Transformatoren
• Elektrische Verbraucher (Gebäude, Industrieprozesse, Ladeinfrastruktur)
Ziel ist ein konsistentes Modell, in dem Erzeugung und Verbrauch gleichzeitig analysiert werden. Jede technische Änderung: Wechsel des Wechselrichters, Leistungsanpassung, neue Verbraucher, wirkt sich unmittelbar auf alle Berechnungen aus:
• Kabelquerschnitte
• Schutzgeräte und Überspannungsschutz
• Spannungsabfälle DC und AC
• Transformatorleistung
• Leistungsflüsse im Netz
Damit unterscheidet sich dieser Ansatz grundlegend von fragmentierten Planungsmethoden.
3. Grenzen der fragmentierten Dimensionierung
In vielen PV-Projekten wird weiterhin zwischen PV-Planung und Elektroplanung getrennt gearbeitet. Dabei entstehen drei Hauptprobleme.
Die mehrfache Datenerfassung
Kabelparameter, Leistungen und technische Eigenschaften müssen mehrfach eingegeben werden. Jede Übertragung erhöht das Fehlerrisiko.
Inkonsistente technische Annahmen
Parameter wie Temperaturbedingungen, Verlegearten oder Lastannahmen unterscheiden sich zwischen den Modellen.
Komplexes Änderungsmanagemen
Wenn sich ein Wechselrichter ändert oder die PV-Leistung angepasst wird, müssen mehrere Berechnungen separat aktualisiert werden.
4. Normkonformität: kontinuierliche Prüfungen
Normen spielen eine zentrale Rolle bei der Planung von PV-Anlagen in Deutschland. Die VDE 0100 definiert die Anforderungen an elektrische Niederspannungsanlagen: Dimensionierung, Schutz und Sicherheit.
Die DIN EN IEC 60364-1ergänzt diese Anforderungen speziell für Photovoltaikanlagen und definiert:
• DC-Kabelanforderungen
• Schutz- und Trenneinrichtungen für PV-Strings
• Erdung und Potentialausgleich
• Anforderungen an Überspannungsschutz
• Zulässige Spannungsabfälle in PV-Stromkreisen
Laut DIN EN IEC 60364-1 sollte der Spannungsabfall in DC-Kreisen typischerweise unter 3 % liegen, mit einem Zielwert nahe 1 %.
In einem integrierten Modell werden diese Anforderungen kontinuierlich geprüft. Jede Änderung führt automatisch zu einer Neubewertung: Überlasten, fehlerhafte Schutzdimensionierung oder zu hohe Spannungsabfälle werden sofort erkannt.
5. Häufige Fehler in PV-Projekten
Trotz Erfahrung treten in PV-Projekten regelmäßig typische Fehler auf, meist aufgrund einer unvollständigen Systembetrachtung.
- Unzureichende Kabelquerschnitte zwischen Wechselrichtern und Verteilungen
- Falsch dimensionierte Schutzorgane im Verhältnis zu realen Kurzschlussströmen
- Zu hohe Spannungsabfälle in DC-Strecken
- Fehlende Koordination zwischen AC- und DC-Schutzsystemen
- Unzureichende Berücksichtigung weiterer elektrischer Verbraucher am Standort
Diese Probleme treten meist erst im Betrieb auf. Eine integrierte Modellierung verhindert sie bereits in der Planungsphase.
6. Struktur eines integrierten Planungsprozesses
Die Einführung eines integrierten Ansatzes basiert auf der Strukturierung der technischen Studie in einem globalen elektrischen Modell. Der Prozess erfolgt in sechs Schritten:
- Modellierung der PV-Generatoren und DC-Strings
- Integration der Wechselrichter und ihrer elektrischen Eigenschaften
- Verbindung der Wechselrichter mit dem AC-Netz des Standorts
- Netzanschluss der Gesamtanlage
- Integration der elektrischen Verbraucher (EVSE, industrielle Lasten, allgemeine Verbraucher)
- Analyse der elektrischen Flüsse in verschiedenen Betriebsszenarien, insbesondere mit elec calc GRID für Mehrquellenanlagen
Diese Methode ermöglicht die Bewertung der Anlage unter realistischen Bedingungen. Ein Industrie- oder Gewerbestandort kann sehr unterschiedliche Betriebszustände aufweisen:
• Maximale Einspeisung bei hoher PV-Produktion
• Hoher Eigenverbrauch bei gleichzeitiger Last
• Variable Lastspitzen durch Betriebsprozesse
Jede dieser Situationen beeinflusst Ströme, Schutzgeräte und Spannungsabfälle im Netz. Ein durchgängiges Modell erlaubt die gleichzeitige Analyse aller Fälle.
7. Beispiel: 500 kWp PV-Anlage im Gewerbebereich
Bei einer PV-Anlage auf einem Gewerbegebäude wird im klassischen Ansatz PV und Elektro getrennt betrachtet.
Im integrierten Ansatz wird das gesamte elektrische System simultan modelliert. Der Ingenieur kann in Echtzeit analysieren, wie sich die PV-Anlage auf folgende Elemente auswirkt:
• Die Leistung des Transformators
• Die Hauptverteilung des Gebäudes
• Die vorgeschalteten Schutzorgane
• Die Spannungsabfälle im internen Netz
Bei Änderungen der PV-Leistung oder der Eigenverbrauchsszenarien werden sämtliche Berechnungen automatisch aktualisiert.
8. Das Modell als digitaler Zwilling
Über die Planungsphase hinaus wird das durchgängige Modell zum digitalen Zwilling der Anlage. Dies ist ein entscheidender Vorteil für Betreiber über den gesamten Lebenszyklus.
Eine PV-Anlage ist nicht statisch: sie entwickelt sich weiter. Betreiber können neue Verbraucher hinzufügen: Ladeinfrastrukturen, industrielle Maschinen oder Speicherlösungen. Auch eine Erweiterung der PV-Leistung ist möglich. Jede Änderung beeinflusst das elektrische Gesamtsystem.
Mit einem digitalen Zwilling kann jede Änderung sofort simuliert werden:
• Technische Machbarkeit von Erweiterungen
• Überprüfung bestehender Schutzkonzepte
• Sicherstellung der Normkonformität bei Änderungen
Das Modell dient nicht nur der Planung, sondern auch dem Betrieb. Es ist ein lebendiges technisches Referenzsystem.
9. Produktivitäts- und Qualitätsgewinne
Für Planungsbüros und Installateure bietet der integrierte Ansatz messbare Vorteile.
Der Wegfall von Mehrfacheingaben reduziert den Zeitaufwand erheblich. Alle Projektdaten sind in einem einzigen System zentralisiert. Jede Änderung aktualisiert automatisch alle Berechnungen und Dokumente.
Technische Unterlagen werden direkt aus dem Berechnungsmodell erzeugt. Einliniendiagramme, Berechnungsberichte und Stücklisten bleiben konsistent.
Dies verbessert die Kommunikation zwischen Ingenieuren, Installateuren und Betreibern und erhöht die Nachvollziehbarkeit über den gesamten Lebenszyklus.
10. Voraussetzungen für die Umsetzung
Der integrierte Ansatz bietet erhebliche technische und organisatorische Vorteile. Er setzt jedoch zwei wesentliche Bedingungen voraus.
Zum einen ist eine Software erforderlich, die PV- und Elektroberechnung gleichzeitig unterstützt. Klassische PV-Tools decken diesen Bereich nicht vollständig ab. Zum anderen ist eine strukturierte Projektmodellierung erforderlich, damit das digitale Modell die reale Anlage korrekt abbildet.
Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, sind die Vorteile in Bezug auf Genauigkeit und Effizienz sofort sichtbar und langfristig stabil.
FAQ: Häufige Fragen zur vereinheitlichten PV-Dimensionierung
Fazit
Die steigende Komplexität moderner PV-Anlagen erfordert eine integrierte Planungsmethodik. In Deutschland bedeutet dies die gleichzeitige Anwendung von VDE 0100 und DIN EN IEC 60364-1 sowie eine vollständige Netzsicht.
Die durchgängige PV-Dimensionierung bietet eine strukturierte Antwort auf diese Herausforderungen: ein einziges Modell für das gesamte elektrische System.
elec calc SOLAR von Trace Software setzt diesen Ansatz konsequent um. Die Lösung ermöglicht die vollständige Dimensionierung von Photovoltaikanlagen und elektrischen Netzen in einem einzigen Projekt.
Die Konformität mit VDE 0100 und DIN EN IEC 60364-1 ist integriert. Der Import aus archelios PRO reduziert doppelte Arbeitsschritte.
Zertifiziert nach ELIE BT 2025 und von Prüforganisationen validiert.
Dieser Artikel wurde verfasst von :
Fabien LEROY
Produktexperte - Trace Software
Über die Bereitstellung einer stets umfassenderen Lösung zur elektrischen Berechnung hinaus möchten wir auch unsere technische und fachliche Expertise mit den Akteuren der Branche teilen, um sie bei der Dimensionierung, der Validierung und der Kohärenz der erstellten Berechnungsunterlagen zu unterstützen und so deren Genauigkeit sowie operative Relevanz zu gewährleisten.
