Zwei Kriterien, ein Ergebnis: Spannungsfall gegen Strombelastbarkeit
In Foren steht immer wieder dieselbe Geschichte: Zwei Elektriker nennen zwei Querschnitte, der Online-Rechner nennt einen dritten, und die KI nennt einen vierten. Das liegt selten an schlechtem Handwerk. Es liegt daran, dass ein Kabel zwei voneinander unabhängige Prüfungen bestehen muss.
Die erste ist der Spannungsfall. Jeder Leiter hat Widerstand, und unter Last bleibt am Ende der Leitung weniger Spannung übrig als am Anfang. Das ist ein Komfort- und Wirkungsgradthema: Die Lampe wird dunkler, der Motor zieht mehr Strom, die Wallbox lädt langsamer. Die zweite ist die Strombelastbarkeit. Der Strom erwärmt den Leiter, und die Isolierung hält nur eine bestimmte Temperatur aus. Das ist ein Sicherheitsthema, und es endet im schlechten Fall mit einem Schmorbrand.
Beide Prüfungen liefern eine eigene Zahl, und der größere Wert gewinnt. Ein Beispiel aus der Referenzliste dieses Rechners: Eine Wallbox mit 11 kW, 15 Meter Leitungsweg, 3 Prozent zulässiger Spannungsfall. Rechnerisch reichen 0,62 mm². Auf 1,5 mm² aufgerundet wäre der Spannungsfall längst erledigt, aber 1,5 mm² im Rohr in der Wand trägt bei drei belasteten Adern nur 15 Ampere, und die Wallbox hängt an 16. Also 2,5 mm². Genau diesen Satz sagt Ihnen fast kein anderer Rechner, und genau deshalb steht er hier unter jedem Ergebnis.
Umgekehrt geht es auch. Ein Steckdosenkreis mit 16 Ampere über 25 Meter kommt bei der Strombelastbarkeit mit 1,5 mm² aus, verliert dabei aber 4,1 Prozent Spannung. Hier entscheidet der Spannungsfall und schiebt das Ergebnis auf 2,5 mm².
Wie viel Spannungsfall erlaubt ist: 0,5 Prozent bis zum Zähler, 3 Prozent dahinter
Die Zahl, gegen die gerechnet wird, ist keine Naturkonstante. Sie steht in vier verschiedenen Regelwerken, und die widersprechen sich teilweise.
Verbindlich ist nur eine davon: 0,5 Prozent zwischen Hausanschluss und Zähler, aus § 13 Absatz 4 der Niederspannungsanschlussverordnung. Das ist eine Rechtsverordnung, keine Empfehlung, und die VDE-Anwendungsregel 4100 sagt dasselbe. Für den Weg vom Zähler zum Verbrauchsmittel nennt DIN 18015-1:2020-05 für Wohngebäude 3 Prozent, formuliert aber ein „sollte“. Die DIN VDE 0100-520 in der Fassung 2013-06 unterscheidet in Anhang G zwischen 3 Prozent für Beleuchtung und 5 Prozent für übrige Verbrauchsmittel.
Der Wert, der in vielen Rechnern und Artikeln als aktueller Stand geführt wird, sind pauschal 4 Prozent. Der stammt aus dem Entwurf 2019-11, in dem Anhang G gestrichen wurde. Ob die geltende Ausgabe 2023-06 diese 4 Prozent übernommen hat, konnten wir nicht verifizieren, weil der Normtext kostenpflichtig ist. Deshalb steht dieser Wert im Rechner mit einem Warnhinweis und nicht als Voreinstellung. Was Sie dagegen getrost ignorieren können: die alte TAB-2007-Staffelung mit 0,5 / 1,0 / 1,25 / 1,5 Prozent, die bei Wikipedia und in mehreren Rechnern noch steht, ist seit TAB 2019 entfallen.
Rechnerisch wichtig: Prozentangaben beziehen sich immer auf die Netznennspannung nach DIN EN 60038, nie auf die gerade gemessene Spannung. 3 Prozent sind also 6,9 Volt bei 230 Volt und 12 Volt bei 400 Volt.
Der Leitwert κ: warum mal 56 und mal 58 gerechnet wird
In der Formel steckt der Leitwert Kappa, und dort liegt der leiseste, aber folgenreichste Unterschied zwischen den Rechnern im Netz. Die Werte, die man findet, reichen von 44,4 bis 58,2 für Kupfer.
58 ist der Werkstoffwert für geglühtes Reinkupfer bei 20 Grad, also 100 Prozent IACS. Ein fertiger Leiter erreicht das nicht: Die Höchstwiderstände nach IEC 60228 Klasse 2 entsprechen eher 54 bis 55. 56 ist der eingebürgerte Kompromiss, und damit rechnen praktisch alle deutschen Online-Rechner, dieser hier in der Voreinstellung eingeschlossen. Die oft gehörte Erklärung, 56 sei der Wert bei Betriebstemperatur, stimmt rechnerisch nicht: 56 entspricht etwa 29 Grad, bei 70 Grad läge Kappa bei 47 bis 48.
Die Norm selbst rechnet strenger. DIN VDE 0100-520 Anhang G setzt den spezifischen Widerstand bei Betriebstemperatur an, also 0,0225 Ohm·mm²/m, was einem Kappa von 44,4 entspricht. Alle üblichen Rechner liegen damit rund 21 Prozent zu günstig. Was das praktisch bedeutet, zeigt der Steckdosenkreis von oben: Mit Kappa 56 sind es 2,07 mm² und damit 2,5. Mit Kappa 44,4 sind es 2,61 mm² und damit 4. Eine ganze Querschnittsstufe, nur weil im Hintergrund eine andere Zahl steht. Deshalb ist der Leitwert hier umschaltbar und wird bei jedem Ergebnis mit ausgegeben.
Strombelastbarkeit nach Verlegeart: warum 1,5 mm² nicht immer 16 Ampere verträgt
Für die Strombelastbarkeit ist nicht die DIN VDE 0100-430 zuständig, die nur den Grundsatz Ib ≤ In ≤ Iz aufstellt, sondern DIN VDE 0298-4, für Erdverlegung DIN VDE 0276-603. Der entscheidende Punkt: Iz hängt davon ab, wie gut das Kabel seine Wärme loswird.
Bei 30 Grad Umgebungstemperatur trägt 1,5 mm² Kupfer in Verlegeart C, also direkt auf der Wand, 19,5 Ampere bei zwei belasteten Adern. In B2, im Rohr auf oder in der Wand, sind es noch 16,5. Bei drei belasteten Adern nur 15. Und in A2, im Rohr in einer wärmegedämmten Wand, sind es 13. Damit ist der Dauerstreit erklärt, ob 1,5 mm² an einen B16-Automaten darf: manchmal ja, oft knapp, und in gedämmter Wand klar nein.
Dazu kommen zwei Faktoren, die viele Rechner weglassen. Steigt die Umgebungstemperatur auf 40 Grad, bleiben 87 Prozent. Liegen drei Stromkreise gebündelt im selben Rohr, bleiben 70 Prozent. Beides zusammen macht aus 15 Ampere noch 9,1. Der Rechner oben kennt beide Faktoren, und Sie sehen am Ergebnis, wie stark sie durchschlagen.
Wallbox, Gartenhaus, Erdkabel: die drei häufigsten Fälle gerechnet
Gartenhaus über 40 Meter Erdkabel, 230 Volt, 16 Ampere. Der mit Abstand häufigste Fall in den Foren. Bei 3 Prozent ergeben sich 3,31 mm², also 4 mm². In der Praxis wird meist gleich ein NYY-J 5×4 gelegt, weil der Graben ohnehin offen ist und Drehstrom später nicht nachgerüstet werden kann. Mit dem strengen Normleitwert wären es 6 mm². Die Strombelastbarkeit im Erdreich prüft dieser Rechner bewusst nicht, weil die Werte dafür von Bodenart, Verlegetiefe und Bodenwiderstand abhängen und in keiner frei zugänglichen Quelle belastbar vorliegen.
Wallbox 22 kW über 40 Meter. 32 Ampere je Außenleiter. Der Spannungsfall verlangt 3,30 mm², also 4. Die Strombelastbarkeit sagt: 4 mm² trägt in B2 bei drei belasteten Adern 27 Ampere, das reicht nicht. Ergebnis 6 mm², dann liegt der Spannungsfall bei 1,65 Prozent. Wer strenger auf 1 Prozent auslegt, landet bei 10 mm². Ein normativer Sondergrenzwert für Wallboxen existiert nicht, in DIN VDE 0100-722 steht keiner.
Hauptleitung in Aluminium, 30 Meter, 63 Ampere, 0,5 Prozent. Hier gilt die NAV-Grenze. Mit Kappa 35 für Aluminium ergeben sich 46,8 mm², also 50. In Kupfer wären es 29,2 und damit 35 mm². Der Materialunterschied kostet eine gute Querschnittsstufe, spart aber Geld und Gewicht. Wichtig ist, dass die Klemmen für Aluminium zugelassen sind.
12 V und 24 V: was bei Wohnmobil, Boot und Batterie anders gilt
Bei Gleichstrom fällt cos φ weg, sonst bleibt die Formel gleich. Was sich ändert, ist die Größenordnung: 3 Prozent von 12 Volt sind 0,36 Volt. Eine Kühlbox mit 20 Ampere über 4 Meter braucht damit schon 10 mm², während dieselben 20 Ampere bei 230 Volt mit 1,5 mm² auskommen. Deshalb sehen Bordnetzkabel so absurd dick aus.
Zwei Fallen lauern hier. Die erste ist die Länge. Victron und die amerikanische ABYC rechnen mit der Gesamtlänge von Hin- und Rückleiter, deutsche Camper-Quellen mit der einfachen Strecke mal zwei. Beides führt zum selben Ergebnis, aber wer die Quellen mischt, halbiert seinen Querschnitt. Der Rechner oben hat dafür eine eigene Umschaltung.
Die zweite ist der Grenzwert. Für Gleichstromanlagen gibt es keine Norm, und die Quellen streuen erheblich: Victron nennt 2,5 Prozent, Campofant 2 Prozent, vanalyze 1 Prozent für Hauptkabel und 3 Prozent für Abzweige, ABYC E-11 nennt 3 Prozent für essenzielle und 10 Prozent für unkritische Verbraucher. Wer Ihnen eine einzige Zahl als „die Vorschrift“ verkauft, hat sich das ausgedacht. Bei kurzen Batteriekabeln geben Hersteller den Spannungsfall ohnehin oft absolut vor, etwa 0,5 Volt für den Wechselrichteranschluss. Dann entscheidet fast immer die Strombelastbarkeit: 100 Ampere über 2 Meter verlangen rechnerisch 14,3 mm², aber 16 mm² trägt frei in Luft nur 94 Ampere. Also 25 mm².
Kupfer oder Aluminium, und wann sich der dickere Querschnitt rechnet
Aluminium leitet schlechter als Kupfer, Kappa 35 gegen 56, braucht also rund 60 Prozent mehr Querschnitt für dieselbe Leistung. Dafür ist es deutlich leichter und in großen Querschnitten spürbar billiger, weshalb Hausanschluss- und Hauptleitungen häufig in Aluminium liegen. Zu beachten sind eigene, für Aluminium zugelassene Klemmen und ein Mindestquerschnitt, der in der Praxis bei 16 mm² beginnt.
Die Frage, ob sich eine Stufe mehr lohnt, lässt sich rechnen. Der Rechner gibt die Verlustleistung bei Volllast aus. Der Steckdosenkreis von oben verheizt mit 2,5 mm² rund 91 Watt, mit 4 mm² nur noch 57. Bei einer Leitung, die selten unter Volllast steht, ist das Kleingeld. Bei einer Wallbox, die jede Nacht mehrere Stunden mit 11 kW lädt, sind 40 Watt Differenz über zehn Jahre eine dreistellige Summe, und das Kabel liegt so oder so unzugänglich in der Wand. Die Faustregel der Praxis lautet deshalb: Beim Neubau lieber eine Stufe größer, beim Nachrüsten genau rechnen.
Eine Grenze hat dieser Rechner: Ab etwa 35 bis 50 mm² wird der induktive Anteil der Leitung spürbar, und die hier benutzte Formel lässt die Reaktanz weg. Bei cos φ 0,8 liegt der tatsächliche Spannungsfall bei 50 mm² rund 13 Prozent und bei 95 mm² rund 25 Prozent über dem berechneten Wert. In dieser Größenordnung gehört die Auslegung ohnehin in die Hand eines Fachplaners.