Letzte Aktualisierung: 27.10.2020
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Brandgefahr & Brandschutz von Photovoltaikanlagen
- Photovoltaikanlagen können einen Brand auslösen, da sie elektrischen Anlagen sind. Insbesondere einzelne Defekte in stromleitenden Komponenten der Photovoltaik-Anlage können zur Ausbildung von Lichtbögen führen, die dann wiederum einen Brand der Peripherie (brennbares Material in unmittelbarer Nähe, beispielsweise Dachpappe oder Holz) oder der PV-Anlage selbst verursachen könne.
- Die Stromquellencharakteristik der Solarzellen kann einen Fehlerstrom im Vergleich zu Wechselstrom-Installationen sogar stabilisieren. Der Strom kann nur durch eine Unterbrechung des Stromkreises oder der Bestrahlung aller Module gestoppt werden. Deswegen müssen PV-Anlagen mit besonderer Sorgfalt errichtet werden.
- Photovoltaikanlagen stellen im Vergleich mit anderen technischen Anlagen kein besonders erhöhtes Brandrisiko dar. Auch für die elektrische Sicherheit gibt es ausreichend vorhandene Regeln – wichtig ist, dass sie auch eingehalten werden. Die VDE Richtlinie schreibt vor, dass eine DC-Leitung innerhalb von 15 Sekunden nach Abschalten der AC-Seite eine Spannung kleiner 120 Volt (Vdc) führt.
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0,006 Prozent der Photovoltaikanlagen verursachten bisher einen Brand mit größerem Schaden. In den letzten 20 Jahren gab es 350 Brände, an denen die Solaranlage beteiligt war, bei 120 war sie Auslöser des Brandes. In 75 Fällen war der Schaden größer, in 10 dieser Fälle brannte ein Gebäude ab.*
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Wie entstehen Brände durch Photovoltaikanlagen?
In Deutschland ist es nachweislich durch Defekte in stromleitenden Komponenten der Photovoltaik-Anlage zu einem Brand gekommen. Ausgangspunkt der Brände waren meistens Fehler bei Verkabelung und Anschlüssen.
Die wichtigsten Besonderheiten von Photovoltaikanlagen: Sie arbeiten mit Gleichstrom und man kann sie nicht einfach abschalten, denn solange Licht auf die Module fällt, produzieren sie Strom.
Wenn sich zum Beispiel eine minderwertige oder schlecht installierte Steckverbindung löst, dann unterbricht das den Stromfluss nicht immer. Es kann ein Lichtbogen entstehen, der im schlimmsten Fall direkt brandauslösend sein kann.
Entsprechend wird untersucht, wie man die Entstehung von Lichtbögen vermeiden kann. Zusätzlich wird an Detektoren gearbeitet, die frühzeitig Alarm geben, wenn auch nur ein kleiner Lichtbogen entsteht.
Wie kann man die Brandgefahr von Solaranlagen reduzieren?
In der Praxis entstanden Brände durch Photovoltaikanlagen dann, wenn unerfahrene Installationstrupps im Akkord Anlagen installieren. Werden die Solarstecker mit der Kombizange statt mit Spezialwerkzeug angebracht oder nicht kompatible Stecker verwendet, dann ist die Schwachstelle vorprogrammiert.
VDE-Richtlinie VDE-AR-E 2100-712: Solarmodule, die Licht ausgesetzt sind, produzieren auch dann hohe Spannungen in der Photovoltaikanlage, wenn diese vom Stromnetz getrennt ist. Die VDE-Richtlinie VDE-AR-E 2100-712 „Maßnahmen für den DC-Bereich einer Photovoltaikanlage zum Einhalten der elektrischen Sicherheit im Falle einer Brandbekämpfung oder einer technischen Hilfeleistung“ beschreibt bauliche und technische Maßnahmen, um Einsatzkräfte vor elektrischen Schlägen durch schadhafte Gleichstromleitungen zu schützen. Die VDE Richtlinie schreibt vor, dass eine DC-Leitung innerhalb von 15 Sekunden nach Abschalten der AC-Seite eine Spannung kleiner 120 Volt (Vdc) führt.
Daher sollten Anlagenbetreiber nicht an der fachgerechten (elektrotechnischen) Montage der Solaranlage sparen.
Neben technischen Verbesserungen sind deshalb auch Vorschriften zur Kontrolle wichtig. So kann derzeit der Installateur einer PV-Anlage sich selbst die ordnungsgemäße Ausführung bestätigen. Experten empfehlen daher, die Abnahme durch einen unabhängigen Dritten vorzuschreiben.
In der Diskussion ist auch, für private Photovoltaikanlagen eine wiederkehrende Sicherheitsprüfung vorzuschreiben, wie sie für gewerbliche Anlagen alle vier Jahre Pflicht ist.
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Wie werden brennende PV-Module gelöscht?
Ein Brand einer Photovoltaikanlage ist - wie Brände von Anlagen mit spannungsführenden Leitungen generell - schwerer zu löschen als ein „normaler“ Brand. Wie bei jeder Elektroinstallation löscht die Feuerwehr den Brand je nach Strahlart mit Wasser aus ein bis fünf Meter Abstand.
Dabei kann es vorkommen, dass die Solaranlage das Löschen eines Brandes im Haus behindert, weil das Wasser schlicht abläuft. Aus Feuerwehrsicht ist ein derartig durch Feuer beaufschlagtes Objekt jedoch meistens nicht mehr zu retten, d.h. der Schaden ist bereits weitgehend vorhanden und irreversibel, noch bevor die PV-Anlage die Löschtätigkeit behindert.
| Niederspannung | Hochspannung | |
|---|---|---|
| Sprühstrahl | 1 Meter | 5 Meter |
| Vollstrahl | 5 Meter | 10 Meter |
Entstehen beim Photovoltaik-Brand giftige Immissionen?
In Bezug auf CdTe-Module (siehe: "Dünnschicht-Solarmodul") stellt eine Ausbreitungsberechnung des Bayerischen Landesamtes für Umwelt fest, dass bei einem Brand eine ernste Gefahr für die umliegende Nachbarschaft und Allgemeinheit sicher ausgeschlossen werden kann (Berechnung von Immissionen beim Brand einer Photovoltaik-Anlage aus Cadmiumtellurid-Modulen, Bayerisches Landesamt für Umwelt, 11-2011). Für CIS-Module wird auf unabhängige Untersuchungen des jeweiligen Produkts verwiesen.
Bei waferbasierten Modulen können die Rückseitenfolien Fluorpolymere enthalten, die selbst nicht giftig sind, sich jedoch im Brandfall bei hohen Temperaturen zersetzen können. Das Bayerische Landesamt für Umwelt kommt in einer Ausarbeitung zu dem Schluss, dass beim Abbrand fluorhaltiger Kunststoffe das Gefahrenpotenzial nicht maßgeblich von Fluorwasserstoff, sondern von den anderen Brandgasen bestimmt wird (Beurteilung von Kunststoffbränden, Az: 1/7-1515-21294, Bayerisches Landesamt für Umwelt, 1995).
Gefährden PV-Anlagen die Feuerwehrleute?
Beim Brand einer Photovoltaikanlage kann die Feuerwehr durch Stromschläge gefährdet werden. Das größte Risiko für Löschkräfte entsteht bei Brandbekämpfung von innen, wenn sie Räume betreten, wo spannungsführende, angeschmorte Kabel der PV-Anlage mit Wasser bzw. der Löschkraft selbst in Kontakt kommen.
Um Feuerwehrleute darauf hinzuweisen, dass sich zB auf dem Dach des Hauses eine PV-Anlage besteht, ist es empfehlenswert, ein Feuerwehrschild für Photovoltaikanlagen auf der Seite des Gebäudes anzubringen, an dem sich die Haupt-Zufahrtsstraße befindet, über die im Brandfall die Feuerwehr anrücken würde.
Durch den sofort ersichtlichen Hinweis auf eine Solarstromanlage werden Feuerwehrleute bei einem möglichen Brand vor Gefahren, die durch die Photovoltaikanlage ausgehen kann, bereits im Vorfeld informiert und können entsprechende Schutzmaßnahmen ergreifen.
Um das Risiko einer Gefährdung der Feuerwehr weiter zu reduzieren, arbeitet die Industrie an Notschaltern, die die Module noch in Dachnähe von der herabführenden DC-Leitung über Sicherheitsrelais trennen.
Bisher ist in Deutschland noch kein Feuerwehrmann bei der Brandbekämpfung durch PV-Strom verletzt worden.*
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