Brandgefahr & Brandschutz von Photovoltaikanlagen

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, können Notschalter eingesetzt werden, die die Module noch in Dachnähe von der herabführenden DC-Leitung über Sicherheitsrelais trennen.

Damit sich ein Gebäudebrand nicht auf andere Gebäude oder Gebäudeteile ausbreitet, dürfen PV-Anlagen die Schutzfunktion von Dächern und Brandwänden nicht mindern.

Bei der Planung und der Installation von PV-Anlagen sind die Belange des Brandschutzes zu beachten. Hierzu sind folgende Vorschriften und Regeln von besonderer Bedeutung:

• Brandschutz-Anforderungen der Landesbauordnungen (LBO)
• Brandschutzfachregeln
• VDE-Anwendungsregel VDE-AR-E 2100
• IEC 60947-3 für Schaltgeräte und Trennschalter

Die jeweiligen Bundesländer geben Anforderungen an den Brandschutz von PV-Anlagen in ihren Bauordnungen (LBO) vor. Die LBO basieren zumeist auf der von den Ländern gemeinsam erstellten Musterbauordnung (MBO), können aber teilweise erheblich davon abweichen.

Die Bauordnungen schreiben vor, dass Module der Baustoffklasse „normalentflammbar“ entsprechen sollen. Diese Baustoffklasse entspricht den Klassen D oder E der aktuellen Norm EN 13501, was gleichbedeutend mit Klasse B2 nach der vorangegangenen Norm DIN 4102 ist.

Die meisten Glas-Folien-Module entsprechen der Klasse D bzw. B2. Glas-Glas-Module können sogar die Klasse „schwerentflammbar“ - also B1 bzw. C - erreichen. Da sie aber nicht die formale Nichtbrennbarkeit entsprechend der DIN 4102 nachweisen können, empfiehlt es sich, bei Bauzulassungen Glas-Glas-Module wie VSG-Verglasungen zu behandeln.

Bei Indachmontage müssen Module nach der MVV TB die Europäische Brandprüfungen zur sogenannten „Harten Bedachung“ nach EN 13501-5 und ENV 1187 nachweisen.

PV-Fassadenmodule müssen als Mindestanforderung “schwerentflammbar” B1 nach DIN 4102-1 oder C-s2 nach DIN EN 13501-1 aufweisen. Bei vorgehängten hinterlüfteten Fassaden sind zudem horizontale Brandsperren im Hinterlüftungsraum einzubinden.

Um eine Brandweiterleitung durch Flugfeuer oder durch Wärmestrahlung zu verhindern, gibt die Musterbauordnung auch die Abstände zwischen der PV-Anlage und den Brandwänden vor:

• Entsprechend der in 2023 geänderten Fassung der MBO müssen PV-Module - abhängig vom Brandverhalten – bis zu 1,25 m Abstand von einer Brandwand halten.
• Werden Leitungen über die Brandwand hinweg geführt, sind diese nach DIN 4102-9 oder nach DIN EN 1366-3 „brandgeschottet“ zu verlegen, um einen Zündschnureffekt zu vermeiden.

In den LBO werden aber häufig deutlich geringere Abstände gefordert. Zudem führt die MBO diverse Sonderregelungen zu den nötigen Abständen je nach den baulichen Gegebenheiten auf.

Bei der Planung der PV-Anlage sind aus Brandschutzgründen überdies Mindestabstände zu Rauch- und Wärmeabzugsanlagen und zu Schornsteinen und Abgasanlagen zu bedenken.

Damit die Feuerwehr auch bei z. B. Ost-West-Anlagen auf das Dach gelangen kann, fordert die Musterbauordnung ein „notwendiges Fenster“ mit einer lichten Breite von mindestens 90 cm und einer lichten Höhe von mindestens 120 cm. Alternativ muss den Einsatzkräften auf dem Dach ein 1 Meter breiter Freistreifen zur Verfügung stehen, um Löscharbeiten durchführen zu können.

Solarmodule, die Licht ausgesetzt sind, produzieren auch dann hohe Spannungen in der Photovoltaikanlage, wenn diese vom Stromnetz getrennt ist. Da am PV-Generator am Tage eine nicht abschaltbare Gleichspannung bis zu 1.500 Volt anliegt, kann der Einsatz der Feuerwehr bei der Brandbekämpfung erschwert werden.

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 daher bauliche und elektrotechnische Maßnahmen, um Einsatzkräfte vor elektrischen Schlägen durch schadhafte Gleichstromleitungen zu schützen.

Die VDE Richtlinie schreibt dazu u.a. vor,

• dass eine DC-Leitung innerhalb von 15 Sekunden nach Abschalten der AC-Seite eine Spannung kleiner 120 Volt (Vdc) führt.
• Nach VDE-AR-100-712 und VDE-AR-2100-712 ist zudem eine Kennzeichnung von PV-Anlagen und der Leitungsführung umzusetzen.
• Außerdem regelt diese Richtlinie, die DC-Leitungsinstallation, um Einsatzkräfte nicht zu gefährden.
• Alternativ oder ergänzend sollte ein DC-Freischalter mit Fernauslösung oder eine Abschalteinrichtung vorgesehen werden.

Eine besondere Herausforderung stellt aber die DC-Spannung selbst dar. Gleichstrom hat im Gegensatz zu Wechselstrom keinen Nulldurchgang und wird bei einfachem Abschalten sehr schnell einen Lichtbogen erzeugen, welcher besondere Gefahren birgt.

Es kann zum Brand kommen, der Schalter „verklebt“ und unterbricht den Stromfluss nicht, Bauteile verschmoren. Das Schalten von Gleichstrom bei PV Anlagen ist daher in der IEC 60947-3 geregelt, die ergänzend zur VDE-AR-E 2100-712 die Anforderungen an Schaltgeräte und Trennschalter festlegt.

Auch die meisten Wechselrichter verfügen über einen integrierten DC Freischalter, welcher die IEC 60947-3 erfüllt. Dieser befindet sich aber, wenn der Wechselrichter nicht unmittelbar neben den Modulen verbaut ist, am falschen Ort.

Denn würde man die Freischalteinrichtung nahe dem Verbraucher platzieren, so wäre bei einer Betätigung des Schalters nur die kurze Strecke zwischen Schalter und Verbraucher spannungsfrei - der lange Leitungsweg zwischen Generator und Schalter bleibt aber unter Spannung.

Wird der Wechselrichter zum Beispiel im Keller angebracht und die Leitungen gehen durch das gesamte Gebäude, so können diese zum Teil Spannungen bis 1.500 Volt führend, im Brandfall oder auch für Wartungen, nicht freigeschaltet werden!

Alternativ kann in einen Generatoranschlusskasten auch ein Brandschutzschalter integriert werden. Der Brandschutzschalter misst in der PV-Anlage permanent das Hochfrequenzrauschen von Spannung und Strom in deren Intensität, Dauer und den dazwischen liegenden Lücken.

Weichen die Werte von den festgelegten Parametern ab, löst der Schalter einen akustischen Alarm aus. Sobald die Ursache für den Fehlerlichtbogen behoben ist, kann der Brandschutzschalter z. B. über einen schnell zugänglichen Notausschalter auf die Ausgangsposition gestellt werden.