Brandschutz für Solaranlagen

von Angelika Löning (Gastbeitrag), , 2 Kommentare

Weltweit erzeugen viele Millionen Haushalte mit einer Solarstromanlage kostengünstig ihren eigenen Strom. Das ist eine nachhaltige und sichere Art der Energieerzeugung. Dennoch behaupten einige Online-Medien derzeit, dass PV-Anlagen Brände verursachen und Feuerwehrleute dadurch einem enormen Risiko ausgesetzt sind. Diese Berichte verbreiten unbegründet Angst in Bezug auf die Sicherheit von PV-Anlagen. Sie werden oft sogar genutzt, um zusätzliche Sicherheitsprodukte, wie Geräte zur Modulabschaltung, zu vermarkten.

In diesem Blogbeitrag zeigen wir anhand umfangreicher Studien, dass bestehende PV-Anlagen sicher sind. Sollte es doch mal zu einem Brand kommen, ist die Feuerwehr in der Lage, den Brand sicher zu löschen.

1. Durch PV-Anlagen verursachte Brände sind selten

Die unabhängigen Prüf- und Forschungsinstitute TÜV Rheinland [1] und Fraunhofer ISE [2] haben aufgezeigt, dass weniger als 0,006 Prozent der PV-Anlagen in Deutschland einen Brand verursacht haben. In anderen Ländern werden ähnliche Statistiken berichtet.

2. Brände werden hauptsächlich durch menschliche/externe Faktoren verursacht.

Übersicht über die Ursachen von PV-Anlagenbränden in Deutschland. Datenquelle: TÜV [1].

Übersicht über die Ursachen von PV-Anlagenbränden in Deutschland. Datenquelle: TÜV [1].

In dem Bericht des TÜV wurden 210 PV-Brände untersucht und festgestellt, dass eine schlechte Verarbeitung und schlechte Ausführung der Hauptgrund (38 %) für Brände in PV-Anlagen sind [1].

  • Installationsfehler: Installationsfehler: DC-Anschlüsse nicht korrekt verbunden, schlecht verarbeitete Steckverbinder, keine Zugentlastung usw.
  • Produktausfälle: PV-Module oder Wechselrichter.
  • Fremdeinwirkung: Tierbisse, Blitz usw.
  • Planungsfehler: schlechte mechanische oder elektrische Auslegung (z.B. falsche Wahl der DC-Trenner, Verkabelung).

 

Schlechte Auslegung oder falsche Installation können einen Brand verursachen, da dadurch ein erhöhtes Risiko eines elektrischen Lichtbogens besteht. Lichtbögen treten häufig infolge einer unbeabsichtigten Unterbrechung des Stromkreises auf.

In Deutschland, Australien und Großbritannien sind die meisten Fehler auf der DC-Seite des Stromkreises aufgetreten (PV-Module, DC-Verkabelung, DC-Trenner usw.) [1] [3] [4]. Da sich auf der DC-Seite viele Bauteile und Anschlüsse befinden, kann sich auch die Ausfallrate durch defekte Bauteile oder falsche Anschlüsse erhöhen.

3. Sind Geräte zum Abschalten auf Modulebene nötig?

Kurz gesagt, nein! Und hier die Gründe:

Die Sicherheit von PV-Anlagen hat sich durch die Einführung neuer Sicherheitsfunktionen immer weiter verbessert. Man könnte daher annehmen, dass sich die Sicherheit durch das Hinzufügen weiterer Sicherheitsgeräte steigt. Das Gegenteil ist jedoch der Fall: Denn mit dem Hinzufügen weiterer Geräte erhöht sich auch die Anzahl der Anschlüsse und Bauteile, die ausfallen können. Fügt man etwa Geräte zum Abschalten der Module hinzu, verdoppelt sich die Anzahl der DC-Anschlüsse! Dadurch erhöht sich auch die Anzahl der Stellen, an denen ein Problem auftreten könnte – sei es ein Ausfall eines Bauteils oder ein Installationsfehler, wie etwa fehlerhafte Anschlüsse.

Geräte zur Modulabschaltung sind nicht nötig, um Brände im Zusammenhang mit einer PV-Anlage gefahrlos zu bekämpfen. Das unabhängige Prüfinstitut TÜV schreibt die Verwendung von Geräten zur Modulabschaltung daher auch nicht vor: „Die damit einhergehende Versachlichung hat innerhalb der Feuerwehren zu einem Abrücken von der generellen Forderung nach einer Abschaltung geführt mit der Begründung, dass prinzipiell jede Abschalteinrichtung versagen kann.“ [1]

Ist Leistungselektronik auf Modulebene in besonderen Fällen erforderlich, sollten Anlagenbetreiber darauf achten, so wenig wie möglich davon zu verwenden. Der Einsatz von Moduloptimierern kann beispielsweise bei stark verschatteten Anlagen sinnvoll sein. Hier kann der TS4-R-O Optimierer eingesetzt werden, um den Ertrag der PV-Anlage zu maximieren und die Belastung des verschatteten Moduls zu minimieren. Die SMA Optimierer werden dann gezielt nur an den betroffenen Modulen eingesetzt, um die Anzahl der Bauteile und Anschlüsse so gering wie möglich zu halten.

4. Die Feuerwehr kann auch Brände in Häusern mit PV-Anlage gefahrlos löschen

Mittlerweile sind die Feuerwehren gut im Umgang mit Bränden an Häusern mit PV-Anlage geschult. Sie wissen um die entsprechende Vorsichtsmaßnahmen wie etwa die Einhaltung eines Mindestabstands zum PV-Generator beim Löschen und minimieren so das Risiko eines Stromschlags [1]. Die Feuerwehr kann Risiken vor Ort direkt bewältigen und den Brand gefahrlos löschen.

Fazit

Brandfälle in PV-Anlagen sind äußerst unwahrscheinlich, wenn die PV-Anlagen korrekt ausgelegt und installiert wurden. Die Auswertung bisheriger Brandfälle in PV-Anlagen bestätigt das. Die PV-Anlagensicherheit kann noch weiter erhöht werden, wenn menschliche Fehler während der Auslegung und Installationsphase behoben werden. Geräte zur Modulabschaltung sind nicht notwendig, da sie die eigentlichen Ursachen für Brände in PV-Anlagen nicht beheben. Die Feuerwehren können im Brandfall die Risiken vor Ort bewältigen und das Feuer sicher löschen.

Mehr Infos zum Thema Brandschutz findet ihr im Whitepaper.

Literaturverzeichnis

[1] Sepanski et al, “Bewertung des Brandrisikos in Photovoltaik-Anlagen und Erstellung von Sicherheitskonzepten zur Risikominimierung”, TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH, 2018.
[2] Laukamp et al, “PV Fire Hazard – Analysis and Assessment of Fire Incidents,” 28th EU PVSEC 2013, Paris, 2013.
[3] A. Chiaramonte, A. Smith and Z. Hood, “Fire Safety of Solar Photovoltaic Systems in Australia,” Worcestor Polytechnic Institute, 2016.
[4] BRE National Solar Centre, “Fire and Solar PV Systems – Investigations and Evidence,” 2017. [Online]. Available: https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/630639/fire-solar-pv-systems-investigations-evidence.pdf.

 

Brandschutz für Solaranlagen
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2 Kommentare
  1. Avatar
    Ralf Nickel sagte:

    Ich finde den Artikel tendenziell gut, aber etwas zu oberflächlich.
    Er geht nicht auf die VDE-AR-2100-712 „Anforderungen an den DC-Bereich…“ zum Schutz der Feuerwehr-einsatzkräfte ein. Wer dieser Anwendungsrichtlinie genügen will, muß als Handwerker häufig eben doch
    eine Abschaltung auf Modulebene realisieren.

    Antworten
    • Anke Baars
      Anke Baars sagte:

      Hallo Ralf,
      vielen Dank für das Feedback. Der Blog ist zunächst als Anregung gedacht, sich mit dem Thema tiefer zu beschäftigen. Die aufgelisteten Quellen sind Studien neutraler Institutionen und dienen der Orientierung. Die VDE-AR-2100-712 gibt Empfehlungen und mehrere alternative Vorschläge, um die Wahrscheinlichkeit eines elektrischen Schlages für Einsatzkräfte im Brandfall zu mindern. Im Beitrag beruft sich unsere Autorin insbesondere auf Kapitel 5 zur Kennzeichnung der Anlage, damit die Feuerwehren sich entsprechend verhalten können.
      Die Studien vom TÜV belegen, dass keine weiteren Maßnahmen nötig sind, da die Feuerwehr beim Löschen einer Anlage sogar bei Spannungen um die 1000 V sicher ist, wenn sie entsprechende Sicherheitsabstände von 1 m bzw. 5 m einhält. Das bedeutet, ein Feuer, bei dem eine PV-Anlage involviert ist, kann sicher gelöscht werden! Feuerbekämpfung ist also sicher möglich.
      Im Beitrag geht es daher insbesondere um Feuervermeidung, also die Risikominimierung für die Entstehung eines Feuers durch die PV-Anlage selbst. Hier kommt die Modulelektronik ins Spiel. Die zusätzlichen Bauteile in der Anlage verhindern keine Feuer, sondern erhöhen im Gegenteil sogar das Brandrisiko, da sich Anzahl der elektronischen Komponenten vervielfacht und die der DC-Stecker verdoppelt.
      Dazu ein weiteres Zitat aus der TÜV-Studie: „Häufig werden in den DC-Teil von PV-Anlagen Sicherheitskomponenten wie Sicherungen oder Schalter integriert. Dabei sollte man im Einzelfall stets prüfen, ob diese Maßnahme wirklich sinnvoll ist. Jede zusätzliche Komponente birgt in sich das Risiko zusätzlicher Kontaktstellen und anderer Fehlerquellen. Eine „schlanke“ Anlage mit möglichst wenigen Komponenten besitzt den Vorteil, dass es weniger Punkte gibt, an denen die Anlage Schaden nehmen kann.“ (Seite 206 der TÜV Studie).
      Details findest du auch noch mal im Whitepaper, das unten im Beitrag als Download zur Verfügung steht.
      Viele Grüße,
      Anke

      Antworten

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