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Brandfall: Gemeinsam mit Fachleuten von Currenta überprüft TÜV Rheinland die Feuerfestigkeit von Solarmodulen. Bild: Reinhard Witt/TÜV Rheinland
Sonnenenergie: Photovoltaik & Solarthermie

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Brandgefährliche Solaranlagen?

Text: Florian Reil, Jörg Meyer zu Altenschildesche; TÜV Rheinland
Wenn eine Photovoltaik-Anlage brennt, kann das schwerwiegende Folgen haben. Darum haben Forscher bundesweit Schadenfälle bei PV-Anlagen recherchiert und analysiert. Das Ergebnis des dreijährigen Projekts zeigt: Solaranlagen sind sicher, sollten jedoch regelmäßig gewartet werden. Und für Rettungskräfte bestehen keine erhöhten Gefahren, wenn sie sich an die allgemein geltenden Vorsichtsmaßnahmen im Umgang mit elektrischen Anlagen halten.

In dem vom Bundesumweltministerium geförderten Programm „Bewertung des Brandrisikos in Photovoltaik-Anlagen und Erstellung von Sicherheitskonzepten zur Risikominimierung“ ging es den Forschern von Fraunhofer ISE und TÜV Rheinland einerseits um mögliche Brandrisiken, die durch eine Anlage selbst bedingt sein können. Denn immerhin arbeiten derzeit in Deutschland deutlich über 1,4 Millionen Solaranlagen. Andererseits ging es um das Ziel, besonders Rettungskräften und Feuerwehren mehr Sicherheit im Einsatz bei Objekten mit Photovoltaik-Anlagen durch technische Aufklärung zu geben [1]. Nach drei Jahren haben die Forscher jetzt eine Bilanz gezogen.

Der erste Schwerpunkt der praxisnahen Forschungsarbeiten zielte auf die Dokumentation und Analyse von Brandfällen an Häusern oder anderen Objekten mit Solaranlagen. Hierzu haben die Forscher Statistiken über Brände an Gebäuden mit Photovoltaik-Anlagen oder an Freiflächenanlagen sowie deren Ursachen gesammelt. Die Projektpartner haben rund 2000 Fragebögen an Systemhäuser, Sachverständige, Feuerwehren und Installateure in Deutschland geschickt und zudem Medien​berichte vergangener Jahre ausgewertet. Hierbei galt es zu unterscheiden zwischen Bränden an Objekten mit Solaranlagen und solchen, bei denen die Photovoltaik-Anlage tatsächlich ursächlich für den Brand war.

Mängelursachen

Im Ergebnis der Untersuchungen waren rund 75 Brände aus den letzten 20 Jahren in Deutschland feststellbar, die zweifelsfrei durch eine Photovoltaik-Anlage ausgelöst wurden. In zehn Fällen brannte das Gebäude vollständig ab. Diese wenigen Fälle zeigen, dass Photovoltaik eine sichere Technik ist, gleichzeitig wird aber deutlich, dass sehr wohl Risiken von Photovoltaik-Anlagen ausgehen können. Mit den Forschungen und der regelmäßigen Veröffentlichung der Ergebnisse wollen die Teilnehmer an dem Projekt eben dies auch erreichen: eine Sensibilisierung für mögliche Risiken, sachliche Information darüber und wichtige Hinweise, wie Risiken weiter verringert werden können.

Was die Brandursachen angeht, konnten die Forscher drei Kategorien ausmachen: Installationsfehler, Produktfehler sowie in einigen Fällen Fehlplanungen. Tatsächlich lassen sich an einigen Punkten eindeutige technische Regeln ableiten, wie Brandrisiken vermieden werden können. Dazu zählen der Verzicht auf Alu-Leitungen, der Einsatz von Federzugklemmen statt schlechter geeigneter Schraubklemmen sowie die Vermeidung unterschiedlicher Stecker auf der Gleichstromseite. Vorbeugender Brandschutz bei Photovoltaik-Anlagen gründet demnach auf guter Produktqualität, hoher Installationsqualität, fachgerechten Abnahmen neuer Anlagen sowie der regelmäßigen, jährlichen Wartung existierender Photovoltaik-Anlagen. Denn: Solaranlagen sind nicht wartungsfrei, sondern sollten jährlich gewartet werden, um dauerhaft verlässlich und risikofrei Dienst zu tun.

Bei mangelhafter Installation konnten die Forscher Fälle bestimmen, in denen beispielsweise ausreichende Leitungsdimensionierung, verminderte Isolation und übermäßige Korrosion zur Bildung sogenannter Lichtbögen geführt haben. Lichtbögen treten auf, wenn zwei Kontaktstellen bei fließendem elektrischen Strom voneinander getrennt werden. Dabei entsteht ein sehr heißes Plasma, das umliegende Teile zur Entzündung führen kann. Andere Auslöser können auch mangelhafte Produkte sein, beispielsweise infolge fehlerhafter Lötungen und Verbindungsstellen im Modul oder Wechselrichter.

Kalkulierbare Risiken für Rettungskräfte

Ein weiterer Schwerpunkt des Forschungsprojektes widmete sich dem Einsatz im Krisenfall. Dabei ging es um das Ziel, besonders Rettungskräften und Feuerwehren mehr Sicherheit im Einsatz bei Objekten mit Photovoltaik-Anlagen zu geben. Hierzu wurden bereits 2011 erfolgreich Versuche durchgeführt, die im Wesentlichen bestätigten, dass die geltenden Sicherheitsabstände zum Schutz der Einsatzkräfte grundsätzlich ausreichend sind [2].

Die Fachleute haben insbesondere Untersuchungen durchgeführt, um die Leitfähigkeit von Strahlmitteln sowie Ableitströme von Strahlrohren und die Einsatzkleidung für Feuerwehren zu bestimmen. Im Kern ging es also um die praktische Überprüfung der geltenden DIN VDE 0132, die Sicherheitsabstände beim Rettungseinsatz im Umfeld elektrischer Anlagen festlegt. Hierzu wurden Versuchsreihen durchgeführt, die den Einsatz mit unterschiedlichen Löschmitteln und Rohren sowie in überfluteten Kellerbereichen simulierten. Die Test​ergebnisse zeigen, dass die bestehenden Vorschriften zu Sicherheitsabständen ausreichen, wenn die Rettungskräfte Schutzstiefel tragen. Prinzipiell sollten überflutete Gebäudeteile jedoch nicht betreten werden, weil von defekten elektrischen Leitungen große Risiken ausgehen können. Auch dies ist in den bestehenden Vorschriften bereits festgelegt. Insofern fließen die Erkenntnisse des Forschungsprojekts in die praktische Ausbildung von Rettungskräften ein.

Das Projekt hat sich auch mit Strömen befasst, die durch ein Solarmodul erzeugt werden können, wenn künstliches Licht darauf fällt – etwa bei Scheinwerfern für Rettungseinsätze in der Nacht. Hierzu sind umfassende Vergleichsserien vieler Strahler- und Lampenarten in Zusammenarbeit mit dem Technischen Hilfswerk und Feuerwehren durchgeführt worden. Im Ergebnis konnte eine Faustformel für Abstände festgelegt werden, die Retter einhalten sollten. Ein weiterer Aspekt des Forschungsprojekts waren verschiedene Freischalt- und Trennsysteme. Diese wurden auf ihre Eignung und Einsetzbarkeit in Anlagen analysiert und gemeinsam mit der Industrie diskutiert. Hieraus haben die Fachleute – basierend auf der Erstellung der Anwendungsregel DIN VDE AR 2100-712 – ein weiteres Projekt initiiert, das gegenwärtig Prüfmethoden für solche Geräte bestimmt.

Beitrag zur Energieversorgung in Deutschland

Zusammenfassend zeigen die Forschungen, dass Photovoltaik in Deutschland einen breiten und verlässlichen Beitrag zur Stromerzeugung liefert – wie in keinem anderen Land. Damit dies auch in den kommenden Jahrzehnten so bleibt, ist ein bewusster und sensibler Umgang mit der Technologie erforderlich. Die technischen Risiken der Nutzung von Photovoltaik sind gering. Gleichwohl kommt Anlagenbetreibern und deren Installateuren eine große Verantwortung zu, die sie allein schon im eigenen Interesse wahrnehmen sollten. Gute Planung und Installation neuer Anlagen sind ebenso bedeutend wie die regelmäßige Wartung bereits laufender Anlagen. So lassen sich Ertragsminderungen und Ausfallrisiken ebenso verringern wie Sicherheits- und Brandrisiken. Noch 2014 wird ein umfassender Leitfaden für die Industrie entwickelt, der die Kerninhalte des Projektes und entsprechende Maßnahmen sowie Empfehlungen zusammenfasst.

Weitere Informationen

[1] Allgemeine Informationen und Überblick auf der Seite des Projekts: www.pv-brandsicherheit.de

[2] Florian Reil: Löscheinsatz – Einschätzung des Risikos durch PV, Zeitschrift Elektropraktiker, Berlin 66 (2012) 6, Seite 482ff.

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