14.08.2012
Das kann teuer werden
Gefahrenpotenzial von Photovoltaikanlagen Investitionen in Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) sind mit hohen Kosten verbunden. Um diese Investitionen zu schützen, müssen gesetzliche, normative und versicherungstechnische Anforderungen erfüllt werden. Andreas König gibt einen Überblick.
Anforderungen an Blitzschutzanlagen
Anforderungen an den Blitz- und Überspannungsschutz erwachsen aus mehreren Rechtsquellen. Grundsätzlich werden folgende Rechtsquellen unterschieden:
Gesetzliche Anforderungen
Ob eine Blitzschutzanlage installiert werden muss, hängt von dem Gebäudetyp ab, auf dessen Dach die PV-Anlage installiert ist. Die Landesbauordnung fordert z. B. in vielen Regionen für Hochhäuser, Krankenhäuser, Schulen, Museen etc. eine Blitzschutzanlage. Wird auf dem Dach eines solchen Gebäudes eine PV-Anlage installiert, müssen die Blitz- und Überspannungsschutzvorgaben der DIN VDE 0185-305 Teil 3 unbedingt eingehalten werden. Denn wenn hier die Funktion der Blitzschutzanlage ausfällt, entsteht nicht nur für das Gebäude, sondern auch für die darin befindlichen Personen eine unzumutbare Gefahr. Zusätzlich muss im Fall eines Versagens der Blitzschutzanlage mit empfindlichen Regressforderungen gerechnet werden. Die Auslegung der Norm ist hier sehr deutlich. Die Bauverordnung schreibt daher vor, dass bei diesen Gebäudetypen die Funktion der Blitzschutzanlage regelmäßig (normalerweise alle drei Jahre) überprüft werden muss. Wenn bei der Überprüfung der Blitzschutzanlage Mängel erkannt werden, dann müssen diese unverzüglich behoben werden.
Normative Anforderungen
Das im Oktober 2009 erstellte Beiblatt 5 zur Richtlinie VDE 0185-305 Teil 3 formuliert klare Anforderungen, die eine wirksame Blitzschutzanlage erfüllen muss. Im Sinne dieser Thematik müssen sich daher alle im Bereich PV tätigen Personen mit diesem Beiblatt vertraut machen. Denn wenn die im Beiblatt formulierten Anforderungen nicht erfüllt werden, ist im Falle eines Blitzeinschlags nicht nur mit beträchtlichen Ausfallkosten und Schäden zu rechnen.
Zusätzlich sind rechtliche Konsequenzen möglich. Wenn ein Gebäude durch eine PV-Anlage erweitert wird, können sich die Gefährdungsparameter erhöhen. Das bedeutet: Ein Gebäude, das vorher keinen Blitzschutz benötigte, muss möglicherweise durch den neuen Sachverhalt mit Blitzschutzmaßnahmen ausgerüstet werden.
Daher ist eine „Risikoanalyse nach Norm“ zwingend erforderlich, wenn ein Gebäude durch eine PV-Anlage erweitert wird. Die Neubewertung des Risikos muss gemäß DIN VDE 0185-305 Teil 2 durchgeführt werden.
Anforderungen der Versicherer
Weil Blitzschutzmaßnahmen fehlten, mussten Sachversicherer in den letzten Jahren hohe Summen aufwenden, um Blitz- und Überspannungsschäden an Gebäuden zu regulieren, die durch PV-Anlagen erweitert wurden. Mittlerweile haben die Sachversicherer reagiert und fordern ab einer gewissen Systemgröße (gemäß VDS 2010 ab 10 KW) Maßnahmen im Bereich Blitz- und/ oder Überspannungsschutz. Das bedeutet in der Praxis: Wenn ein Gebäude durch eine PV-Anlage erweitert wird, dann muss beim Sachversicherer erfragt werden, welche Blitz- und Überspannungsschutzmaßnahmen dadurch vielleicht notwendig werden. Diese Forderung wird bei den Betreibern und Installateuren von PV-Anlagen häufig außer Acht gelassen.
Zusammenfassung der Forderungen
Aus den Vorgaben der Norm, der Landesbauverordnung sowie aus regelmäßig gestellten Forderungen der Sachversicherer lassen sich folgende Grundregeln ableiten:
- PV-Module und Zuleitungen müssen sich im Schutzbereich der Blitzschutzanlage befinden.
- PV-Module und Zuleitungen müssen einen Trennungsabstand (in der Regel 0,5 bis 1 m) zu den Teilen der äußeren Blitzschutzanlage einhalten.
- Die Wechselrichter müssen mit geeigneten Überspannungsschutzgeräten durch einen Blitzschutz-Potenzialausgleich geschützt werden.
Überspannungsschutz für Gebäude ohne äußere Blitzschutzanlage
Naheinschläge und Wolke-Wolke-Blitze können (über das Magnetfeld bzw. das kapazitive Feld) Spannungsspitzen in Solarmodule sowie in deren Zuleitungen einkoppeln. Diese Spannungsspitzen können kurzzeitig mehrere tausend Volt erreichen und einen ungeschützten Wechselrichter zerstören. Um diese Gefahr abzuwenden, werden vor und hinter dem Wechselrichter geeignete Überspannungsschutzlösungen installiert und die 230-V-AC-Seite wird mit Ableitern vom Typ 2 geschützt. In der Hauptverteilung und für DFÜ- oder Datenleitunger sind weitere Überspannungsschutzmaßnahmen erforderlich.
Überspannungsschutz für Gebäude mit äußerer Blitzschutzanlage
Bei öffentlichen Gebäuden ist gemäß Bauverordnung eine äußere Blitzschutzanlage vorgeschrieben. Dabei muss zwingend die Forderung aus VDE 0185-305-Teil 3, Beiblatt
5 beachtet werden: Die Installation einer PV-Anlage darf die Funktion der bestehenden Blitzschutzanlage nicht beeinträchtigen. Um die PV-Anlage in den Schutzbereich der Blitzschutzanlage zu bringen, werden Fangstangen verwendet. Die dabei einzuhaltenden Schutzwinkel sind in VDE 0185-305 Teil 3 definiert. Zusätzlich muss der gemäß VDE 0185-305 Teil 3 geforderte Trennungsabstand zwischen der PV-Anlage und der äußeren Blitzschutzanlage eingehalten werden. Entsprechend der Norm muss der Trennungsabstand immer durch eine autorisierte Person (z. B. Blitzschutzfachkraft) berechnet werden. Als Faustregel kann man jedoch sagen, dass bei kleineren Wohngebäuden ein Trennungsabstand von 0,5 m ausreicht. Wenn der notwendige Trennungsabstand eingehalten werden kann, dann sollte aus Sicherheitsgründen (statische Aufladungen etc.) ein eventuell vorhandener metallischer Rahmen an den inneren Potenzialausgleich angeschlossen werden. Bei „nicht schutzisolierten“ PV-Generatoren ist diese Maßnahmen aus Sicht VDE 0100 Teil 712 bereits gefordert. Aber auch bei schutzisolierten PV-Generatoren wird die Erdung der Rahmen empfohlen. Auch hier sind Überspannungsschutzmaßnahmen für den Wechselrichter notwendig.
Folgen eines zu geringen Trennungsabstands
Bei einem Blitzeinschlag in die äußere Blitzschutzanlage fällt über die Induktivität der Anlage eine hohe Differenzspannung zwischen der Blitzschutzanlage und dem internen Potenzialausgleich an. Diese Differenzspannung kann einige 100 kV erreichen. Wird ein undefinierter Blitzüberschlag zwischen der Blitzschutzanlage und der PV-Anlage verursacht, dann werden die PV-Module zerstört. Zusätzlich können Teilblitzenergien, die über die Modulzuleitung oder den Wechselrichter in das Gebäude gelangen, elektronische Geräte zerstören und Brände verursachen. Um diese Gefahren abzuwenden, müssen folgende Maßnahmen ergriffen werden:
- Die äußere Blitzschutzanlage mit dem Metallrahmen der Module verbinden. Dabei muss blitzstromtragfähiges Material mit einem Querschnitt von 16 mm2 gemäß VDE 0185-305 Teil 3 eingesetzt werden.
- Auf der DC-Seite und der AC-Niederspannungs- Seite blitzstromtragfähige Ableiter des Typs 1 einsetzen.
Quelle: η green
Link: http://www.etagreen.com/archive/107,884136/Sonne/Gefahrenpotenzial-von-Photovoltaikanlagen.html
