16.08.2012

Normgerechter Schutz für Photovoltaik-Anlagen

Wenn eine Photovoltaik-Anlage durch Blitz- und Überspannungsimpulse oder aufgrund von mangelhafter Leitungsführung ausfällt, kann der finanzielle Schaden schnell hoch werden. Dazu trägt neben den Reparaturkosten auch der Ausfall der Einspeisevergütung bei. Der Gesamtverband der deutschen Versicherungswirtschaft e. V. formuliert in der VdS-Richtlinie 2010 konkrete Empfehlungen für. „Gebäude mit PV-Anlagen mit mehr als 10 kWp Leistung“.

Diese Gebäude sollten mit einer äußeren Blitzschutz-Anlage der Schutzklasse 3 und Maßnahmen zum inneren Überspannungsschutz ausgerüstet werden. Nur so können Schäden minimiert bzw. verhindert werden.

Blitzschutz

Die PV-Anlage sollte möglichst durch eine getrennte, auf Abstand installierte Fangeinrichtung vor einem direkten Blitzeinschlag geschützt werden. Wenn aufgrund des fehlenden Trennungsabstandes ein direkter Anschluss unvermeidbar ist, muss die Anlage zusätzlich durch geeignete Blitzstrom- und Überspannungsschutzgeräte vor eingekoppeltem Blitzstrom geschützt werden. Es ist unbedingt notwendig, das Blitzschutz-System und die PV-Anlage aufeinander abzustimmen, um die Funktion der Blitzschutz-Anlage zu gewährleisten und Verschattungen der PV-Anlage zu vermeiden. Auch vorhandene Schutzmaßnahmen (z. B. eine Einteilung in Brandabschnitte) müssen bei der Planung berücksichtigt werden.
Wird eine PV-Anlage auf einem öffentlichen Gebäude errichtet, müssen zusätzlich die Blitzschutzforderungen der Landesbauordnung (LBO) erfüllt werden. Die Installation der PV-Anlage darf den äußeren Blitzschutz als Teil des Personen- und Gebäudebrandschutzes nicht beeinträchtigen.

Planung einer isoliert aufgebauten Blitzschutz-Anlage

Werden Blitzteilströme galvanisch oder magnetisch in eine PV-Anlage oder die Gebäudeelektroinstallation eingekoppelt, können diese Schäden verursachen oder sogar Brände auslösen. Das Positionieren der PV-Module im Schutzbereich des Blitzschutz-Systems und das Einhalten des Trennungsabstands zwischen PV-Anlage und Blitzschutz-Anlage verhindert die direkte galvanische Kopplung. Die Blitzschutznorm DIN VDE 0185-305-3 Beiblatt 5 beschreibt Maßnahmen zur Erdung, zum Potenzialausgleich und zur Schirmung von PV-Stromversorgungssystemen.
Zusätzlich enthält sie Planungshilfen, um die Verschattung der PV-Anlage durch die Fangmasten zu vermeiden. Gemäß Norm sind Blitzschutz-Systeme der Schutzklasse 3 für die meisten Gebäude ausreichend. Abhängig vom Gebäudetyp können aber höhere Schutzklassen erforderlich sein. Planung und Installation sollten nur von Blitzschutz-Fachkräften durchgeführt werden.

Blitzkugel-Verfahren: Die Blitzkugel wird in einem Modell über die PV-Anlage gerollt. Alle Berührungspunkte mit Installationen stellen mögliche Blitzeinschlags-Fußpunkte dar. Berührt die Blitzkugel nur die Fangmasten bzw. die Fangeinrichtung, ist das System gegen direkte Blitzeinschläge geschützt. Das Blitzkugelverfahren ist für alle Gebäudeformen einsetzbar. Der Radius der Blitzkugel ist abhängig von der gewählten Blitzschutzklasse nach DIN VDE 0185-305.

Schutzwinkel-Verfahren: Um jede Fangstangenspitze wird ein rotierender Schutzwinkel projiziert. Der PV-Generator muss unterhalb des Schutzwinkels liegen. Der Schutzwinkel sinkt mit zunehmender Höhe der Fangeinrichtung. Zur Vermeidung eines Kernschattens ist ein Mindestabstand zwischen dem Objekt (z. B. einer Fangstange) und dem PV-Modul erforderlich. Nach DIN VDE 0185-305-3 Bbl. 5 ergibt sich der Mindestabstand wie folgt: 108 x Durchmesser des Objekts = Mindestabstand zum PV-Modul Wenn der Trennungsabstand nicht eingehalten werden kann, ist es erforderlich, das PV-System und das Blitzschutz-System gemäß DIN VDE 0185- 305 mit mindestens 16 mm² Kupfer (oder 25 mm² Alu) zu verbinden. Diese Verbindung wird gefordert, um unkontrollierte Überschläge mit offenen Lichtbögen und die daraus resultierende Brandgefahr zu vermeiden. Um die Blitzteilströme sicher abzuleiten, müssen alle gebäudeüberschreitenden Leitungen in den Blitzschutzpotentialausgleich eingebunden werden.
Kann der Trennungsabstand durch konventionelle Fangsysteme und Ableitungen nicht hergestellt werden, ist alternativ durch den Einsatz der gleitentladungsfreien OBO isCon®-Leitung ein äquivalenter Trennungsabstand von 0,75 m in Luft möglich. Somit kann die isCon®-Leitung direkt an der PV-Anlage montiert werden, ohne dass Blitzteilströme übergekoppelt werden können.

Innerer Blitz- und Überspannungsschutz

Die PV-Systemspannungen liegen heute bei ca. 1000 V DC. Durch geeignete Überspannungs-Schutzgeräte können die PV-Anlage und der Wechselrichter gegen hohe Überspannungen geschützt werden. Wenn keine Blitzschutz-Anlage vorhanden ist oder der Trennungsabstand eingehalten wird, dann ist ein Potenzialausgleich mit min. 6 mm² Kupfer auszuführen. Bei PV-Anlagen ohne Blitzschutz-Anlage wird der Einsatz eines Überspannungsschutzes (Typ 2) gegen induktive und leitungsgebundene Störimpulse empfohlen. OBO bietet hierzu geeignete DC-Schutzgeräte bis zur maximalen Leerlaufspannung von 1000 V an. Der Blitzschutzpotenzialausgleich muss am Gebäudeeintritt installiert und Energie- und Datenleitungen mit Schutzgeräten eingebunden werden. Die Montagegestelle des PV-Systems sind gemäß der Regeln der Technik und der VDE Normen zu erden. Welche Blitz- und Überspannungsschutzgeräte für den Blitzschutz-Potentialausgleich benötigt werden, hängt von der PV-Anlage ab. Die DIN VDE 0185-305-3 Bbl. 5 „Blitz- und Überspannungsschutz für PV-Stromversorgungssysteme“ beschreibt die Ausführung der Blitzschutz-Anlage und die Auswahl der Schutzgeräte.

Brandschutz

Das Installieren bzw. die Leitungsverlegung über oder durch eine Brandschutzwand ist nur dann zulässig, wenn die Leitungen fachgerecht abgeschottet sind. Die Brandweiterleitung durch brennbare Teile und Kabel ist sicher zu verhindern. Details regelt die DIN 4102 „Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen“. Brandschutzeinrichtungen dürfen in ihrer Funktion nicht beeinträchtigt werden. Die PV-Anlage muss bereits bei der Planung an das Gebäudebrandschutzkonzept angepasst werden. Gebäudetrennwände und Brandwände dürfen in ihrer Funktion nicht beeinträchtigt werden. Die Muster-Leitungsanlagen-Richtlinie (MLAR) und die Landesbauordnung (LBO) stellen hierzu wichtige Anforderungen und Erläuterungen.

Quelle: η green
Link: http://www.etagreen.com/news/692147/Normgerechter-Schutz-fuer-Photovoltaik-Anlagen.html