Photovoltaik. PV-Anlagen im Feuerwehreinsatz. Hauptabteilung IV, Branddirektion Einsatzvorbereitung (V 6.15) Erstellt von

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1 Hauptabteilung IV, Branddirektion Einsatzvorbereitung Photovoltaik PV-Anlagen im Feuerwehreinsatz Horst Thiem Brandamtsrat BF München Erstellt von Dipl.-Ing. Josef Huber Brandrat SFS Geretsried (V 6.15)

2 Übersicht Gefahren für Einsatzkräfte Wie arbeitet die Feuerwehr? Abwehrender - Vorbeugender Brandschutz Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt Brandsicherheit Brandschutzgerechte Installation (Auszüge) Beispiele, Erfahrungen und Quellen

3 Sonnenenergie - Nutzungsformen Solarthermie: Wärme von der Sonne PV-Anlage: Strom von der Sonne netzgekoppelte PV-Anlagen (speisen in die Stromversorgungsnetze ein; Anzahl ca. 1,5 Mio. in BRD) netzferne PV-Anlagen arbeiten mit Akkumulatoren im Inselbetrieb; Anzahl < 1%

4 Aufbau einer PV-Anlage/Netzanschluss PVGenerator Modulanschlussleitung (Gleichstromverkabelung) DC -Freischalter (Pflicht seit 2006) = ~ Wechselrichter AC Verteilung Spannung auf der DC Seite: derzeit bis 1000 Volt; Strom: mehrere Ampere Nach VDE 0100 Teil 410 gilt eine Berührungsspannung bei Gleichspannung größer 120 V als lebensgefährlich AC = Wechselspannung, DC = Gleichspannung Zählerschrank mit Einspeise- und Bezugszähler, Stromkreisverteilung und Hausanschluss

5 Verhalten bei elektrischer Gefährdung

6 Inselanlagen Sin h c i dn t i tm m e d! n e d n u b er v tz e n m o r t S n e h c i l t en f f ö

7 Landauf, Landab... Schmidt, ISE Faatz

8 Montagearten Aufdachanlagen Dachintegrierte Anlagen Flachdachanlagen Fassadenanlagen Freilandanlagen (Kraftwerkbau) Lärmschutzwände

9 Gefahrenschema Feuerwehr A E E Welche Gefahren müssen bekämpft werden? Menschen X X Tiere X X Umwelt X X Sachwerte X Vor welchen Gefahren müssen sich Einsatzkräfte schützen? Mannschaft X Gerät Einsturz C Elekrtizität A Explosion Erkrankkung/ Verletzung Ausbreitung Angstreaktion A Chemische Stoffe A Atomare Strahlung für Atemgifte durch Welche Gefahren sind erkannt? Gefahren E E X X X X X X X

10 Gefahren für die Feuerwehreinsatzkräfte Beim Brandeinsatz: Gefahr durch Atemgifte Gefahr durch herabfallende Teile Gefahr der Ausbreitung Beim Brandeinsatz und Wasserschaden: Gefahr durch elektrischen Schlag

11 Gefahr durch elektrischen Schlag Die maximal zulässige Berührungsspannung von 120 V DC ist bei PV-Anlagen i.d.r. weit überschritten Die Leitungen vom Modul zum Wechselrichter lassen sich derzeit nur mit erhöhtem technischen Aufwand spannungsfrei schalten (Bei Bestandsanlagen ist das überwiegend nicht der Fall) Unsachgemäßes Trennen von Leitungen und Steckverbindern, Isolationsschäden oder Leitungsunterbrechungen können zu einem Lichtbogen führen (Brandentstehung, -ausbreitung) Von Mondlicht geht nach Stand der Erkenntnisse keine Gefahr aus

12 Schutz gegen elektrischen Schlag Verhalten und Anwendung Löschmitteln von gemäß DIN VDE 0132 und GUV-I m Abstand zu spannungsführenden Teilen einhalten, auch zu benachbarten metallischen Konstruktionen, sofern diese mit unter Spannung stehenden Anlagenteilen in Berührung stehen; sichern durch absperren! Module nicht zerstören; Gefahr frei liegender elektrischer Leiter mit unbekannter Spannung! Trennung der Module und Leitungen nur durch Elektrofachpersonal! Es besteht Lichtbogengefahr! Modulflächen sind nicht zum Betreten ausgelegt Überflutete Bereiche nicht betreten

13 Strahlrohrabstand Strahlrohr (DIN CM) Niederspannung(N) Hochspannung (H) DIN CM AC 1,0 kv DC 1,5 kv > AC 1,0 kv > DC 1,5 kv Sprühstrahl Vollstrahl 1m 5m 5m 10 m Kurzzeichen N-1-5 H-5-10 Quelle: DIN VDE 0132 Brandbekämpfung an elektrischen Anlagen

14 Lärmschutzwall an Autobahn Gerhard Blank/Isofoton S.A. Gerhard Blank/Isofoton S.A.

15 Schalthandlungen, wer darf was? Elektrotechnisch unterwiesene Person (DIN VDE ) X Feuerwehreinsatzkraft X X X X X PV-Anlage in sicheren Zustand bringen Spannungsfreiheit feststellen X Öffnen von Steckverbindungen Elektrofachkraft Sonstige Schalthandlungen Schaltvorgänge an hausinstallationstypischen Geräten Wer darf Schalthandlungen durchführen? X

16 Brandverlauf

17 Einsatzvorbereitung Schulung der Einsatzkräfte Gibt es Fachpersonal in der Fw? Kontakt mit Errichtern und Betreibern und Anlagenbesichtigung Welche Ausrüstung für Einsätze an elektrischen Anlagen ist vorhanden? Wer darf sie anwenden? Erkundung vor Ort / Kenntnis über PV-Systemstandorte Wie erkennt man PV-Anlagen? Kennzeichnung? Aktuelle Datenversorgung für den Ausrückebereich? Vorhandene Feuerwehrpläne überarbeiten/anpassen Bereitstellung von Übersichtsplänen für die Feuerwehr (VDE-AR-E )

18 Einsatzdurchführung Erkundung vor Ort Wie erkennt man PV-Anlagen? Kennzeichnung? Überblick über die Anlage verschaffen: Ist die Anlage oder sind Teile der Anlage betroffen? Einsatzkräfte auf die erkannten Gefahren hinweisen Wechselseitige Kommunikation zwischen Führung - Mannschaft Gefährdungsbereiche absperren DC Trennstelle betätigen; je nach Lage und Vorhandensein, spannungsführende Teile beachten; Abstände einhalten,... Einsatz von Löschmitteln gemäß DIN VDE 0132

19 Beendigung des Einsatzes Die Einsatzstelle nur im gesicherten Zustand verlassen Bei Bedarf vor Verlassen die Spannungsfreiheit durch Fachfirma herstellen lassen Die Einsatzstelle an die zuständige Person (Betreiber oder beauftragte Person) übergeben PV-Anlagenteile sind auf Grund eines Brandereignisses wie Brandschutt zu behandeln; Recycling von beschädigten PV-Modulen können über das Rücknahmesystem PV-Cycle ( erfragt werden

20 Abwehrender Brandschutz an PV-Anlagen Die Summe aller Maßnahmen die der Bewältigung eines Schadensereignisses dienen! Einheitliche Lehrmeinung und Ausbildung Maßnahmen zur Brandbekämpfung Maßnahmen zur Technischen Hilfeleistung Hinzuziehen von Fachkräften im Bedarfsfall

21 Taschenkarte und Informationen

22 Broschüre Veröffentlichung 2011 Entstanden in einer interdisziplinären Arbeitsgruppe unter Federführung des BSW. Beteiligte: Feuerwehr, Planer, Brandschutzexperten, PV-Branche, Installateure Gemeinsam herausgegeben von Zentralverband des Deutschen Elektrohandwerks (ZVEH), BSW, Bundesvereinigung der Fachplaner und Sachverständigen im vorbeugenden Brandschutz e.v., Berufsfeuerwehr München

23 Broschüre Inhalte Sicherheit für Einsatzkräfte Schutz für Einsatzkräfte Zugangsmöglichkeiten für die Feuerwehr Umsetzung baurechtlicher Vorschriften Hinweise zu Installation und Wartung

24 Fachschriften zum Thema

25 VDE-AR-E Maßnahmen für den DC-Bereich einer PV-Anlage zum Einhalten der elektrischen Sicherheit im Falle einer Brandbekämpfung oder technischen Hilfeleistung

26 Maßnahmen zur Umsetzung des Schutzziels Organisatorische Maßnahmen Kennzeichnung der PV-Anlage Übersichtspläne Ergänzung vorhandener Fw-Pläne Technische Maßnahmen DC-Freischalter Abschalteinrichtungen am Modul Bauliche Maßnahmen Feuerwiderstandsfähige Verlegung der DC-Leitungen Verlegung der DC-Leitungen außerhalb des Gebäudes Wechselrichter außerhalb oder am Gebäudeeintritt

27 Umsetzung durch bauliche Maßnahmen Abb: BSW Unterputzverlegung oder Ummantelungen mit Brandschutzverkleidung Verlegung in Brandschutzschächten oder -kanälen (EN 1366 oder DIN 4102) Brandabschnitte beachten Brandschottung der Leitungen gemäß Musterleitungsanlagenricht linie (MLAR) Landesbauordnungen beachten

28 Auszug Musterbauordnung 32 Dächer Bedachungen müssen gegen eine Brandbeanspruchung von außen durch Flugfeuer und strahlende Wärme ausreichend lang widerstandsfähig sein (harte Bedachung) Dachüberstände, Dachgesimse und Dachaufbauten lichtdurchlässige Bedachungen, Lichtkuppeln und Oberlichte sind so anzuordnen und herzustellen, das Feuer nicht auf andere Gebäudeteile übertragen werden kann. Von Brandwänden und von Wänden, die anstelle von Brandwänden zulässig sind, müssen mindestens 1,25 m entfernt sein... Dachgauben u.ä. Dachaufbauten aus brennbaren Baustoffen, wenn sie nicht durch diese Wände gegen Brandübertragung geschützt sind.

29 Brandbekämpfung - Zugangsmöglichkeiten Abb: BSW

30 Vorbeugender Brandschutz an PV-Anlagen Die Summe aller Maßnahmen um der Entstehung und Ausbreitung eines Brandes vorzubeugen! Einhaltung der Bau- und Installationsvorschriften sorgfältige Planung hochwertiges Material und Komponenten fachgerechte Ausführung und Abnahme Wartung der Anlagen

31 Aufgabe der Brandwand Queööe: BSW

32 Ausführung einer Brandwand Quelle: BSW.

33 Baulicher Brandschutz gemäß MBO? Bild: OBO Bettermann Bild: Erbe, VGH Bauliche Maßnahmen Kein Überbau von Brandwänden durch Module oder Leitungen Abstand zur Brandwand und der PV-Konstruktion bei dachparallelen Anlagen 1,25 Meter

34 Geschlossene Dachfläche

35 Bauliche Lösung

36 Forschungsprojekt PV Brandsicherheit Bewertung des Brandrisikos und Erstellung von Sicherheitskonzepten zur Risikominimierung Projektziel: Optimierung der Sicherheit in Bezug auf das Lichtbogenrisiko und allgemeine Brandgefahren Homepage: Onlineeingabe von Schadenfällen jeglicher Art an PV-Anlagen; bisher ca. 400 bekannte Schadenfälle Stand: Dez

37 Forschungsprojekt PV Brandsicherheit Arbeitspaket 5 Versuchsziel: Gefahrenanalyse und Ableitung von Maßnahmen zur Simulation der Stromwirkungen im Einsatzfall Gefährdungsminimierung von Einsatzkräften Vergleich mit bestehenden Vorgaben, Einschätzung möglicher Gefahren Ableitung von Verhaltensregeln für die Feuerwehr Inhalte: Kennzeichnung, Leitfähigkeit von Löschmitteln, Kunstlichteinstrahlung, Konzept zum Herstellen eines elektrischen sicheren Anlagenzustandes, Handlungsanweisungen, Schadstofffreisetzung

38 PV Brandsicherheit, Messung der Ableitströme am Strahlrohr Elektrode Wasserstrahl Strahlrohr G Monitor v Rm A Messkontakte Versuchsskizze zur Messung der Ableitströme über den Wasserstrahl

39 PV Brandsicherheit, Brandrisiken Module Leitungen, Stecker Wechselrichter, Generatoranschlußkasten Installation Wechselstromsystem Quelle:

40 PV Brandsicherheit, Brandfälle Zusammenfassung der Umfrage, Stand Dez ca. 400 bekannte Fälle etwa 220 Fälle mit externer Brandursache etwa 180 Fälle mit Brandursache in der PV-Anlage von diesen Fällen mit Brandursache in der PV-Anlage sind ca. 105 auf die Anlage/Teile davon begrenzt führten ca. 165 zu Gebäudeschäden führten ca. 10 Fälle zu einem Totalschaden des Gebäudes Quelle:

41 PV Brandsicherheit, Knallgasbildung Strom ist in der Lage, elektrolytische Vorgänge auszulösen und Wasser in Wasser- und Sauerstoff zu spalten (Knallgas). In schlecht belüfteten Räumen steigt das Explosionsrisiko, sobald eine Zündquelle ins Spiel kommt. Generelle Empfehlung: Häuser mit PV-Anlagen, deren Module nicht oberhalb der Überflutung abzuschalten sind, durch einen ausgebildeten Elektriker in der Nähe des Generators abklemmen lassen. Beim Sinken der Flut und vor Beginn der Aufräumarbeiten, Zündquellen unbedingt vermeiden und die Räume sofort intensiv belüften. Überprüfung auf Explosionsgefahr durch Fachkräfte (z.b. Feuerwehr). Anlageninspektion durch ausgebildete Elektriker oder Installateure um mögliche Gefahren auszuschließen und notfalls die Anlage fachmännisch stillzulegen, bis die elektrischen Anlagen trockengelegt, auf Schäden kontrolliert und wieder betriebsfähig sind. Quelle:

42 PV Brandsicherheit, Kunstlicht Zielsetzung: Kann Kunstlicht eine Gefahr bewirken? Definition einer Abstandsformel, über die im Brandeinsatz mit beteiligter PV-Anlage der Mindestabstand zwischen Scheinwerfer und PV-Anlage bestimmt werden kann. Anforderungen: -Allgemeingültige Anwendbarkeit (unabhängig von der vorhandenen Scheinwerfer- und Zelltechnologie) -Anwendung auch unter hoher psychischer und physischer Belastung möglich Quelle:

43 PV Brandsicherheit, Kunstlicht Schlußfolgerung : Kunstlicht kann in der Lage sein Spannungen und Ströme in einer PV-Anlage zu erzeugen welche als gefährlich zu beurteilen sind! Exakte Versuchsbeschreibung: Quelle:

44 PV Brandsicherheit Empfehlung Abstandsformel Merksätze: 1.Als Grundabstand für 1 kw Leistung gilt 10 m Abstand. 2.Wird eine höhere Scheinwerferleistung eingesetzt gilt: Grundabstand + 1,5 m je 1 kw Gesamtleistung 1kW 10m 2kW 13m Quelle:

45 Wartung Quelle: BSW.

46 BGV A 3 Unfallverhütungsvorschrift

47 Informationen Präsentation: PV-Anlagen im Feuerwehreinsatz Informationsschrift: Einsatz an Photovoltaikanlagen Planung, Errichtung, Instandhaltung... Taschenkarte: Handlungsempfehlungen PV-Anlagen unter im Bereich Service und Angebote oder auf der Homepage: des Deutschen Feuerwehrverbandes, des Bundesverbandes Solarwirtschaft und sonstige Quellen: DIN VDE 0132: zu beziehen beim Beuth Verlag Berlin GUV-I 8677: Hinweis: Die Autoren übernehmen keine Haftung für die inhaltliche Richtigkeit der Präsentation. Die dargestellten Erkenntnisse müssen vor einer Anwendung im Einsatzfall individuell überprüft werden.

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