MB d. Merkblatt. Photovoltaikanlagen im Feuerwehreinsatz. Ausgabe vom

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1 MB d Merkblatt Photovoltaikanlagen im Feuerwehreinsatz Ausgabe vom

2 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite 2 Photovoltaikanlagen im Feuerwehreinsatz 1 Photovoltaikanlagen (PV Anlagen) Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenenergie in elektrische Energie um. Die dabei entstehende Gleichspannung (DC = Direct Current) kann in Batterien gespeichert werden, oder über einen Wechselrichter in das Stromversorgungsnetz eingespeist werden. Dabei wird die Gleichspannung in Wechselspannung (AC = Alternating Current) umgewandelt. Einteilung von Photovoltaik-Anlagen PV-Anlagen zur Netzeinspeisung PV-Anlagen für Batteriespeicher Mittels PV-Anlagen wird die solare Strahlungsenergie in den Solarzellen in elektrische Energie umgewandelt. Der Primärenergielieferant ist das Sonnenlicht. Auch eine diffuse Strahlung bei bewölktem Himmel reicht, um elektrische Spannung zu erzeugen. Mondlicht reicht nach heutigem Stand der Technik nicht aus, um die Module ausreichend anzuregen. An nächtlichen Einsatzstellen kann jedoch die Gefahr hoher Berührungsspannung auftreten, wenn die PV-Anlage durch Halogenscheinwerfer oder ähnlichen Lichtquellen beleuchtet werden. Das bedeutet, dass bei Lichteinwirkung auf die PV-Module die Installation sofort unter Spannung steht. Je nach Grösse der PV-Anlage und Schaltung der Module kann diese bis zu 1'000 Volt DC betragen. Die Spannungserzeugung wird erst gestoppt, wenn die Lichtquelle abgeschaltet ist. Bei Schadensfällen an einer PV-Anlage ist die Gefahr eines elektrischen Schlages bei Berührung der Gleichspannungsseite gegeben, solange Licht auf die Module fällt. Durch eine vollständige Verdunkelung, mit lichtundurchlässiger und fester Abdeckung könnte diese Gefahr verhindert werden. Hinweis: Bei grossen PV-Anlagen oder im Brandfall ist dies aus technischen Gründen nicht möglich. Auch die Beschäumung einer PV-Anlage ist als Sicherheitsmassnahme für die Einsatzkräfte nicht geeignet. Versuche haben gezeigt, dass nach spätestens fünf Minuten die Ausgangsspannung zu 100% wider erreicht wurde.

3 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite 3 ACHTUNG: Wegen der Lichtbogengefahr keinesfalls Steckverbindungen auf der Gleichspannungsseite trennen. PV-Module Hausinstallation Wechselrichter mit Freischaltstelle Sicherungen Hausanschluss mit Zähler

4 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite Montagearten Aufdachanlagen Dachintegrierte Anlagen Flachdachanlegen Fassadenanlagen Freilandanlagen (Kraftwerkbau) Lärmschutzwände

5 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite 5 2. Aufbau der PV-Module / Anlage Bestandteile der PV-Module: Glas (Front-, eventuell Rückseite), Silizium (Zellen), Schwermetall (Zellen, Lötstellen), Giessharz (Einbettung), Etyhlen, Vinyl-Acetat, Silikon, verschiedene Kunststoffe, Folien (Isolierfolien), teilweise mit Metallrahmen zur Stabilität und zum Schutz der Glaskanten. Es besteht keine Klassifizierung in eine Bauteilklasse bzw. Feuerwiderstandsklasse. Daraus resultiert: Keine Angaben über die Brennbarkeit Keine Angaben über den Brandverlauf 2.1 Von der Zelle zum Modul Die Grafik zeigt die verschiedenen Schritte bei der Herstellung von Systemen und Installationen zur Gewinnung von Solarenergie auf.

6 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite PV-Anlage mit DC-Freischaltstelle Bereich vor der DC-Freischaltstelle (rote Leitung) kann nicht spannungsfrei geschaltet werden (bei Lichteinfall immer unter Spannung) AC - Sicherung Wechselrichter Netz

7 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite PV-Anlage ohne DC-Freischaltstelle Bereich vor dem Wechselrichter (rote Leitung) kann nicht spannungsfrei geschaltet werden. DC- Freischaltstelle nicht vorhanden bzw. zugänglich (bei Lichteinfall immer unter Spannung) AC - Sicherung Wechselrichter Netz 2.4 Aufgaben eines Wechselrichters - Umwandlung der entstandenen Gleichspannung (DC) in Wechselstrom (AC), - Übergabe AC-Stromes über den Einspeisezähler in das öffentliche Stromnetz (Netzeinspeisung), - Steuerung (selbständiges Ein- und Ausschalten) und Ermittlung des optimalen Arbeitspunktes der PV-Module, - Überwachung bei Störungen (z.b. Ausfall des öffentlichen Stromnetzes und sekundenschnelle Abschaltung).

8 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite 8 3. Gefahr durch elektrischen Schlag Gefahr durch elektrischen Schlag besteht bei: Wechselstromsystemen (AC) bei Spannungen ab 50 Volt Gleichstromsystemen (DC) bei Spannung ab 120 Volt Hinweissymbol: Um einen hinreichenden Schutz vor einem elektrischen Schlag zu erlangen, wird auf die Verwendung entsprechender Schutzkleidung hingewiesen.

9 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite 9 4. Vorgehensweise im Schadenfall PV-Anlage vorhanden? ja Anlagebauteile unversehrt? nein ja AC-Sicherung ausschalten DC- Freischaltstelle vorhanden? nein ja DC- Freischaltstelle zugänglich? nein ja DC-Freischaltstelle ausschalten Keine Gefahr durch PV- Anlage Kabel und Bauteile der PV-Anlage führen bis zur DC-Freischaltstelle. Bei Lichteinfall ständig elektrische Spannung Beim Vorgehen ist besondere Vorsicht erforderlich! Überflutete Bereiche nicht betreten! Kabel und Bauteile der PV-Anlage führen bis zum Wechselrichter. Bei Lichteinfall ständig elektrische Spannung Beim Vorgehen ist besondere Vorsicht erforderlich! Überflutete Bereiche nicht betreten!

10 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite Lösungen zur DC-Freischaltung von PV-Anlagen (1) Auf der Gleichstrom-(DC-)Seite einer Photovoltaikanlage, also dem Solargenerator und den Kabeln, die von hier zum Wechselrichter führen, liegen je nach Bauart der Anlage bis zu 1'000 Volt Spannung an. Weniger als 400 Volt sind es bei modernen Anlagen jedenfalls nicht. Daneben steht im normalen Betrieb natürlich auch die Wechselstrom-(AC)Seite unter Spannung; hier liegen die im Stromnetz üblichen 230 Volt an. Im Brandfall trennt die Feuerwehr routinemässig den Hausanschluss oder sogar das Ortsnetz. Dann schaltet der Wechselrichter automatisch ab und der AC-Teil der Anlage ist spannungsfrei. Auf dem DC-Teil liegt aber weiterhin Spannung an.

11 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite Lösungen zur DC-Freischaltung von PV-Anlagen (2) Direkt vor oder im Wechselrichter ist bei modernen Anlagen ein DC-Freischalter eingebaut. Er trennt den Wechselrichter von den Modulen und ist für Reparaturzwecke gedacht. Wenn die Feuerwehr ihn erreichen kann, wird er aber auch im Brandfall umgelegt, womit immerhin die Bildung von Lichtbögen nach dem Schalter ausgeschlossen ist.

12 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite Lösungen zur DC-Freischaltung von PV-Anlagen (3) Ein von der Aixcon Elektrotechnik GmbH patentiertes Verfahren sorgt dafür, dass die DC-Kabel spannungsfrei sind. Ein Schalter, der über ein manuell oder automatisch (zum Beispiel von einem Rauchmelder) ausgelöstes Signal angesteuert wird, trennt den Generator von der Anlage, wodurch dann die Gefahr von Lichtbögen und Stromschlägen innerhalb des Gebäudes beseitigt wird. Auf dem Dach besteht die Gefahr aber weiter.

13 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite Lösungen zur DC-Freischaltung von PV-Anlagen (4) Die gründlichste Lösung sind zweifellos Systeme, die jedes einzelne Modul blockieren. Sie lassen sich in die Modulanschlussdosen integrieren. Halbleitertransistoren können zum Beispiel so ausgelegt werden, dass sie nur bei Anliegen eines Signals das Modul freischalten; fehlt das Signal, bleiben Plus- und Minuspol des Moduls kurzgeschlossen. Als Signalquelle empfiehlt sich der Wechselrichter: Wenn die Feuerwehr den Hausanschluss trennt und damit für die Abschaltung des Inverters sorgt, löscht sie damit gleichzeitig das Steuersignal. Auch bei Installation oder Wartung der Anlage wäre ein solches System hilfreich.

14 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite Gefahr für die Feuerwehreinsatzkräfte Bei Bränden an Photovoltaikanlagen, bzw. an Gebäuden mit derartigen Anlagen sind die daraus resultierenden zusätzlichen Gefahren wie elektrischen Schlag, toxische Gase und herabfallende Teile durch die Einsatzkräfte zu beachten. 5.1 Gefahr durch elektrischen Schlag Gefahren: Die maximale Berührungsspannung von 120 V DC ist bei PV-Anlagen in der regel weit überschritten. Die Leitungen vom Modul zum Wechselrichter sind nie komplett stromlos zu schalten. Durch hohe Gleichspannung Gefahr eines Lichtbogens Gefährdung durch herabhängende, unisolierte Kabel Schutzmassnahmen: Abschaltung an der DC-Freischaltstelle ermöglicht gefahrenlosen Umgang (erst!) ab Wechselrichter. Module nicht zerstören; Gefahr frei liegender elektrischer Leiter mit unbekannter Spannung. Modulflächen nicht betreten. Beachtung der Regeln über den Umgang mit spannungsführenden Anlagen Ist die anstehende Spannung unbekannt, dürfen bei Löscharbeiten folgende Abstände nicht unterschritten werden: o Sprühstrahl 5m o Vollstrahl 10m 5.2 Gefahr durch Toxische Gase Gefahren: Giftstoffe, durch Verbrennung von Kabelisolierungen, Kunststoffen und Bestandteilen der PV- Module Gefährdungspotential wie bei Gebäudebränden Ausbreitung über die Lüftungsanlagen möglich Schutzmassnahmen: Umluftunabhängigen Atemschutz einsetzen Lüftungsanlagen abschalten Personenrettung / Betroffene Bereiche räumen

15 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite Gefahr durch Herabfallende Teile Gefahren: keine Angaben über Brandverhalten und Feuerwiderstände herabfallen von Teilen wie bei einem Gebäudebrand Verbundglas kann durch Erhitzen und / oder durch auftretendes Löschwasser bersten und Splitter können herumfliegen. Erhöhte Dachlast durch die PV-Module Erfahrungen zeigen, dass Teile der Anlagen nach Abbrand der darunter liegenden Dachkonstruktion durch den Brand beschädigt werden und nach innen fallen; die Tragkonstruktion bleibt sehr lange bestehen. Schutzmassnahmen: Dachlast beachten Trümmerschatten berücksichtigen Gefahrenbereich absperren 5.4 Gefahr der Ausbreitung Gefahren: Kamineffekt bei Aufdach- und Fassadenanlagen. Weitgehend geschlossene Modulflächen können zur Behinderung der Arbeit führen o o Falls das Dach betreten werden muss Die Öffnung der Dachhaut erforderlich sein sollte. Ausbreitungsgefahr, falls Brandabschnitte vorschriftswidrig durch brennbare Modulteile überbrückt werden. Brandgefahr durch Lichtbogen bei beschädigten Anlagen Schutzmassnahmen: Bauvorschriften beachten, Flucht- und Rettungswege freihalten. Mögliche Brandausbreitung beobachten (z.b. Wärmebildkamera). Bereiche um einen möglichen Lichtbogen sichern und Fachkraft hinzuziehen.

16 Feuerwehrinspektorat Kanton Bern Seite Einsatzvorbereitung Kenntnis über Vorhandensein vom PV-Anlagen sowie über geplante Standorte, Erstellung/Überarbeitung von Einsatzplänen für grosse Anlagen, Kenntnis über Aufbau und Anlagetechnik von PV-Anlagen, Schaffung eines Verzeichnisses mit Ansprechpartner, Besichtigungen von Anlagen im Einsatzgebiet mit dem Kader, Wie erkennt man PV-Anlagen? (Erkundung, Hinweisschild) 7. Einsatzdurchführung Überblick über die Anlage verschaffen: Ist die Anlage oder sind Teile der Anlage betroffen? o Welche Komponenten sind beschädigt? o Welche Schäden liegen vor? o Lage der Komponenten? o Wo befinden sich die Module / Wechselrichter? o Wo erfolgt die Trennung vom Netz? o Wo sind die AC Sicherungen bzw. die DC Trennstelle? o Wie verlaufen die DC-Leitungen? Einsatzkräfte auf die erkannten Gefahren hinweisen. o Wechselseitige Kommunikation zwischen Führung und Mannschaft. Gefährdungsbereiche absperren

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