Brandschutzgerechtes Planen und Installieren von PV-Anlagen

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1 Brandschutzgerechtes Planen und Installieren von PV-Anlagen VDE Südbayern e.v. Arbeitskreis Energietechnik Hochschule München Dipl. Ing. Ralf Haselhuhn, Vorsitzender des Fachausschusses Photovoltaik Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie LV Berlin Brandenburg e.v. Zur Person: Ralf Haselhuhn Dipl.-Ing. für Elektrotechnik - Energietechnik seit 1991 Energieberater und Energieplanung seit 1995 Mitarbeiter im Berliner Büro der DGS tätig als Fachplaner, Gutachter, Sachverständiger, Dozent und Autor seit 2000 Mitarbeit im VDE-Normungsausschuss seit 2001 Mitarbeit in der EEG-Clearingstelle BMWi/BMU seit 2003 Vorsitzender des DGS-Fachausschusses Photovoltaik seit 2008 in BSW-Arbeitsgruppen: Blitz, Netz, Brand, Bau, PV- Großanlagen Buchveröffentlichungen (Leitfaden Photovoltaische Anlagen...) sowie diverse Konferenzbeiträge und Fachartikel unter 1

2 Broschüre zu den Fachregeln Erste Vorstellung der Broschüre im Rahmen des 26. OTTI PV-Symposiums im März Entstanden durch die Arbeit interdiziplinären Arbeitsgruppen unter Beteiligung der Feuerwehr, Brandschutzexperten, Planer, Installateuren und der PV-Branche organisiert durch den BSW. Gemeinsam von BSW, DGS, Zentralverband des Deutschen Elektrohandwerks (ZVEH), Berufsfeuerwehr München und Bundesvereinigung der Fachplaner und Sachverständigen im vorbeugenden Brandschutz e.v. (BFSB) herausgegeben. Abgestimmt mit der Arbeitsgemeinschaft der Leiter der Berufsfeuerwehren in Deutschland (AGBF Bund). Inhalt Sicherheit von Einsatzkräften im Brandfall Schutz vor elektrischen Schlag Kennzeichnungspflicht Zugangsoptionen für den Löschangriff Realisierung baurechtliche Vorschriften Grundsätzliche Installations- und Instandhaltungshinweise 2

3 Brandrisiko und elektrische Anlagen Schutzziel Generell dürfen durch die Installation von PV-Anlagen keine gefährlichen berührbaren DC-Spannungen im Brandfall im Gebäude auftreten, so dass die Personenrettung und Brandbekämpfung im Gebäudeinneren sicher durchgeführt werden kann. 3

4 Maßnahmen zur Umsetzung des Schutzziels Organisatorische Maßnahmen Kennzeichnung der PV-Anlage am Hausanschlusskasten und Gebäudehauptverteilung durch ein Hinweisschild Übersichtspläne für Einsatzkräfte Ergänzung bestehender Feuerwehrpläne und bauliche Maßnahmen Feuerwiderstandsfähige Verlegung der DC-Leitungen oder Verlegung von DC-Leitungen außerhalb des Gebäudes oder Wechselrichter im Außenbereich oder am Gebäudeeintritt oder technische Maßnahmen DC-Freischalter der Hauptleitung bzw. der Modulstränge mit Fernauslösung (DC-Modulfreischalteinrichtung) (Schutzkleinspannungsinstallation) Praktische Umsetzung baulicher Maßnahmen [Bild aus Broschüre Brandschutzgerechte Planung, Errichtung und Installation von PV-Anlagen, Hrsg. : BSW, DGS u.a., 2011] Unterputzverlegung oder Ummantelung mit Brandschutzverkleidungen oder Verlegung in Brandschutzkanälen und - schächten nach EN 1366 oder DIN 4102 Feuerwiderstand gemäß Landesbauordnung, mindestens feuerhemmend geschützt und als PV-Leitungsanlage mit Feuerwiderstand gekennzeichnet. Brandabschnitte beachten Brandschottung der Leitungen entsprechend Musterleitungsanlagenrichtlinie (MLAR) 4

5 Brandbekämpfung [aus Broschüre Brandschutzgerechte Planung, Errichtung und Installation von PV-Anlagen, Hrsg.: BSW, DGS u.a., 2011] Baulicher Brandschutz nach MBO 32 Dächer (1) Bedachungen müssen gegen eine Brandbeanspruchung von außen durch Flugfeuer und strahlende Wärme ausreichend lang widerstandsfähig sein (harte Bedachung). (5) Dachüberstände, Dachgesimse und Dachaufbauten, lichtdurchlässige Bedachungen, Lichtkuppeln und Oberlichte sind so anzuordnen und herzustellen, dass Feuer nicht auf andere Gebäudeteile und Nachbargrundstücke übertragen werden kann. Von Brandwänden und von Wänden, die anstelle von Brandwänden zulässig sind, müssen mindestens 1,25 m entfernt sein Dachgauben und ähnliche Dachaufbauten aus brennbaren Baustoffen, wenn sie nicht durch diese Wände gegen Brandübertragung geschützt sind. 5

6 Grenze Gebäudeabschlusswand Brandwand Abstand der PV-Module zur Brandwand 1,25 6,49m 1,25 4,07 m 3,27 1,25 m < 80 m Dachaufsicht [W. Bär i.h. EBS Baulicher Brandschutz nach MBO Kein Überbauen von Brandwänden durch Module oder Leitungen (Leitungsdurchführungen sind nach MLAR zu schotten) Quelle: OBO Bettermann Brandwände müssen mind. 0,30 Meter über die Oberkante des PV- Generators ragen oder Abstände zu den Brandwänden sind einzuhalten Quelle: VGH Abstandsempfehlungen für Dach-parallel installierte Anlagen : Abstand zwischen Brandwand bzw. Gebäudetrennwand und der gesamten Generatorkonstruktion: 1,25 Meter 6

7 Brandschutz: elektrische Komponenten Planung und Errichtung nach DIN VDE Die Installation von DC-Leitungen, Wechselrichter oder GAK im Treppen- und Ausgangsbereich von 1- und 2- Familienhäuser ist zu vermeiden. Wechselrichtermontage (nichtbrennbaren Untergrund, Mindestabstände zu brennbaren Materialien, Abwärme des Wechselrichters und Luftaustausch beachten, Wechselrichter nicht direkt auf Holzwände, Calciumsilikat-Platte (d 15 mm) mit einem umlaufenden Überstand von 10 cm) Leitungsverlegung: erd- und kurzschlusssichere Leitungsverlegung getrennte Verlegung von DC-Leitungen geeignete Befestigung der Leitungen nicht über scharfe Kanten verlegen Verwendung von PV-Leitungen (Bauart PV1-F) Leitungen vor Nagetierfraß schützen Leitungen nicht durch Räume mit leicht entzündlichen Stoffen führen. Quelle: Scholand Qualitätsgerechte Installation Inverter Lichtbogenschutz Erd- und kurzschlusssichere Installation ausschließlich geeignete PV- Strangsicherungen verwenden Isolationsüberwachung Wechselrichter und GAK auf feuerbeständigen Material montieren Blitz- und Überspannungsschutz 7

8 VDE-Normungsentwurf Anwendungsregel E VDE-AR-E Mindestanforderungen an den DC-Bereich einer PV-Anlage im Falle einer Brandbekämpfung oder technische Hilfeleistung Kennzeichnung von Anlage und Leitungsführung Bauliche, technische und organisatorische Installationsmaßnahmen Gegen Feuer geschützte Verlegung von PV-DC-Leitungen im Gebäude: Unterputz-Verlegung nach MLAR 2005 Brandschutzkanäle/-schächte nach EN 1366 oder DIN4102 oder Verlegung der DC-Leitungen außerhalb des Gebäudes oder Einrichtungen zum Schalten, Trennen oder Kurzschließen im DC-Bereich an der Gebäudeeintrittstelle E VDE-AR-E : Einrichtungen zum Trennen des Strangs oder des PV- Generators Abb. 1: Beispielhafte Ausführung einer Einrichtung zum Trennen am Generatorende Einrichtung zum Trennen am Strangende bzw. Generatorende oder am Gebäudeeintritt, die sich durch ein externes Freigabesignal ansteuern lässt. Die Einrichtung zum Trennen muss die Anforderungen an ein Schaltgerät nach DIN EN (VDE ) oder nach DIN EN (VDE ) erfüllen. 8

9 Praktische Umsetzung technischer Maßnahmen Anforderungen an DC-Freischalteinrichtung: Auslöser am Hausanschluss / oder BMZ (Brandmeldezentrale) Fail Safe Verhalten Kennzeichnung des Schalters Schaltzustand am Schalter und Auslöser für Betreiber und Einsatzkräfte erkennbar Sicherung gegen Wiedereinschalten Kennzeichnung der abgeschalteten Bereiche Gleichzeitige Schaltung des in Wechselrichternähe befindliche oder im Wechselrichter integrierten DC- Lasttrennschalters (gemäß DIN VDE ) notwendig; sonst Gefahr von Entladestromstoß aus den Eingangskondensatoren der WR möglich. Langzeitzuverlässigkeit bei entsprechenden Witterungseinflüssen [A.Häring, SMA] Anforderungen für Modul- Abschaltmaßnahmen Extrem hohe Zuverlässigkeit (MTBF, FIT-Rate) erforderlich Lebensdauer / Verfügbarkeit von Ersatzteilen > 30 Jahre Eigenverbrauch < 0,1 % P Nenn ( < 0,2 P Nenn = 200 W) Kosten < 10 P Nenn = 200 W normative Vorgabe der zu erfüllenden Aufgaben (E-VDE- AR ) Entwicklung von Langzeittest, Ermittlung von FIT und MTBF und zugehörigen Prüfvorschriften bzw. -normen 9

10 Offene Problemstellungen bauliche Maßnahmen: Anforderungen der Bauordnungen: Harten Bedachung sowie die Verwendung von Materialien mit einer Einstufung von mindestens Baustoffklasse B2 Normalentflammbar nach DIN 4102 bauaufsichtliches Prüfzeugnis älterer Glas-Folien-Module der Firma Shell Solar bescheinigten B2, neuere Nachweise wurden nicht erbracht Brandprüfungen nach IEC und UL790 Roof Coverings (Dacheindeckungen) ermöglichen keine Einstufung in Baustoffklassen nach DIN 4102 oder DIN EN und entsprechen somit nicht der deutscher Bauordnung Offene Problemstellungen technische Maßnahmen: Prüfungen und Testprozeduren zu Funktion, Sicherheit und Langzeitbeständigkeit von DC-Feuerschaltern ob Generatorschalter oder Modulschalter sind noch nicht entwickelt Auslösung für Einsatzkräfte muss nachvollziehbar sein Freischaltung mit Halbleiterelementen bisher normativ nicht zugelassen Erarbeitung einer Produktnorm für Abschaltlösungen und deren Zertifizierung Abschaltlösungen müssen Messungen der Stränge sowie Module bei Installation sowie Fehlersuche muss ermöglicht werden (EN 62446) 10

11 Offene Problemstellungen Lichtbogenproblematik: Ursachen für Lichtbogenentstehung: Mängel an Komponenten: insb. an Modulen, Zellverbinder, Modulanschlussdose Mängel bei der Installation: Modulverbinder, Leitungsführungen, Ausführung Kontaktstellen, Installationsort Alterung der Isolation insb. Kabelisolation Ungeeignete Sicherungen und Ausführung der GAK Verbundprojekt Bewertung des Brandrisikos in Photovoltaik-Anlagen und Erstellung von Sicherheitskonzepten zur Risikominimierung 11

12 12

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