Simone Krüger, Bernd Teichmann, Marie Despinasse, Benjamin Klaffke

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Nora Dunkle
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1 F 2897 Simone Krüger, Bernd Teichmann, Marie Despinasse, Benjamin Klaffke Systematische Untersuchung des Brandverhaltens und des Feuerwiderstandes von PV-Modulen einschließlich der Emissionen im Brandfall und Entwicklung eines Prüfverfahrens zum Einfluss von PV-Modulen auf die harte Bedachung Fraunhofer IRB Verlag

2 F 2897 Bei dieser Veröffentlichung handelt es sich um die Kopie des Abschlussberichtes einer vom Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung -BMVBS- im Rahmen der Forschungsinitiative»Zukunft Bau«geförderten Forschungsarbeit. Die in dieser Forschungsarbeit enthaltenen Darstellungen und Empfehlungen geben die fachlichen Auffassungen der Verfasser wieder. Diese werden hier unverändert wiedergegeben, sie geben nicht unbedingt die Meinung des Zuwendungsgebers oder des Herausgebers wieder. Dieser Forschungsbericht wurde mit modernsten Hochleistungskopierern auf Einzelanfrage hergestellt. Die Originalmanuskripte wurden reprotechnisch, jedoch nicht inhaltlich überarbeitet. Die Druckqualität hängt von der reprotechnischen Eignung des Originalmanuskriptes ab, das uns vom Autor bzw. von der Forschungsstelle zur Verfügung gestellt wurde. by Fraunhofer IRB Verlag 2014 ISBN Vervielfältigung, auch auszugsweise, nur mit ausdrücklicher Zustimmung des Verlages. Fraunhofer IRB Verlag Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau Postfach Stuttgart Nobelstraße Stuttgart Telefon Telefax irb@irb.fraunhofer.de

Solarmodule im Brandfall Systematische Untersuchung des Brandverhaltens und des Feuerwiderstandes von PV-Modulen einschließlich der Emissionen im

3 Solarmodule im Brandfall Systematische Untersuchung des Brandverhaltens und des Feuerwiderstandes von PV-Modulen einschließlich der Emissionen im Brandfall und Entwicklung eines Prüfverfahrens zum Einfluss von PV-Modulen auf die harte Bedachung Endbericht Dr. Simone Krüger Dipl.-Ing. Bernd Teichmann Dipl.-Chem. Marie Despinasse Benjamin Klaffke Der Forschungsbericht wurde mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesinstitutes für Bau, Stadt- und Raumforschung gefördert Aktenzeichen: SF / II 3-F Die Verantwortung für den Inhalt des Berichtes liegt beim Autor.

4 3 Inhaltsverzeichnis 1 AUFGABENSTELLUNG UND ZIEL Motivation Abschätzung der Häufigkeit von Bränden an PV-Anlagen 8 2 STAND DER TECHNOLOGIE BEI PV-MODULEN Marktanteile Modulkosten und Wirkungsgrade Einfluss des Neigungswinkels und der Ausrichtung Freiflächenanteile und Anlagengrößen Modul-Aufbau und Montagesysteme von PV-Modulen Aufbau Montagesysteme Solarglas Regionale Verteilung in Deutschland Anteil der PV an der regenerativen Stromerzeugung 21 3 BRANDPRÜFUNGEN VON PV-MODULEN Brandverhalten von Baustoffen Brandverhalten von Bedachungen Amerikanisches Prüfverfahren für Bedachungen nach UL Brandtechnologische Anforderungen von PV-Modulen nach IEC GEFÄHRDUNG DURCH TOXISCHE BRANDPRODUKTE 29 5 DURCHFÜHRUNG DER BRANDVERSUCHE Materialen Laborbrandversuche mit PV-Modulen Normalentflammbarkeit im Brennkasten nach DIN (bzw. ISO ) Brandversuche in der Rauchkammer nach ISO Brandversuche im Cone Calorimeter nach ISO Brandversuche in der SBI-Apparatur nach DIN EN Brandversuche von PV-Modulen auf einem Testdach Brandversuche mit dem Drahtkorb nach CEN TS 1187/ Burning Brand Test nach IEC

5 4 6 ENTWICKLUNG EINES NEUEN TESTVERFAHRENS Versuchsaufbau Kalibrierung des Gasbrenners Wärmestrahlungsstromdichten Brandbeanspruchung der PV-Module durch Feuer von außen Einfluss der Wärmestrahlung auf Si-Dünnschicht-Module Einfluss der Wärmestrahlung auf Si-Dickschicht-Module Vergleich der PV-Module nach Brandbeanspruchung von außen mit 30 kw Brandversuche von PV-Modulen mit Dachpappe als Dachuntergrund Beanspruchung der PV-Module durch Feuer von innen Einfluss der Wärmestrahlung auf Si-Dünnschicht-Module Einfluss der Wärmestrahlung auf Si-Dickschicht-Module Vergleich der PV-Module nach Brandbeanspruchung von innen mit 30 kw Zusammenfassung Gasbrenner-Tests BEURTEILUNG DER RAUCHGASEMISSION IM BRANDFALL Rauchentwicklung Rauchgaszusammensetzung Rauchgaszusammensetzung in der Rauchkammer nach ISO Rauchgaszusammensetzung im Cone Calorimeter nach ISO Erstellen einer Kalibrierung zum qualitativen und quantitativen Nachweis von Essigsäure Beurteilung der Rauchgastoxizität BRANDRÜCKSTANDSANALYTIK DER PV-MODULE Erzeugung von Brandrückstandsproben Brandrückstandsproben aus der Rauchkammer nach ISO Brandrückstandsproben aus dem Cone Calorimeter nach ISO Brandrückstandsproben nach Burning Brand Test nach IEC Brandrückstandsproben-Aufarbeitung Mechanische Aufarbeitung Chemische Aufschlussverfahren Methoden zur quantitativen Erfassung von Schwermetallen Voruntersuchungen Ausgewählte Methode Beurteilung der Schwermetallkonzentration in PV-Modulen Ergebnisse der Rückstandsanalytik von CdTe-Dünnschicht-Modulen Ergebnisse der Rückstandsanalytik von CIGS-Dünnschicht-Modulen 149

6 5 9 ZUSAMMENFASSUNG AUSBLICK LITERATUR 157

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