Elektrobiologie Empfehlung Photovoltaik (PV)

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1 URS RASCHLE ELEKTROSMOG-ANALYSEN Telefon +41 (0) LEBENSRAUM-ENERGETIK Telefon +41 (0) Amselstrasse 7 Postfach info@urs-raschle.ch CH-9113 Degersheim Elektrobiologie Empfehlung Photovoltaik (PV) Grundlegende Emfehlungen für die Bauherrschaft sowie für Architketen, Elektroplaner, etc.. betreffend Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) im Bezug auf die EMV / EMVU, Elektrosmog bzw. Elektrobiologie. Bitte beachten Sie dass die im Text enthaltenen Daten allgemeingültig sind. Jedes Projekt muss separat angesehen und entsprechende Massnahmen geplant werden. Die Anzahl der PV-Anlagen nimmt von Jahr zu Jahr zu. Die Erzeugung von Strom aus Sonnenlicht wird meist nur aus rein ökonomischen Gründen als Rechenexempel dargestellt. Eine Bewertung nach baubiologischen und elektrobiologischen Gesichtspunkten sowie der EMV / EMVU wird meistens weggelassen. Die Belastungen durch Elektrosmog sind ernst zu nehmen und wenn immer möglich auf ein Minimum zu reduzieren. Es existieren viele umfangreiche Untersuchungen die einen Zusammenhang zwischen Elektrosmog und gesundheitlichen Beeinträchtigungen aufzeigen. Elektrosmog kann mit geeigneten Massnahmen gedämpft, abgeschirmt oder abgeschaltet werden. Die diversen Möglichkeiten die heute auf dem Markt erhältlich sind, verlangen jedoch eine entsprechende Planung, Berechnung und Kontrolle für den erfolgreichen Einsatz. Gerne empfehlen wir uns mit unserem langjährigen Know-how und unseren weitreichenden Kontakten. Copyright: Urs Raschle Doc: s:\_daten\_urs-raschle\_unterlagen\dokus\photovoltaik-empfehlung_ur.docx Seite 1 von 7

2 Grundlegende Betrachtung der Felder und Strahlen einer Photovoltaik-Anlage Da eine Photovoltaik-Anlage aus mehreren Komponenten besteht und diese auch unterschiedliche Aufgaben erfüllen müssen und verschiedene Felder produzieren können, teilen wir unser Betrachtung auf. Nicht berücksichtigt werden in unsere Aufzählungen die Problematiken des Blitzschutzes hinsichtlich Elektrosmog sowie die allgemeinen elektrischen Installationen und Apparate. Die Aufzählung ist nicht abschliessend und kann bei Bedarf und neuen Erkenntnissen erweitert werden. Anlagekomponenten: 1) Solar-Module (Panels) 2) Kabelverbindungen zwischen 1 den einzelnen Modulen 3) Transportleitung zwischen Solar-Modulen und Wechselrichter 4) Wechselrichter 5) Elektroinstallation / Elektro-Zuleitung Photo: energiestrategen-gmbh 1) Solar-Module (Panels) Die Solar-Module (Panels) erzeugen Gleichstrom, folglich können sie von einem magnetischen Gleichfeld umgeben sein. Ist der vom Wechselrichter entnommene Gleichstrom nicht konstant, sondern pulsierend, sind die Module zusätzlich von einem magnetischen Wechselfeld umgeben. Hinzu kommt, je nach Wechselrichtertyp und Art der Verlegung der Transportleitung, ein elektrisches Wechselfeld. 2) Verbindungsleitungen zwischen Modulen Die Module sind bei kleineren Anlagen meist parallel, bei leistungsstarken Anlagen bis zu einer bestimmten Anzahl in Reihe geschaltet, die Verbindungen zwischen den Modulen führen den gleichen Strom wie die Module, entsprechend sind auch diese Verbindungen von einem magnetischen Gleichfeld und einem magnetischen Wechselfeld umgeben. Je nach Wechselrichtertyp und Art der Transportleitung kann auch ein elektrisches Wechselfeld mitgeführt werden, bzw. entstehen. Copyright: Urs Raschle Doc: s:\_daten\_urs-raschle\_unterlagen\dokus\photovoltaik-empfehlung_ur.docx Seite 2 von 7

3 3) Transportleitung zwischen Solar-Modulen und Wechselrichter Die Transportleitung von den Modulen zum Wechselrichter führt den erzeugten Gleichstrom mit einer eventuellen Wechselstromkomponente, ist also auch von einem magnetischen Gleichfeld mit einem ev. Anteil eines magnetischen Wechselfelds umgeben. Bei einer Reihenschaltung der Module beträgt die Spannung auf dem Kabel bis über 600V, es kann somit zusätzlich ein elektrisches Gleichfeld entstehen. Je nach Wechselrichtertyp und Art der Transportleitung kann auch ein elektrisches Wechselfeld mitgeführt werden, bzw. entstehen. 4) Wechselrichter Der Wechselrichter formt die Gleichspannung in eine Sinus- Wechselspannung von 230 Volt mit 50Hz um, entsprechend der Spannung der Hausstromversorgung. Vereinfacht beschrieben, wird die Gleichspannung pro Sekunde in ca Teile zerhackt und aus diesen Teilen die sinusförmige Wechselspannung zusammengesetzt. Da die Ausgangswechselspannung noch Anteile dieser getakteten Gleichspannung enthält, ist die abgegebene Wechselspannung nicht perfekt sinusförmig, sondern von Störungen überlagert. Durch diese Technik können von einem Wechselrichter folgende Strahlung abgegeben werden: - Magnetisches Wechselfeld mit Frequenz 50 Hz. - Magnetisches Wechselfeld mit Frequenz von ca. 20 khz und Oberwellen. - Elektrisches Wechselfeld und der Zu- und Ableitung mit Frequenz von ca. 20kHz und Oberwellen bis über 100 khz. - Bei Wechselrichter ohne galvanische Trennung sind elektrische Wechselfelder mit 50 Hz auch auf der Transportleitung zu den Modulen, den Verbindungsleitungen der Module möglich. 5) Elektroinstallation / Elektro-Zuleitung des Hauses Der vom Wechselrichter erzeugte Wechselstrom wird über einen Zähler in das Net z des Stromversorgers eingespeist. Dadurch werden auch die vom Wechselrichter produzierten Störspannungen in das Hausstromnetz übertragen und führen so zu einer Belastung durch elektrische Wechselfelder mit hoher Frequenz in den Räumen (und auch in den Nachbarhäusern). Eine zusätzliche nicht zu vernachlässigende Komponente ist die Aufteilung des Stromflusses beim Hausanschlusskasten über die Erdung und den PEN-Leiter. Durch die Produktion von Strom und der daraus folgenden Stromabgabe ins EW-Netz erfolgt automatisch auch eine Erhöhung des möglichen Fehlstromes über die Erdung und das EW-Kabel. Diese Zunahme des Fehlstromes auch Einleiterstromfluss genannt und der Copyright: Urs Raschle Doc: s:\_daten\_urs-raschle\_unterlagen\dokus\photovoltaik-empfehlung_ur.docx Seite 3 von 7

4 daraus resultierenden Magnetfelder erhöht sich die magnetische Grundbelastung. Fehlströme führen oft auch zu Korrosion Schäden an Erdungen, Wasserleitungen etc. durch den vorhandenen Gleichstromanteil. Literaturhinweis: - Photovoltaik von Heinrich Häberlin im electrosuisse Verlag Wie sieht es in der Praxis aus? In den von uns gemessenen verschiedenen Anlagen sind uns einige Punkte aufgefallen die wir als allgemeingültig aufführen möchten. Diese Punkte werden auch in die Empfehlung für zukünftige Anlagen mit einbezogen. - Elektrische Wechselfelder an Transportleitungen und Solar-Modulen (Panels) die meistens durch trafolose Wechselrichter hervorgerufen wurden. - Netzrückwirkungen (Dirty-Power) hervorgerufen durch die Wechselrichter in der eigenen Hausinstallation und bei Nachbarliegenschaften bis hin zu den EW s - Magnetische Gleichfelder an Transportleitungen Elektrische Wechselfelder an Transportleitungen und Solarmodulen (Panels) Durch die Technik der trafolosen Wechselrichter (Wechselrichter ohne galvanische Trennung meistens TL genannt) kommt es zu einer Einkoppelung des elektrischen Wechselfelds im Wechselrichter selbst. Die Felder sind auch nachts vorhanden wenn die Anlage keinen Strom produziert. Dies führt dazu, dass zwischen den Panels und z.b. Dach, Boden, Wände etc. und oder der Transportleitung und anderen Gebäudeteilen eine Potentialdifferenz entsteht. Dieses elektrische Wechselfeld (Potentialdifferenz) kann mittels herkömmlicher potentialfreier Messmethode ermittelt werden und ist in der Baubiologie und der Elektrobiologie ein zentraler Bewertungspunkt. (Siehe hierfür z.b. den Standard der baubiologischen Messtechnik SBM-2008 sowie den VDB-Richtlinien für die Messtechnik). So können in einem Haus mit Holzdachkonstruktion und Solarmodulen Werte von 20 V/m und mehr gemessen werden. Bekanntlich ist Holz ein Verschlepper der elektrischen Wechselfelder. Aber nicht nur bei Holzdächern, sondern auch bei anderen Konstruktionsarten bei denen keine konsequente Erdung bzw. Potentialausgleich der Decken und Böden besteht kann dieser Effekt hervorgerufen werden. Die Rahmen der Panels zu erden nützt im übrigens nichts, da die Fläche der Panels massgebend für die Feldabgabe ist. Aber nicht nur die trafolose Wechselrichter können elektrische Wechselfelder abgeben. Die Verlegung der Transportleitung hat ebenso einen massgebenden Einfluss. Liegen diese nahe bei normalen elektrischen Leitungen kann das Feld ebenso verschleppt werden und wir messen wieder elektrische Wechselfelder von einigen V/m. Copyright: Urs Raschle Doc: s:\_daten\_urs-raschle\_unterlagen\dokus\photovoltaik-empfehlung_ur.docx Seite 4 von 7

5 Unsere Empfehlung: Einsatz von Wechselrichtern mit galvanischer Trennung (Trafo-Wechselrichter) (Leider werden diese in naher Zukunft nicht mehr gebaut!). Transportleitungen eng beieinander und verdrillt verlegen. Transportleitungen in einem geerdeten Rohr oder Kanal führen. Prinzipiell keine Photovoltaik-Anlagen auf Dächern/Wänden mit Holz- oder anderen Leichtbauweisekonstruktionen (Ausnahmen mit speziellen Erdungsmassnahmen möglich) Netzrückwirkungen (Dirty-Power) Netzrückwirkungen sind durch den Einsatz von Wechselrichter gegeben. Glücklicherweise sind die meisten grösseren Wechselrichter mit Schutzvorrichtungen sogenannten Filtern versehen. Bei Klein-Anlagen und einphasigen Wechselrichtern ist dies nicht unbedingt gegeben. Hier haben wir schon allerlei unschönes gemessen. Die Gesetzgebung weist im Bereich 10kHz - 150kHz eine Lücke auf und somit werden in diesem Bereich meist keine Filter verwendet. So ist es nicht verwunderlich das viel Wechselrichterhersteller in diesem Bereich die sogenannte Zerhackung der Gleichspannung ansetzen um einen fast Sinus von 50 Hz zu erreichen. Störungen und Netzrückwirkungen sind eine grosse Herausforderung für alle Beteiligten (EW, Hersteller, Betreiber, Grundeigentümer, etc.) und die Lokalisierung eines Störers ist technisch anspruchsvoll. Unsere Empfehlung: Einsatz von Wechselrichter nur von Markenherstellern mit dem Nachweis der Entstörung Periodische Überprüfung der Anlage und Wechselrichter mittels Netzanalyse da die Störanfälligkeit der eingebauten Filter relativ hoch ist. Grundsätzlich ist unser Elektro-Verteilsystem der Netzbetreiber nicht ausgelegt für eine Einspeisung beim Verbraucher. Bis anhin war das höchste Spannungsniveau beim Erzeuger, bzw. beim speisenden Trafo des energieliefernden Werkes. Mit der Verteilung der Stromerzeugung kommt es immer häufiger vor, dass nun das höchste Spannungsniveau beim Einspeiser (z.b. private Solaranlage, Windkraftanlage, etc.) liegt und die Energie in Richtung des eigentlichen speisenden Trafo fliesst. Somit muss die Energieversorgung die Stromlast neu regeln um Spannungs- und Frequenzstabilität gewährleisten zu können. Das ist eine zusätzliche Herausforderung oder anders ausgedrückt eine grosse Schwierigkeit für die Elektrizitätswerke. Ausserdem sollten langfristig alle Elektroversorgungsnetze auf ein 5-Leiter (TN-S System) umgestellt werden um die Fehlströme übers Erdreich eliminieren, bzw. verkleinern zu können. Copyright: Urs Raschle Doc: s:\_daten\_urs-raschle\_unterlagen\dokus\photovoltaik-empfehlung_ur.docx Seite 5 von 7

6 Magnetische Gleichfelder an den Transportleitungen Durch eine verdrillte Transportleitung zwischen Solar-Modul (Panels) und dem Wechselrichter kann die Ausbreitung des magnetischen Gleichfeldes sehr stark verringert werden. Da dies nicht immer wie gewünscht möglich ist, sollten Transportleitungen nicht an Orten mit empfindlicher Nutzung (wie z.b. Schlafzimmer) vorbeigeführt werden. Die Ausbreitung ist glücklicherweise örtlich begrenz und so kann nach 1-2m keine Beeinflussung mehr gemessen werden solange die Leiter (Plus und Minus) beieinander liegen. Unsere Empfehlung: Transportleitung verdrillt verlegen mit dem grössten möglichen Abstand zu Orten mit empfindlicher Nutzung. Ihr Projekt: Photovoltaik-Anlage.. Die oben erwähnten Punkte haben allgemeingültigen Charakter. Um nun speziell auf das Projekt eingehen zu können sind wir auf zusätzlich Angaben angewiesen. Diese zusätzlichen Angaben variieren und müssen vorerst genauer besprochen werden. Grundsätzlich benötigen wir folgende Angaben. Haus- und Dachkonstruktion / Aufbau (Holz, Mauerwerk, Beton, etc.) Angaben der Elektrozuleitung Angaben über die Erdung sowie den Blitzschutz des Hauses Angaben zum geplanten Wechselrichter Typ Grösse der geplanten Anlage (Fläche, Leistung, etc.) Unsere Empfehlungen aus elektrobiologischer Sicht: - Einsatz von galvanisch getrenntem Wechselrichter auch wenn diese geringfügigeren Wirkungsrad aufweisen (Leider werden diese in naher Zukunft nicht mehr gebaut). - Trafolose Wechselrichter mit Abschaltautomatik bei Nichtbetrieb (Firma SMA) verwenden. - Grossflächige Erdung (Potentialausgleich) unter den Panels anbringen. - Transportleitung zwischen Solar-Modul und Wechselrichter verdrillt und in einem geerdeten Rohr oder Kanal verlegen. Die Verlegung sollte einen möglichst grossen Abstand zu Orten mit empfindlicher Nutzung aufweisen (z.b. Schlafzimmer). Copyright: Urs Raschle Doc: s:\_daten\_urs-raschle\_unterlagen\dokus\photovoltaik-empfehlung_ur.docx Seite 6 von 7

7 - Der Standort der Wechselrichter sollte möglichst weit weg von Orten mit empfindlicher Nutzung sein. Die Wechselrichter sollten auf einer geerdeten Fläche (z.b. Gitterrost) montiert werden. Die Erdung / Potentialausgleich muss direkt am Potentialausgleichkasten angeschlossen werden. Sollte die Wand aus Beton sein kann auf diesen Rost verzichtet werden sofern die Eisenarmierung direkt an den Potentialausgleich angeschlossen wurde. - Elektrozuleitung ab Hauptverteilung zu den Wechselrichtern im System TN-S (5-polig) abgeschirmt ohne Reduktion von Querschnitten ausführen (z.b. FEO CLE Studer Kabel) - Wenn möglich sollte die EW-Zuleitung zum Haus ebenfalls TN-S 5-polig ohne Reduktion von Kabelquerschnitten sein. - Erdungssystem des gesamten Hauses nach elektrobiologischen Grundsätzen überprüfen. Sternförmige zentrale Erdung muss vorhanden sein. Die Haupterdung muss örtlich durch das EW-Kabel oder einen mitgeführten Erdleiter erfolgen. Die Wasserleitungen und die Fundamenterdung müssen überprüft und gegebenenfalls getrennt werden auf Grund unkontrollierbarer Fehlströmen und der daraus resultierenden Magnetfeldern sowie der ebenfalls daraus folgenden Korrosion. - Die aufgeführten Empfehlungen verlangen sicherlich eine noch genauere Überprüfung und Betrachtung Vorort. Sie sollen aber trotzdem einen Überblick geben was bei einer Photovoltaik-Anlage beachtet werden sollte. Leider werden diese Punkte durch eine herkömmliche Planung nicht abgedeckt! Wir sind Mitglied bei: SABE Schweizer Arbeitsgemeinschaft biologische Elektrotechnik FGHU Fachgruppe Hausuntersuchung SIB Schweizer Interessengemeinschaft Baubiologie / Bauökologie DGEIM Deutsche Gesellschaft Energie und Informationsmedizin Copyright: Urs Raschle Doc: s:\_daten\_urs-raschle\_unterlagen\dokus\photovoltaik-empfehlung_ur.docx Seite 7 von 7