Hinweise zu einer ganzheitlichen Installation zur Brandrisikominimierung

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1 Hinweise zu einer ganzheitlichen Installation zur Brandrisikominimierung 3. Workshop PV-Brandschutz TÜV Rheinland, Köln Dipl. Ing. Ralf Haselhuhn Vorsitzender des Fachausschusses Photovoltaik Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie LV Berlin Brandenburg e.v. Mitarbeiter im VDE/DKE K 373 PV-Systeme und AK STD_ Anwendungsregel Speicher 1

2 Inhalt Dachzugang für die Brandbekämpfung Anforderungen an PV-Module der Bauregelliste Realisierung baurechtliche Vorschriften (MBO) Bauliche Anforderungen nach VDE AR Leitungsverlegung: normativ und Praxis Besondere Installationsanforderungen bei Aluleitungen Steckerproblematik Typische Fehler an GAK Fehlerhafte Wechselrichterinstallation Auswahl Strangsicherungen Brandschutz bei PV-Batteriesystemen 2

3 Dachzugang für die Brandbekämpfung 3

4 Anforderungen an PV- Modulen der Bauregelliste DIBt-Informationsschrift Hinweise für die Herstellung, Planung und Ausführung von Solaranlagen von 7/2012: Formelle Einordnung der Solartechnik und Festlegung der baulichen Anforderungen Aufnahme von PV-Modulen in Standardanwendungen in die Bauregelliste B Teil 2 (11/2012) Nachweis zum Brandschutz, in den meisten Fällen (Aufdachanlagen) normalentflammbar Klasse B2 nach DIN 4102 (alt) oder Klasse E nach EN (neu) durch Übereinstimmungserklärung des Herstellers (ÜH) wenn der Einsatzort eine Klassifizierung schwerentflammbar und nicht brennbar verlangt (z.b. Indachanlagen, BIPV): Übereinstimmungszertifikat durch eine anerkannte Zertifizierungsstelle (ÜZ) notwendig Brandprüfungen nach IEC bzw. UL790 Roof Coverings nicht ausreichen, da sie keine Einstufung in Baustoffklassen nach DIN 4102 oder DIN EN ermöglichen 4

5 Baulicher Brandschutz nach Musterbauordnung (MBO) [Bild: OBO Bettermann] [Bild: DGS Berlin, Leitfaden Photovoltaische Anlagen 2013] 5

6 Praktische Umsetzung baulicher Maßnahmen nach VDE AR [Bild aus Broschüre Brandschutzgerechte Planung, Errichtung und Installation von PV-Anlagen, Hrsg. : BSW, DGS u.a., 2011] Feuergeschützte Verlegung entsprechend gültiger Landesbauordnung (mind. F30) Unterputzverlegung nach VDE oder Ummantelung mit Brandschutzverkleidungen gegen Berührung geschützte und feuerwiderstandsfähige Verlegung: 1 Meter über den Handbereich von Personen und Kabeltragesystemen nach DIN (Einbeziehung in Funktionspotentialausgleich) Verlegung in Brandschutzkanälen und -schächten nach EN 1366 oder DIN 4102 Brandabschnitte beachten und ggf. und ggf. Brandschottungen entsprechend MLAR 6

7 Brandgeschützte Verlegung der DC-Leitungen Verlegungen der Leitungen in einem Elektroinstallationsschacht oder -kanal der Feuerwiderstandsklassen I 30 bis I 90, je nach erforderlicher Feuerwiderstandsdauer, mindestens aber I 30, dabei muss der Schacht oder Kanal vom Gebäudeeintritt bis mindestens 1,0 m an den Wechselrichter heran geführt werden Unterputzverlegung: mind. 15 mm dicken mineralischem Putz Dämmschutzbildene Brandschutzbeschichtung für Kabel Nutzung von ungenutzte Schornsteine, Achtung dabei: Verlegung mit Zugentlastung 7

8 Verlegung der DC-Leitungen außerhalb des Gebäudes entspricht baulichen Maßnahmen der VDE AR Möglich auch Modulwechselrichtern oder Modulabschaltlösungen z.b. in Leistungsoptimierern (Achtung: Produktnorm fehlt noch dazu) [Bilder: DGS Berlin] 8

9 Leitungsverlegung nach Norm Max. Befestigungsabstand [mm] und min. Biegeradien nach VDE : nach VDE für einadrige Kabel: Max. Befestigungsabstand: waagerecht 800 mm / senkrecht mm Minimaler Biegeradius: 15 x D 9

10 Praxis: Leitungsverlegung für PV-Leitungen Die Befestigung von PV-Leitungen an der Unterkonstruktion insbesondere am Schrägdach wird häufig nicht ausgeführt. [Bilder: DGS Berlin] 10

11 Normentwurf PV-Leitungen, Fehlende Anwendungsregel zur PV-Leitungsverlegung Angeführten Normen zur Leitungsverlegung Fokus Elektro-Hausinstallation -> daraus ergeben sich Biegeradien und Mindestbefestigungsabstände PV-Leitungen unterscheiden sich in ihren Eigenschaften von Standard- Elektroleitungen: flexible einadrige halogenfreie Leitungen mit vernetzter Isolierhülle, erwartete Gebrauchsdauer: 25 Jahre daraus könnten sich u.u. andere Biegeradien und Mindestbefestigungsabstände ergeben PV Leitungen werden nach dem Normentwurf E - EN 50618: Leitungen für PV-Systeme angeboten: - höhere Anforderungen an Witterungsund Alterungsbeständigkeit und mechanische Belastungen (Zugfestigkeit, Reißdehnung, dynamische Durchdringungsprüfung, vertikale Flammausbreitung EN ) Ungeeigneter Leitungstyp H07RN-F -> durch Normentwurf ausgeschlossen! [Bild: Peter Funtan] 11

12 Fehlerhafte Leitungsführung unbefestigte Leitungen Kabelbinder nicht UV stabil Leitungsführung über scharfe Kanten Verwendung ungeeigneter Leitungen bzw. Kabelführung [Bilder: DGS Berlin] 12

13 Isolationsfehler durch Montagefehler Leitungen auf scharfkantige Kanten oder Schrauben bzw. auf Bohrspäne Quetschungen [Bilder: DGS Berlin] 13

14 Nichtausreichende Biegeradien und Zugentlastung [Bilder: DGS Berlin] [Bilder: DGS Berlin] 14

15 Fachgerechte Leitungsverlegung Die Leitungen werden am besten in den Schienenprofilen verlegt und fixiert (z. B. durch UV-beständige Kabelbinder oder mit speziellen Nutschellen). Übergänge zwischen Modultischen in Schutzrohren Kabeltragsysteme einsetzen [EBI] [Bilder: DGS Berlin] [CabProducts] 15

16 Besondere Achtung bei Verwendung von Aluminiumleitungen Brandgefahr steigt stark bei unsachgemäßer Behandlung und Einsatz von Aluminiumleitungen: oxidiert Aluminium beim Abisolieren durch Sauerstoff, -> kann erhöhten Übergangswiderstand an den Verbindungsstellen führen Leitungsenden von der Aluminiumoxidationsschicht z. B. mit einem sauberen Messer zu säubern (keine Drahtbürste, Schleifpapier, Feile etc.) dann Leitungsenden mit speziellem säure- und alkalifreiem Kontaktfett vollständig einreiben Standardklemmen für Kupferleitungen nicht geeignet (Aluminium verformt sich bzw. es fließt unter Druck): zugelassene Alu-Klemmen nur einsetzen Klemmstellen nach 200 Betriebsstunden mit definiertem Drehmoment prüfen Da Aluminiumleitungen einen größeren Durchmesser besitzen, erfolgt die Verbindung mit zugelassenen Alu/Cu-Reduzierverbindern (Bild links), ansonsten ist die Brandgefahr groß, siehe Bild rechts [Bild: Klauke] [Bild: DGS Berlin] 16

17 Steckerproblematik keine standardisierten Steckverbinder Deshalb: Kontaktprobleme bzw. Undichtigkeiten beim Verbinden unterschiedliche Steckverbindungstypen (Achtung vor Plagiaten, nichtautorsierten Adaptern...) Steckermontage mit ungeeignetem Werkzeug Stecker nicht korrekt geschlossen Nicht ausreichende Kontaktverbindungen können zu seriellen Lichtbögen führen! [Bilder: DGS Berlin] 17

18 Häufige Fehlerbilder: GAK und Unterverteilungen [Bilder: DGS Berlin] Undichtigkeiten bzw. fehlender Druckausgleich bei Verteilerkästen im Außenbereich Feuchtigkeit trotz prinzipieller Eignung, häufig durch Fehler bei der Leitungseinführung, dadurch Korrosion an weiteren Komponenten Abgespleiste Adern mit der Gefahr von Kurzschlüssen und Berührung gefährlicher Spannungen 18

19 Fehlerhafter Aufbau bzw. Installation GAK [Bilder: DGS Berlin] Fehlende räumliche Trennung von Potenzialausgleich, Plus- und Minusleitungen 19

20 Fehler bei der Wechselrichtermontage Montage Wechselrichter und GAK auf brennbaren Untergrund oder im Bereich von brennbaren Stoffen Abwärme des Wechselrichters und Luftaustausch beachten Montageort ungünstig (hohe Umgebungstemperaturen, ungeschützt vor Einstrahlung) Mindestabstände laut Hersteller unterschritten DC-Leitungen, Wechselrichter oder GAK im Treppen- und Ausgangsbereich [ [Bild: DGS Berlin] [Bilder: DGS Berlin] 20

21 Auswahl Strangsicherungen Nur Sicherungen die explizit für PV-Anlagen geeignet sind verwenden: Kennzeichnung gpv nach IEC Entsprechend der Einsatztemperaturen (>= 50 ), des Aufbaus, der Anzahl und der Anordnung der Sicherungshalter und der Wechsellastbedingungen müssen Reduktionsfaktoren für den Bemessungsstrom berücksichtigt werden Achtung: Falsch gewählte Sicherungen, Sicherungshalter oder fehlerhafter Einbau in GAK können zu Lichtbögen und somit Bränden führen. Meldekontakte verhindern ein unbemerktes Auslösen Elektronische Sicherungen gut geeignet wenn möglich auf Sicherungen verzichten [Bild: Peter Kremer, DKE] [SIBA] 21

22 Brandschutz für PV- Batteriesysteme Hinweisschild mit Übersichtsplan für die Feuerwehr (sinngemäß VDE-AR ) am Hausanschluss Anforderungen der VDE 0510 (DIN EN 50272) beachten, allerdings liegt der Focus auf Bleibatterien Im Batterie-Betriebsraum: Rauchverbot / Verbot offener Flammen und andere Zündquellen Abgeschlossene Batterieschränke sollten nicht im Wohnbereich oder im Bereich der Fluchtwege aufgestellt werden (geeignete Keller- oder Hauswirtschaftsräume). Am Aufstellort sollten keine Brennstoffe bzw. leichtentzündliche Materialien oder hohe Brandlasten gelagert werden. Umgebungstemperaturbereich nach Herstellerangaben Vermeidung zusätzlicher Wärmequellen im Betriebsraum Ausschluss von relativer Luftfeuchtigkeit über einem bestimmten Grenzwert (z.b. nicht >80%) Hinweise zum Löschen bei Lithium-Ionen-Batterien: nur durch Kühlung kann Brandherd bekämpft werden am Besten geeignetes Löschmittel: Wasser bzw. Wasser mit Haftgel Häufig wird fälschlicherweise Pulver- oder CO 2 -Löscher empfohlen 22

23 Erfahrungsprozess beim Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien Dreamliner [FAZ] [pedelecforum.de] [Sydney Morning Herald] Sicherheitsrelevant: auf Li-Zellentyp abgestimmte BMS und Laderegler sowie angepasste Schutzeinrichtungen Bei Nichtbeachtung z.b. durch ungeeigneten Laderegler kann es zu explosionsartiger thermischer Überlastung kommen Porsche GT3 [motorvision.de] 23

24 Vielen Dank! DGS Ihr Partner für: Leitfäden auch in englisch, französisch, spanisch, portugiesisch, türkisch und italienisch. Unabhängige Dienstleistungen und Sachverstand Seit 1992 PV-Leitfaden und DGS- SolarSchulen PV-Ertragsgutachten Betriebsanalyse Anlagenoptimierung und Planungsunterstützung auch für Eigenverbrauch PV-Sachverständigengutachten ( Fehler-/ schadensgutachten, Blitzschutz, Reflexion, Brandschutz, Montage...) Intensivmessungen und Anlagenabnahmen Gremienarbeit (Richtlinien, Normen, Fachregeln ) Forschungsprojekte: Brandschutz, Energie+Baukultur ) Leitfadens Photovoltaische Anlagen, 5. Auflage 2013, international anerkanntes Standardwerk der PV-Branche DGS - Fachkraft Photovoltaik, inkl. Praxis und Prüfung bundesweite Kurse: Solarfachberater Photovoltaik Internationale Kurse, Aufbau internationaler Solarschulen SP01 AR01 AR02 AR03 AR04