Solarthermische Anlagen dienen der Wärmegewinnung. Ihr Wasser-Frostschutz-Gemisch kann dabei tagsüber bis über 200 Grad warm werden.

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1 33 Foto: Ernst Schweizer AG Solarthermische Anlagen dienen der Wärmegewinnung. Ihr Wasser-Frostschutz-Gemisch kann dabei tagsüber bis über 200 Grad warm werden. Solar- und Photovoltaikanlagen Gefahr auf dem Dach Solar- und Photovoltaikanlagen bergen bei einem Brand Gefahren für die Feuerwehrleute. Wer richtig vorgeht, kann aber auch ein solches Ereignis gut bewältigen. Seit das Thema Gefahr durch Photovoltaik (PV) beim Feuerwehreinsatz in der Tagespresse breitgeschlagen wurde, ist die Verunsicherung unter den Feuerwehren perfekt. Die Polemik in den Medien führte dazu, dass sich rasch Unwahrheiten verbreiteten. Eine sachliche Abhandlung der Thematik scheint deshalb dringend angezeigt. Der vorliegende Artikel entstand in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Heinrich Häberlin, Leiter des Photovoltaiklabors der Berner Fachhochschule. Die Inhalte basieren einerseits auf den langjährigen Erfahrungen Heinrich Häberlins und seines Teams. Andererseits wurden alle verfügbaren Unterlagen über elektrische Sicherheit sowie Erfahrungen und Handlungsempfehlungen von Verantwortungsträgern von Feuerwehren aus dem im In- und Ausland miteinbezogen. Eine eigene sorgfältige Prüfung der im Falle eines konkreten Einsatzes zu beachtenden Umstände und Regelungen bleibt in jedem Fall unverzichtbar. Solar- und Photovoltaikanlagen das ist der Unterschied Bei den Solaranlagen unterscheidet man grundsätzlich solarthermische Anlagen und Photovoltaikanlagen. Es ist eine Tatsache, dass sowohl solarthermische Anlagen als auch Photovoltaikanlagen gewisse Risiken bergen. Es ist auch ein Fakt, dass es auf Schweizer Häusern immer mehr solcher Anlagen gibt. Die erste Konfusion entsteht in der Regel meistens bereits bei der Bezeichnung. Solaranlagen ist ein Oberbegriff; solarthermische Anlagen und Photovoltaikanlagen sind nicht das Gleiche. Zuerst zu den solarthermischen Anlagen. Sie dienen im Gegensatz zu den Photovoltaikanlagen der Wärmegewinnung. Dazu ist in den Solarkollektoren eine Leitung verlegt, durch die ein Frostschutz- Wasser-Gemisch fliesst. Durch die Sonneneinstrahlung erwärmt sich das Gemisch. Mithilfe einer Umwälzpumpe und über einen Wärmetauscher wird die Wärme letztlich in den Hauskreislauf und meist einen mehr oder weniger grossen Wasserspeicher transportiert. Das gibt am Schluss warmes Wasser, das Herr und Frau Schweizer zum Heizen, Abwaschen und Duschen benötigen. Ist die Sonneneinstrahlung gering, liefert eine Heizung zusätzlich Wärmeenergie. Kraftwerk Sonne Photovoltaikanlagen hingegen produzieren Strom. Das funktioniert so: Fällt Licht auf die Photovoltaikmodule, löst dies im Halbleitermaterial der Solarzellen einen Gleichstrom (DC) aus. Die Gleichströme der Module werden gebündelt und in einem Wechselrichter zu Wechselstrom (AC) umgewandelt, der nun in das Hausnetz fliesst und an der Steckdose genutzt werden kann. Bei Netzverbundanlagen passiert der überschüssige Strom einen Zähler und wird anschliessend in das öffentliche Strom-

2 34 Vorgehen im Einsatz Schweizerische Feuerwehr-Zeitung Neuere Anlagen verfügen zwar über einen Trennschalter (meist beim Wechselrichter), mit welchem die Photovoltaikanlage (Gleichstrom) vom Wechselrichter getrennt werden kann. Die DC-Leitung zwischen Solarmodulen und Wechselrichter wird dadurch stromlos, und eventuelle Serielichtbögen in der Leitung oder den Modulen verlöschen dadurch. An den Solarmodulen und in der DC-Leitung zwischen den Modulen und den Kabeln bis zum Trennschalter ist aber nach wie vor eine Spannung vorhanden. Solange nämlich Licht auf die Module fällt, steht der Gleichstrombereich unter Spannung. Foto: Karl-Heinz Hug Photovoltaikanlagen lassen sich optisch von solarthermischen Anlagen unterscheiden. Deutlich sind die Solarzellen sichtbar. Durch Betätigen des DC-Trennschalters wird die DC-Leitung zwischen Solarmodulen und Wechselrichter stromlos, und der Wechselrichter speist nicht mehr ins AC-Netz ein. Aber Achtung: Der Gleichstrombereich (Solarmodule und Leitung bis zum Trennschalter) steht bei Lichteinfall auf die Photovoltaikmodule weiterhin unter Spannung. netz eingespeist. Inselanlagen hingegen (Berghütten, abgelegene Gebäude ohne Anschluss an das öffentliche Stromnetz) produzieren «nur» für den Eigengebrauch; der überschüssige Strom wird in Akkumulatoren gespeichert. W PV-Anlagen auf brennenden Gebäuden sind eine neue, aber bei richtigem Vorgehen beherrschbare Gefahr. Nicht gefährlicher als ein Wechselstrom-Hausnetz Von unversehrten Photovoltaikanlagen geht grundsätzlich keine Gefahr aus. Brenzlig wirds erst, wenn PV-Module, unisolierte Kabel oder Kabelenden unter Spannung stehen. Kommt ein Feuerwehrangehöriger mit einem spannungsführenden Bauteil in Kontakt, kann er einen lebensgefährlichen Stromschlag erleiden. Das Gleiche ist der Fall, wenn er einen überfluteten Raum betritt, in welchem spannungsführende Komponenten unter Wasser stehen. Dabei kann die Spannung bis 1000 Volt erreichen. Für einen nicht speziell geschützten Menschen kann nach einschlägigen Normen Gleichstromspannung ab 120 Volt gefährlich sein. Hierbei sind jedoch zwei Dinge zu präzisieren: Gefährlich ist bei Niederspannung (AC 1000 Volt, DC Licht durch Vollmond bedeutet keine Gefahr. Der Generator auf dem Dach Der Unterschied zwischen einem Haus mit Photovoltaikanlage und einem Gebäude ohne ist offensichtlich: Ersteres hat auf dem Dach einen «Stromgenerator». Und der ist nicht unproblematisch. Die Krux an Photovoltaikanlagen ist einerseits, dass es sehr viele verschiedene Typen gibt. Ein Feuerwehrangehöriger wird im Einsatz deshalb nie DIE eine Anlage antreffen. Das macht es besonders schwierig, Standards in der Ereignisbewältigung festzulegen. Zum anderen lassen sich Photovoltaikanlagen nicht einfach so abschalten. Solange Licht auf die Module fällt, erzeugen sie nämlich eine mehr oder weniger hohe Spannung, und es fliesst bei Belastung auch ein Strom, der proportional zur Bestrahlungsstärke auf den Modulen ist (viel Strom bei hellem Licht, geringer Strom bei schwachem Licht). Grafiken: zvg

3 Volt) nicht primär die Spannung, sondern erst ein dadurch ausgelöster Strom, der durch den Körper fliesst. Dieser kann ein Herzkammerflimmern auslösen. Hingegen kommen Muskelverkrampfungen, die beim Kontakt mit Wechselstrom entstehen und ein Loslassen der Stromquelle verhindern, beim Gleichstrom nicht vor. Weiter ist zu beachten, dass dauernd flies sender Gleichstrom rund vier bis fünf Mal weniger gefährlich ist als Wechselstrom. Davon ausgehend kann man annehmen, dass die Gefahren bei DC-Spannungen um die 1000 Volt vergleichbar sind mit denjenigen bei einem nicht abgeschalteten 230-V/400-V-Wechselstrom-Netz. Gefährliche Rutschpartie Doch nicht nur der elektrische Strom kann gefährlich sein. Photovoltaikmodule auf einem Dach bedeuten eine grössere Dachlast. Wird bei einem Brand die Dachkonstruktion in Mitleidenschaft gezogen, kann dies schnell einmal die Statik beeinträchtigen. Was bei einem Dach ohne Photovoltaikmodule unter Umständen noch keine besondere Gefahr bedeutet, kann bei einem Dach mit Modulen bereits akute Einsturzgefahr bedeuten. Ein weiteres Risiko bei Gebäuden mit geneigten Dächern ist die «Schneebrettgefahr». Werden bei einem Brand oder bei starkem Wind die Halterungen beschädigt, können sich die Module lösen. Die Folge: Die Photovoltaikmodule rutschen wie ein Schneebrett vom Dach. Ist ein Dach grossflächig mit Photovoltaikmodulen überzogen, stellt dies ein Dach über dem Dach dar. Das schränkt den Zugang zur eigentlichen Dachhaut stark ein, was die Löscharbeiten bei einem Feuer im Von unbeschädigten PV-Modulen und DC-Leitungen geht keine Gefahr aus. Dachstock stark erschweren kann. Ohne direkten Zugang zu den Ziegeln ist es kaum mehr möglich, für den Abzug von Rauch und Hitze oder zum gezielten Bekämpfen von Brandherden das Dach abzudecken. Der Hohlraum zwischen Dach und Photovoltaikmodulen kann zudem wie ein Kamin wirken und die Ausbreitung und Ausdehnung des Feuers zusätzlich begünstigen. Heisse Splitter und Flüssigkeit Wer Photovoltaikmodule und Sonnenkollektoren genauer betrachtet, stellt fest, dass sie mit einer feinen Glasschicht überzogen Achtung «Schneebrettgefahr»: Werden bei einem Brand oder bei starkem Wind die Halterungen beschädigt, können sich die Module lösen. Die Photovoltaikmodule rutschen wie ein Schneebrett vom Dach. sind. Erwärmt sich das Glas durch Brandhitze, kann es bersten. Die feinen Glassplitter werden dabei zu heissen Geschossen, die meterweit fliegen und Einsatzkräfte verletzen können. Werden Sonnenkollektoren beschädigt, kann zudem Flüssigkeit austreten, die tagsüber Temperaturen von bis über 200 ºC erreichen kann. Die Gefahr bleibt auch in der Nacht bestehen: Nach sonnigen Tagen kann die Temperatur auch nachts bis 90 ºC betragen. Im Innern eines voll mit Sonnenenergie beheizten Hauses kann sich überdies ein gros ser Wasserspeicher mit vielen Kubikmetern bis 90 ºC heissem Wasser befinden (gegenwärtig grösster Speicher in der Schweiz in einem Mehrfamilienhaus: 200 m 3 ). Bei einer plötzlichen Leckage stellt dann auch das im Gebäude auslaufende heisse Wasser eine Gefahr dar. Bei solarthermischen Anlagen besteht jedoch keine Gefahr durch elektrischen Strom. Was tun? Zuallererst hat man sich vor Augen zu führen, dass Angehörige der Feuerwehr durch ihre persönliche Schutzausrüstung grundsätzlich über einen wirksamen Schutz verfügen im Gegensatz zu Otto Normalbürger. Wie bei jedem Ereignis ist auch beim Brand eines Gebäudes mit Photovoltaikanlagen eine genaue Erkundung unabdingbar. Die Tatsache, dass es sehr viele verschiede ne Anlagetypen gibt, macht die Ausgangslage ungemein kompliziert. Einige Anlagen haben Trennschalter auf der DC- und AC- Seite, andere nur solche auf der DC-Seite, wiederum andere haben gar keine. Damit die Einsatzkräfte sicher arbeiten können, sollte das oberste Ziel immer sein, so viel wie möglich stromlos zu schalten. Aber Achtung: auf keinen Fall sollten einfach irgendwelche Kabel gekappt und Sicherheitsabstände beim Löschen einhalten: Sprühstrahl 1 Meter, Vollstrahl 5 Meter Schaltkästen geöffnet werden (Gefahr von Lichtbögen). Solche Manipulationen sind einzig und allein entsprechend ausgebildetem Berufspersonal wie Elektrikern vorbehalten. Durch eine sorgfältige Erkundung werden folgende Informationen gewonnen: Sind die Module der Photovoltaikanlage unversehrt? Wo befindet sich der Wechselrichter? Ist er zugänglich? Verfügt die Anlage über Trennschalter und/oder Sicherungen? Falls ja, wo? Drohen Photovoltaikmodule abzurutschen? Falls ja, welches ist der Gefahrenbereich? Ist die Statik des Daches gewährleistet? Der Standort des Wechselrichters ist von besonderer Bedeutung, denn wo er sich befindet, befindet sich in aller Regel auch der DC-Trennschalter (vorausgesetzt, es hat überhaupt einen). Durch Betätigen des DC- Trennschalters wird die DC-Leitung zwischen Solarmodulen und Wechselrichter stromlos, und der Wechselrichter speist nicht mehr ins AC-Netz ein. Aber Achtung: Der Gleichstrombereich (Solarmodule und Leitung bis zum Trenn-

4 36 Foto: zvg Photovoltaikanlagen auf einem brennenden Gebäude sind eine neue, aber bei richtigem Vorgehen beherrschbare Gefahr. Wer die geltenden Sicherheitsvorschriften konsequent einhält, kann auch ein solches Ereignis bewältigen. schalter) steht bei Lichteinfall auf die Photovoltaikmodule weiterhin unter Spannung Wo kein Trennschalter vorhanden ist, kann auch durch Abschalten des Wechselrichters der DC- vom AC-Bereich getrennt werden. Löschen ja aber mit Distanz Solange einzelne Bereiche der Photovoltaikanlage unter Spannung stehen, bedeutet dies grundsätzlich eine Gefahr. Das soll die Einsatzkräfte jedoch nicht daran hindern, zu löschen. Da Gleichstrom rund vier bis fünf Mal weniger gefährlich ist als Wechselstrom, entspricht eine Photovoltaikanlage mit einer Spannung um die 1000 V faktisch einem nicht abgeschaltetem Wechselstromnetz mit 230 V/400 V. Wer also im Löscheinsatz die geltenden Sicherheitsabstände einhält, hat eine zusätzliche Sicherheitsreserve: Konkret heisst dies 1 Meter mit Sprühstrahl bzw. 5 Meter bei Vollstrahl. Der Löschangriff sollte grundsätzlich von unten oder von der Dachrückseite her erfolgen. Auf keinen Fall dürfen die Photovoltaikmodule betreten werden Ihre dünne Glasschicht hält nur kleinen Belastungen stand. Wer PV-Module betritt, riskiert, einzubrechen und einen gefährlichen Stromschlag zu erleiden. Nach dem Feuer das Wasser Steht ein Raum, in dem sich DC-Komponenten wie Wechselrichter oder Leitungen befinden, unter Wasser, ist ebenfalls Vorsicht angezeigt. Hier besteht vor allem tagsüber eine höhere Gefahr, da die PV-Anlage unter Spannung steht. Dabei kann sich das Wasser an blanken Klemmen oder beschädigten Leitern durch Elektrolyse zersetzen. Die Folge: Die Leitfähigkeit des Wassers ist erhöht, und es bildet sich W ACHTUNG Grundsätzliches PV-Anlagen auf brennenden Gebäuden sind eine neue, aber bei richtigem Vorgehen beherrschbare Gefahr Von unbeschädigten PV-Modulen und DC-Leitungen geht keine Gefahr aus Gleichstrom ist rund vier bis fünf Mal weniger gefährlich als Wechselstrom. Ein 1000-V-DC-Netz entspricht einem nicht abgeschalteten Wechselstromnetz mit 230 V/400 V Licht durch Vollmond bedeutet keine Gefahr Vorgehen im Einsatz Schadenplatz grossräumig absperren und Trümmerschatten beachten («Schneebrettgefahr») Wenn möglich: Wechselstromnetz (AC-Seite) vom Gleichstromnetz (DC-Seite) über Gleichstrom-Trennschalter freischalten. Achtung: DC-Seite bis zum Trennschalter steht auch nach der Trennung unter Spannung Wechselstrom-Sicherungsautomaten oder -Sicherungen ausschalten Gas (Wasserstoff und Sauerstoff). Überschwemmte Räume sollten deshalb gemieden werden. Ist ein Betreten des Raumes unabdingbar, sollte zumindest zum Wechselrichter bzw. zu offengelegten Kabeln ein genügender Abstand eingehalten werden. Einsatz bei spannungsführenden Teilen (Gefahr entspricht einem Einsatz in einem Gebäude mit nicht abgeschaltetem 230-V/400-V-Netz): Sicherheitsabstände einhalten, Sprühstrahl 1 Meter, Vollstrahl 5 Meter Schalthandlungen grundsätzlich nur an Gleichstrom-Freischalter sowie an Wechselstrom-Sicherungsautomaten oder -Sicherungen vornehmen (ansonsten Lichtbogengefahr) Manipulationen an DC-Komponenten (Module, Leitungen) wie Durchschneiden oder Öffnen darf nur ausgebildetes Elektroberufspersonal vornehmen Unisolierte DC-Leitungen oder blanke Kabelenden nicht berühren PV-Module nicht betreten Module und Leitungen nur wenn nötig und immer nur mit Werkzeugen mit langen und gut isolierenden Stielen berühren In der Nacht bedeuten Licht durch Scheinwerfer oder durch das Feuer nur eine geringe Gefahr (genügend Abstand und massvolle Leistung bei Schadenplatzbeleuchtung).

5 37 PV-Module nicht betreten Gefährliche Lichtbögen Absolut tabu für die Einsatzkräfte ist das Durchtrennen oder Aufschneiden von PV- Modulen oder DC-Kabeln und Bauteilen, die unter Spannung stehen. Solche Manipulationen können einen Lichtbogen auslösen, der eine massive Energie freisetzt. Bei Gleichstrom kann sich dieser stundenlang halten, sofern die Stromzufuhr nicht unterbrochen wird. Durch die Energiefreisetzung entstehen sehr hohe Temperaturen, die in entflammbarer Umgebung einen Brand auslösen können. Weitere Ursachen für Lichtbögen sind überhitzte Kontakte oder Verbindungen in elektrischen Bauteilen, Blitzströme oder schlechte Kontakte im Generatoranschlusskasten. Entsteht ein Lichtbogen, kann dieser bei sofortiger Intervention gegebenenfalls mit einem CO 2 -Löscher gelöscht werden. Gelingt dies nicht, hat man die Stromzufuhr durch Elektrofachpersonal zu unterbrechen und die Umgebung so zu kühlen, dass sich kein Feuer entwickeln kann. Die Mär mit dem Mond In der Tagespresse konnte man immer wieder lesen, dass PV-Anlagen sogar nachts bei Vollmond ausreichend Strom produzieren, um die Einsatzkräfte zu gefährden. Das ist falsch und gehört ins Reich der Mythen. Hingegen kann Licht, das durch das Feuer selbst oder durch Scheinwerfer verursacht wird, einen gewissen Stromfluss auslösen. Dieser ist jedoch klein und bedeutet eine geringe Gefahr für die Feuerwehr. Trotzdem sollte dies bei einer allfälligen Ausleuchtung des Schadenplatzes berücksichtigt werden. Wenn die Scheinwerfer in einem gewissen Abstand vom Solargenerator (z.b. > 10 m) aufgestellt werden und nur so viel Licht wie nötig eingesetzt wird, sind die möglichen Ströme trotz einer gewissen noch vorhandenen Spannung so klein, dass kaum Lebensgefahr besteht. Damit vom Feuer selbst eine genügende Beleuchtungsstärke auf die Solarmodule erzeugt werden kann, muss dieses sehr gross und hell sein und in relativ geringer Distanz vor einem grösseren Solargenerator brennen. Dies könnte z.b. bei einem Gebäude mit L- förmigem Grundriss der Fall sein, bei dem zwei gegeneinander geneigte Dachflächen vorhanden sind und ein sehr heller Vollbrand an einem Gebäudeflügel auftritt, der den andern Solargenerator hell beleuchtet. Fazit Photovoltaikanlagen auf einem brennenden Gebäude sind eine neue, aber bei richtigem Vorgehen beherrschbare Gefahr. Wer die geltenden Sicherheitsvorschriften konsequent einhält, kann auch ein solches Ereignis bewältigen. Trotzdem könnte der Einsatz der Feuerwehren durch verschiedene Massnahmen erleichtert werden. Eine solche Massnahme wären zum Beispiel Hinweisschilder an jedem Gebäude mit PV-Anlagen, die Auskunft über die Anlage sowie die Position von Wechselrichter, Trennschalter etc. geben. Feuerwehrschalter mit Fernauslösung, kombiniert mit einem Lichtbogendetektor, würden den Ein satzkräften zudem erlauben, die Spannung in einem brennenden Gebäude zu reduzieren. f Claudio Mignot, Redaktion Ralf Sommer, Berufsfeuerwehr Winterthur Prof. Dr. Heinrich Häberlin, Leiter Photovoltaiklabor Berner Fachhochschule Anzeige