Brandgefahr durch Solaranlagen?
Das Fraunhofer ISE nennt eine Zahl: 0,006 Prozent der Photovoltaikanlagen verursachen einen Brand mit größerem Schaden. Damit seien Photovoltaikanlagen nicht gefährlicher als herkömmliche Elektroinstallationen. Aber warum kommt es doch hin und wieder zum Brand einer Photovoltaikanlage – und was unterscheidet diesen von einem herkömmlichen Brand? Was ist dran an den Schreckensmeldungen, dass die Feuerwehr ein Haus mit einer montierten Dachanlage kontrolliert abbrennen lässt? Ist die Gefahr für die Feuerwehrleute beim Löschen wirklich zu groß?
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Die wichtigste Besonderheit von Photovoltaikanlagen ist: Man kann sie nicht einfach abschalten. Solange Licht auf die Module fällt, produzieren sie Strom. Selbst wenn die Wechselstromseite (Wechselrichter) spannungsfrei geschaltet ist, so gilt dies nicht zugleich auch für die Gleichstromseite: Von den Modulen bis zum Freischalter bleibt die Spannung bestehen. Das Fatale: Gerade bei Gleichstrom ist eine Spannung von 120 V für Menschen bereits tödlich! Selbst wenn sich eine Steckverbindung löst, unterbricht das den Stromfluss nicht immer. War dieser minderwertig oder schlecht installiert, kann ein Lichtbogen entstehen, der schlimmstenfalls direkt einen Brand auslöst. Dennoch stellen Photovoltaikanlagen im Vergleich mit anderen technischen Anlagen kein besonders erhöhtes Brandrisiko dar.
Geringe Anzahl an Schadensfällen
Von 2011 bis 2013 analysierten Experten im Rahmen eines durch das Bundesumweltministerium geförderten Projekts das Brandrisiko in Zusammenhang mit Photovoltaikanlagen. Ziel war gewesen, die bestehenden Normen und Sicherheitskonzepte zu überprüfen und, wenn notwendig, zu ergänzen. Ein Ergebnis war folgende Statistik:
In den vergangenen 20 Jahren wurden deutschlandweit 120 Brände durch eine Solaranlage ausgelöst, davon kam es in 75 Fällen zu größeren Schäden, in 10 Fällen brannte das Gebäude ganz ab. Bei einer Anzahl von insgesamt 1,3 Millionen (zum Stand der Erhebung; im Marktstammdatenregister sind aktuell rund 5,8 Millionen PV-Anlagen registriert) erlitten also nur 0,006 Prozent der PV-Anlagen einen nennenswerten Schaden durch Brand. (Quelle: Fraunhofer ISE, Presseinformation Nr. 5/13 vom 7. Februar 2013)
Dieser Wert wird unverändert in den „Aktuellen Fakten zur Photovoltaik in Deutschland“ des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE aufgeführt und damit weiterhin als gültig angesehen.
Stromschlagrisiko durch PV-Brand nicht unterschätzen!
Bei der „Bewertung des Brandrisikos in Photovoltaik-Anlagen und Erstellung von Sicherheitskonzepten zur Risikominimierung“ kamen die TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE gemeinsam zu dem Schluss: Das Brandentstehungsrisiko in PV-Anlagen ist bei brandschutzgerechter Planung, Verwendung qualitativ hochwertiger Komponenten und fachgerechter Installation sehr gering.
Die Einzelergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:
- Es wurden drei gleichwertige Brandverursacher ausfindig gemacht: In ca. einem Drittel der Fälle wurden die Schäden durch die PV-Komponenten selbst, in einem weiteren Drittel der Fälle durch Planungsfehler und ebenfalls in einem Drittel durch Installationsfehler hervorgerufen.
- Überproportional ereigneten sich die Brandfälle um die Mittagszeit am frühen Nachmittag und in den Sommermonaten, d.h. bei hoher Einstrahlung und damit hoher Strombelastung.
- Fehlerhaft ausgeführte oder vorzeitig gealterte Kontakte sind die häufigsten Risikostellen bei den Komponenten (Modul-Anschlussdose, Steckverbinder und Kontakte in Sammelkästen und Wechselrichtern). Diese führen langfristig zur Überhitzung und damit letztlich zu Verschmorungen oder Lichtbögen.
- Lichtbogendetektoren mit Abschalteinrichtungen können eine Risikoreduzierung bewirken.
- Werden die vorgegebenen Mindestabstände – 5 m bei Vollstrahl und 1 m bei Sprühstrahl – eingehalten, erfolgt keine Gefährdung der Einsatzkräfte durch gefährliche Ströme über den Löschwasserstrahl. Dies gilt jedoch nur, wenn Wasser als Löschmittel verwendet wird; Schaumzusätze erhöhen die Leitfähigkeit.
- Überflutete Kellerräume mit elektrischen Installationen (Wechselrichter, Stromspeicher) bergen ein Stromschlagrisiko und können damit Lebensgefahr bedeuten. Das Risiko der zusätzlichen Gefährdung durch ätzende und explosive Gase (Knallgase) wird durch gutes Lüften minimiert.
- Ausgeschlossen werden kann eine Gefährdung der Umgebung durch gasförmige Schadstoffe aufgrund brennender PV-Module.
- Brandrückstände können toxische Schwermetalle wie Blei oder Cadmium enthalten. Diese können mit dem Löschwasser in den Boden eintreten, was eine rasche Entsorgung der Brandrückstände unabdingbar macht. Bei größeren Brandschäden an CdTe-Modulen sollte eine Bodenuntersuchung der unmittelbaren Umgebung durchgeführt werden.
- Regelmäßige Inspektionen und Wartungen können einen größeren Schaden verhindern helfen, ebenso wie die Inspektion nach besonderen Ereignissen wie Unwettern oder Erdbeben.
(Quelle: Leitfaden, 1. Aufl. März 2015, Zusammenfassung Seite 251-253)
Gefahren bei Brand nicht nur durch Elektrizität
Zur Gefährdung durch Stromschlag gesellen sich leider noch weitere Gefahrenquellen. Sie machen das Löschen eines PV-Brands zumindest komplizierter und aufwendiger.
Brennende Solarmodule und die Verkabelung können Giftstoffe freisetzen. Schon der beißende Geruch verschmorender Kabelummantelungen lässt uns die Flucht ergreifen. Weniger bewusst, aber umso gefährlicher, sind die toxischen Stoffe in den Photovoltaikmodulen. Der oben genannte Leitfaden schließt eine Gefährdung der Umgebung durch gasförmige Schadstoffe zwar aus, durch die hohen Temperaturen gelangen sie dennoch in die Umwelt. Allerdings ist anzumerken, dass die Umweltbelastung durch giftige Stoffe bei einem Hausbrand ohnehin meist groß und ein Abschirmen daher immer sinnvoll ist.
Häufig nicht bedacht wird der sogenannte Kamineffekt. Er bezeichnet den Sog, der sich im Zwischenraum von Dachhaut und installierter Photovoltaikanlage bildet. Für die Hinterlüftung ist die Luftströmung durchaus gewünscht, schließlich verhindert sie das übermäßige Aufheizen der Module bei starker Sonneneinstrahlung – und damit die Ertragsminderung. Bei einem Brand jedoch kann der Luftzug das Feuer so stark anfachen, dass es sich rasend schnell ausbreitet.
Hinweis: Achtung, Bewohner von Zweifamilien- und Reihenhäusern! Im Herbst 2022 hat die Bauministerkonferenz eine erhebliche Verringerung der Mindestabstände von Photovoltaik-Dachanlagen zu Brandwänden beschlossen. Die Änderung des § 32 Abs. 5 MBO (Musterbauordnung) ist erfolgt; viele Bundesländer haben sie inzwischen in ihre Landesbauordnungen übernommen. Da die Umsetzung dem jeweiligen Landesrecht obliegt, sind die genauen Abstände vor Ort zu erfragen. Die MBO sieht folgende Abstände von Photovoltaikanlagen zu Brandwänden und Wänden anstelle von Brandwänden vor:
- kein Abstand, wenn die Wände mindestens 30 cm über die Bedachung geführt sind bzw. die PV-Anlage die Höhe der Wand nicht überschreitet
- mindestens 50 cm Abstand bei dachintegrierter oder höchstens 30 cm über der Dachhaut installierter PV-Anlage bzw. einer Brandwand, die nur mindestens bis unter die Dachhaut geführt werden muss
- mindestens 125 cm Abstand, wenn 1. und 2. nicht zutreffen
Eine tückische Gefahrenquelle stellt das späte Entdecken des Feuers dar. Weil die Photovoltaikanlage das Hausdach meist großflächig verdeckt, kann sich darunter unbemerkt ein Schwelen entwickeln – unter Umständen lange bevor es zum offenen Brand kommt.
Dächer mit PV-Anlagen können im Brandfall ein anderes Einsturzverhalten zeigen als solche ohne installierte Solarmodule. Die zusätzliche Dachlast und die meist aluminiumbasierte Unterkonstruktion können das Löschen erschweren; ein Einsturz nach innen ist aber nicht die Regel, sondern hängt stark von Dachkonstruktion, Brandverlauf und Standsicherheit der Tragwerksteile ab. Für Innenangriffe der Feuerwehr ergibt sich daraus eine erhöhte Aufmerksamkeit gegenüber freistehenden Dachflächen.
Die Feuerwehr rät zu Schutzmaßnahmen
Nach Auswertungen von Versicherern entfallen auf Blitzeinschläge, Feuer und Überspannungen je nach Datenbasis rund 30 Prozent der Schadenfälle an Photovoltaikanlagen. Würden mehr Schutzsysteme eingebaut, läge dieser Wert sicherlich nicht so hoch. Für den Brandfall empfiehlt die Feuerwehr drei Maßnahmen, die bei der Schadensbegrenzung helfen können.
- Feuerwehrschalter
Ein Feuerwehrschalter (DC-Trenneinrichtung) unterbricht die Gleichstromleitung zwischen PV-Generator bzw. Modulen und Wechselrichter. Damit reduziert er die Spannung auf den Leitungsabschnitten zwischen Schalter und Wechselrichter; die Module und die Leitungen bis zur Abschaltstelle stehen bei Lichteinfall weiterhin unter Spannung. Eine Brandfallabschaltung ist in Deutschland nicht generell vorgeschrieben. Das Geld (ab ca. 250 Euro) ist dennoch gut investiert: Der Feuerwehrschalter verringert das Risiko für die Einsatzkräfte spürbar, ersetzt aber keine vollständige Spannungsfreischaltung. Beiliegende Info-Aufkleber sind am Hausanschluss anzubringen. Bestehende PV-Anlagen können übrigens problemlos mit einem Feuerwehrschalter aufgerüstet werden. - Hinweisschild / Feuerwehraufkleber
„PV-Anlage auf dem Dach“! Zumindest dieser Hinweis sollte gut sichtbar im Hausanschluss- oder Eingangsbereich angebracht sein. Die Kennzeichnung der PV-Anlage am Hausanschluss ist nach DIN VDE 0100-712 vorgesehen; ergänzend gilt sie als Vorgabe vieler Netzbetreiber (TAB) und Sachversicherer. Ein Warnschild informiert die Feuerwehrleute über die Existenz einer Photovoltaikanlage und erspart ihnen, im Brandfall zuerst einmal das Haus von allen Seiten zu begutachten. Manche Anlagen sind zudem – gerade im Dunkeln – schlecht zu erkennen. Noch besser als ein bloßer Hinweis ist ein beim Bundesverband Solarwirtschaft erhältlicher Feuerwehraufkleber. Jede Einsatzkraft kennt das mit der Arbeitsgemeinschaft der Leiter der Berufsfeuerwehren (AGBF Bund) abgestimmte Schild. - Übersichtsplan / Lageplan
Bei größeren Anlagen ist zudem ein einfacher Feuerwehreinsatzplan hilfreich. Dafür werden das Generatorfeld, der Verlauf der Strang-Hauptleitungen und der Standort des Wechselrichters (DC-Freischalteinrichtung) in einen Lageplan eingezeichnet. Der Übersichtsplan bietet den Feuerwehrkräften eine schnelle Orientierung im Gebäude. Um ihn im Brandfall aushändigen zu können, sollte er außerhalb des Gebäudes aufbewahrt werden.
Lichtbogendetektoren erkennen Fehler frühzeitig
Eine Schutzmaßnahme, die in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen hat, ist die Lichtbogenerkennung im Wechselrichter – sogenannte AFCI-Systeme (Arc Fault Circuit Interrupter). Ein Lichtbogen entsteht typischerweise an gealterten oder unsauber montierten Steckverbindungen und kann Temperaturen von mehreren tausend Grad erreichen, bevor ein offenes Feuer sichtbar wird. AFCI-Systeme analysieren das elektrische Signal auf der Gleichstromseite und schalten den betroffenen Strang in den nach IEC 63027 geprüften Reaktionszeiten ab, sobald sie ein für einen Lichtbogen typisches Muster erkennen. Die konkreten Auslösezeiten sind geräte- und prüfklassenabhängig.
Mit der internationalen Norm IEC 63027 existiert seit einigen Jahren ein einheitlicher Prüfrahmen für solche Systeme. Auch der Arbeitskreis Maschinen- und Elektrotechnik staatlicher und kommunaler Verwaltungen (AMEV) führt Wechselrichter mit aktivierter Lichtbogenerkennung in seiner Empfehlung „Photovoltaik auf Nichtwohngebäuden – Vereinfachte brandschutztechnische Bewertung von Dächern“ (2024) als Kompensationsmaßnahme bei Dächern mit brennbaren Baustoffen. Wer eine neue Anlage plant oder eine bestehende Anlage modernisiert, sollte beim Wechselrichter gezielt nach dieser Funktion fragen – sie ist bei vielen aktuellen Modellen bereits enthalten, mögliche Mehrkosten ergeben sich aus dem konkreten Datenblatt und Angebot.
Fazit
Das Brandrisiko durch Photovoltaikanlagen ist ein Thema, das immer wieder – und teils sehr widersprüchlich – diskutiert wird. Eines steht jedoch fest: Fachgerecht installierte Solarstromanlagen stellen ein sehr geringes Brandrisiko dar. Daher sind Brände bei PV-Anlagen auch äußerst selten. Gefährlich wird es eigentlich nur, wenn unerfahrene Installationstrupps die Anlagen ohne Spezialwerkzeug im Akkord installieren. Anlagenbetreiber sollten daher nicht an der falschen Stelle sparen.
Tritt dann aber doch mal der worst case ein, ist keine Zeit zu verlieren. Um sich selbst – und Ihr Hab und Gut! – zu schützen, sind die Feuerwehrleute auf Ihre Mithilfe angewiesen. Weisen Sie die Einsatzkräfte mit geeigneten Mitteln auf Ihre Solaranlage hin. Den Rest können Sie dann in die Hände versierter Profis legen.
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