Sicherheitskonzepte für PV-Anlagen

Welche Lösungen und Vorrichtungen werden benötigt, um eine PV-Anlage sicher betreiben zu können?

Michael Ernst: Wir empfehlen umfassende Schutzkonzepte aus Kurzschluss-, Überlast-, Blitz- und Überspannungsschutz ein­zusetzen. Entsprechende Anforderungen stellt die Norm DIN VDE 0100-712.

Leider spielt der Blitzschutz in vielen PV-Anlagen momentan noch eine eher untergeordnete Rolle. Der Druck diesbezüglich wird von Seiten der Versicherungen bei zunehmender Schadenshäufigkeit jedoch sicherlich steigen. Ein weiterer Punkt ist eine Zunahme von Bränden, die ursächlich defekten elektrischen Verbindungen in PV-Anlagen zugeschrieben werden, die zu Störlichtbögen und damit zum Brand, führen können. Denn die Alterung von kompletten Anlagen wurde bislang noch nicht ausreichend untersucht. Dabei kommt jetzt nach und nach eine größere Anzahl von Anlagen zu einer längeren Betriebsdauer. Die mit der Alterung zunehmenden Schadens­fälle gilt es, genau zu untersuchen, um daraus die Schutzkonzepte entsprechend weiterzuentwickeln bzw. PV-Anlagen nachzurüsten.

Welche sind die größten Gefahren beim Betrieb einer PV-Anlage und wie können sie so weit wie mög­lich vermieden werden?

Michael Ernst: Die Gleichstromseite, sprich DC-Seite, wird noch unterschätzt. Hier müssen Spannungen von rund 1000 V gehandelt werden. Dabei stehen die Leitungen vom PV-Generator bis zum Wechselrichter stets unter Spannung. Hier besteht u.a. die Gefahr von Rückströmen bei der Parallelschaltung mehrerer Stränge. Rückströme durch Kurz- oder Erdschluss oder durch eine teilweise Modulverschattung können zu einem Spannungseinbruch in einem Strang führen. Dies kann zu einer thermischen Zerstörung von Modulen und evtl. sogar zu einem Brand führen. Wir empfehlen PV-Sicherungen, die der speziell für die Photovoltaik entwickelten Auslösecharakteristik gPV entsprechen, bei mehr als zwei Strings einzusetzen.

Im Falle eines Brandes geht von einer PV-Anlage eine besondere Gefahr aus, denn auch nach Freischaltung des Wechselrichters liegt die volle PV-Generator­spannung an den PV-Modulen und DC-Leitungen an. Löscharbeiten sind dann nur schwer möglich, weil Rettungskräfte einen Mindestabstand zu den unter Spannung stehenden Leitungen einhalten müssen. Ist dies nicht möglich, z. B. wenn die DC-Leitungen bis weit ins Gebäudeinnere geführt werden, sollten unbedingt ein DC-Freischalter in der Nähe der PV-Module installiert werden, mit dem die Generatorspannung aus der Ferne sicher abgeschaltet werden kann.

Auf der Wechselstromseite (AC) sollte ein Schutzkonzept Überspannungsschutz (Blitzschlag, Schalthandlungen), Leitungsschutzschalter (Überlast, Kurzschluss) und eine Schutzeinrichtung zur Sicherung der Einspeisung berücksichtigen. Fehlerstromschutzschalter (Personenschutz, Brandschutz) sollten unter Berücksichtigung der besonderen Anforderungen bei Wechselrichtern ohne galvanische Trennung (z. B. Trafolose Wechselrichter) mit einer zusätzlichen Gleich­stromfehlererkennung ausgerüstet sein. Bei den trafolosen Wechselrichtern sind daher für den Per­sonen- und Brandschutz häufig Fehlerstromschutzschalter des Typs B oder B+ erforderlich.

Wie bewerten sie anhand dieser Informationen den derzeitigen Sicherheitsstandard?
 
Michael Ernst: Auf der AC-Seite liegt er bei fast 100 %, auf der DC-Seite jedoch noch etwa bei 70 bis 80 %. Hier sehe ich noch Nachholbedarf, insbesondere was die von mir gerade erwähnte DC-Freischaltung betrifft.
 
Das Thema Wartung und Instandhaltung wird in der Kommunikation bislang oft vernachlässigt. Welchen Ansatz empfehlen Sie?
 
Michael Ernst: Für Wartungsarbeiten an den Wechselrichtern ist eine Schalt- oder Schutzeinrichtung für die allpolige Trennung auf der DC-Seite vorzusehen oder im Wechselrichter zu integrieren. Zu beachten ist, dass PV-Steckverbinder im Allgemeinen nicht unter Last getrennt werden dürfen – eine geeignete Abschalteinrichtung mit Lastschaltvermögen ist daher unbedingt vorzusehen.
Auf der AC-Seite kann die komplette PV-Anlage durch einen selektiven Hauptleitungsschutzschalter oder einen Sicherungslasttrennschalter am Zählerplatz schnell und sicher vom Netz getrennt und wieder zugeschaltet werden.  
Fast so wichtig wie ein sicherer Betrieb ist eine zuverlässige Energiemessung. Worauf sollte der Installateur einer PV-Anlage besonderen Wert legen? Was sollte er seinen Kunden empfehlen?
 
Michael Ernst: Zur Erfassung der ins Stromnetz eingespeisten Energiemenge sollten Zähler mit Rücklaufsperre oder elektronische Zähler eingesetzt werden, die beide Energieflussrichtungen getrennt erfassen. In geeichter Ausführung lassen sich diese Geräte als Abrechnungsgrundlage verwenden.
 
Das Thema Eigennutzung vor Einspeisung beherrscht zunehmend die Schlagzeilen. Wie lautet Ihre Meinung?
 
Michael Ernst: Um den bei starker Sonnenstrahlung und kräftigem Wind anfallenden den Bedarf überschreitenden Strom aus PV-Anlagen und Windkraft nutzen zu können, sollte der Eigenverbrauch stärker ins Blickfeld genommen werden. Lösungsansätze könnten die zusätzliche Pufferung von Wärme bzw. Kälte im Gebäude sein. Dazu müssen die Prozesse eines Gebäudes genauer unter die Lupe genommen werden. Es kann auch sinnvoll sein, Batteriespeicher zur Netzstabilisierung einzusetzen. Diese Möglichkeit empfiehlt sich z.B. für energieintensive Industriebetriebe, die somit zugleich ihre Spitzenlasten reduzieren können.
 
Herr Ernst, vielen Dank für das Interview.