Photovoltaikanlagen stellen den Brandschutz vor spezifische Herausforderungen bei Installation und Auswahl der Komponenten. Besonders die DC-Verkabelung mit Spannungen bis 1.000 Volt DC oder bei C & I-Systemen durchaus bis 1.500 Volt spielt eine entscheidende Rolle.
Kommt es zur Brandentwicklung und startet die Feuerwehr mit der Bekämpfung, muss Milliamperen die Gefährdung des Einsatzpersonals durch das Löschwasser beachten. Die gefährliche Wirkung entsteht in der Regel durch den Stromfluss durch den Körper. Die Spannung ist dabei die treibende Kraft: Je höher die Spannung, desto höher ist potenziell der Stromfluss bei Kontakt.
DC ohne Nulldurchgang
DC-Spannung ist besonders gefährlich, da sie keine Nulldurchgänge hat (kein Wechsel der Stromrichtung). Zudem kann sie dauerhafte Muskelverkrampfung verursachen. Die betroffene Person ist nicht imstande, den Kontakt loszulassen. DC-Lichtbogen brennen länger und intensiver. Die Wirkung auf den Menschen ist aber auch von der Stromstärke abhängig:
Schon 30 Milliampere können tödlich sein. Deshalb lösen FI-Schutzschalter (RCD) bei diesem Wert aus. Und die Arbeit an der Photovoltaikanlage ist ausschließlich geschultem Personal vorbehalten.
Gefahr von Lichtbogen
Lichtbogen entstehen bei Unterbrechung von DC-Stromkreisen, zum Beispiel beim Abklemmen unter Last. Über 100 Volt DC und ein bis zwei Ampere Stromstärke besteht sehr hohe Gefahr, dass ein Lichtbogen entsteht. Je höher Spannung und Strom, desto schwerer ist es, den Lichtbogen zu löschen.
Daraus folgt: DC-Trennstellen und Lasttrennschalter sind zwingend notwendig in der Anlage. DC-Stecker werden niemals unter Last getrennt, um Lichtbogen zu vermeiden. Daraus ergeben sich Richtwerte, welche Spannungen und Stromstärken gefährlich werden können:
Die elektrische Gefährdung hängt also hauptsächlich von diesen Faktoren ab:
Trend zu höheren Spannungen
Der Hauptgrund für die hohen Spannungen ist in der höheren Systemeffizienz zu finden. Durch höhere DC-Spannungen steigt der Wirkungsgrad, weil die Ströme im System sinken können. Dadurch werden Kupfer im Querschnitt der Verkabelung und Kosten gespart. Allerdings bedeuten diese Vorteile auch erhöhte Risiken.
Die DC-Verkabelung läuft vom Dach zum Wechselrichter im Keller oder nahe zum Verteilerschrank, mit Risiken von Lichtbogen durch Kabelbruch oder andere Beschädigungen. Je größer die Distanz und damit die Leitungslänge, desto höher das Risiko.
Speicher besonders beachtet
Bei Speichersystemen gab es Berichte über Brände oder Verpuffungen. Der Hersteller war genötigt, alle im Markt befindlichen Speichermodelle vorsichtshalber zu drosseln und zu tauschen. Diesen Schaden konnte er nur durch die Finanzkraft der Muttergesellschaft überleben.
Reine Lithium-Ionen-Speicher wurden mittlerweile durch Lithium-Eisenphosphat-Zellen (LFP) fast vollständig verdrängt. Durch die mit etwa 400 Grad Celsius recht hohe Schwelle zum Thermal Runaway bei LFP sind sie deutlich sicherer als Lithium-Ionen-Zellen, die ab etwa 180 Grad Celsius durchgehen.
Thermal Runaway und Spannung
Auch hier spielen die Spannungen in den Zellen der Batterien eine wichtige Rolle: Hochvoltspeicher mit 400 Volt DC bergen gegenüber AC-gekoppelten Niedervoltsystemen (24 bis 100 Volt) ein deutlich höheres Brandrisiko. Wie bei der DC-Spannung auf dem Dach gilt auch für Speicher: Je niedriger die Spannung, desto niedriger das Risiko von Bränden.
In Photovoltaikanlagen sind Hochvoltspeicher häufiger verbreitet als Niedervoltsysteme – vor allem in privaten sowie kleinen gewerblichen Anwendungen. Bei den Niedervoltspeichern und den Hochvoltspeichern haben die Hersteller teilweise integrierte Löschsysteme in der Batterie verbaut, um die Sicherheit zu garantieren.
Geringes Risiko unter 30 Volt
Zusammengefasst bietet die Verschaltung der Batterien unter 30 Volt DC aufgrund der geringeren Auswirkungen bei Kurzschlüssen, des verringerten Potenzials für Lichtbogen und einfacherer Schutzmechanismen ein deutlich reduziertes Brandrisiko. Diese Sicherheitsvorteile machen 24-Volt-Systeme besonders attraktiv, wenn potenzielle Brandgefahren minimiert und gleichzeitig wartungsfreundliche Systemarchitekturen benötigt werden.
Brandschutz von Anlagen
Die Sicherheit der Anlagen rückt weiter in den Fokus. Hier bietet sich ein Vergleich mit Modulwechselrichtern an. Sie erledigen die DC/AC-Wandlung direkt am Modul auf dem Dach. Damit werden die Spannungen und die Wegstrecken der DC-Verkabelung drastisch reduziert.
Generell sind bestimmte Maßnahmen zum Brandschutz von Anlagen und Stromspeichern vorgeschrieben:
Auch AC-Leitungen relevant
Neben der DC-Verkabelung sind auch die AC-Leitungen von einphasigen und dreiphasigen Systemen relevant. Sie führen den Sonnenstrom vom Dach ins Haus und müssen abgesichert werden. Zudem stellt der Zellverbund in der Speicherbatterie eine potenzielle Brandquelle dar, weshalb spezielle Schutzmechanismen erforderlich sind.
Die richtige Planung und Umsetzung von Milliampereßnahmen zum Brandschutz sowie die Auswahl der Komponenten können das Risiko erheblich minimieren und die Sicherheit von Gebäuden mit Photovoltaikanlagen verbessern.
Spannungen in Solarfassaden
Die niedrigere Betriebsspannung von Modulwechselrichtern bietet zusätzliche Vorteile, wenn es um die Integration in Gebäude geht – insbesondere für Fassadensysteme. Bei Systemen mit 1.000 Volt DC sind erhöhte räumliche Abstände und spezielle Sicherheitsvorkehrungen nötig, um das Brandrisiko zu minimieren. Im Gegensatz dazu erlaubt die geringere Spannung:
Foto: Atmoce
Foto: Heiko Schwarzburger
Tabelle: Atmoce
Tabelle: Atmoce
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Atmoce: Niedrige Spannung erhöht die Sicherheit
PV Guided Tours: Die M-ELV-Batterie arbeitet mit weniger als 30 Volt. Das erhöht die Sicherheit für Installateure und erleichtert die tägliche Arbeit. Der Speicher und der Wechselrichter sind über ein intelligentes Energiemanagement verbunden. Private Haushalte und Unternehmen können davon profitieren.
https://www.photovoltaik.eu/videos/pv-guided-tours-2025
Foto: Vorsatz Media
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Foto: Atmoce