Gefahren und Vorkehrungen beim Löschen von Hausbränden mit PV

Eigentlich das Schlimmste, was sich ein Hausbesitzer vorstellen kann: Es brennt! Und jetzt stellen Sie sich vor, die Feuerwehr kommt innerhalb weniger Minuten zu Ihrem brennenden Haus, auf dem eine Photovoltaikanlage montiert ist und läßt Ihr Häuschen "kontrolliert abbrennen", ohne größere Anstrengungen zu unternehmen, den Brand zu löschen. Unvorstellbar, denken Sie? Es handelt sich hier nicht um Science Fiction, sondern um eine gar nicht so weit hergeholte Szenerie. Zwar ist jeder Feuerwehrmann nicht nur verpflichtet, sondern auch gewillt, jeden auch noch so großen Brand einzudämmen, aber wenn es um die Gesundheit oder sogar das eigene Leben geht, steht der Erhalt des Wohneigentums an zweiter Stelle.

Am ehesten kommen als Brandursache Lichtbögen in Frage. Wer schon einmal Stecker und Kontakte von Photovoltaikanlagen, die in vollem Betrieb sind gezogen hat, weiß wie schnell sich hier ein Lichtbogen bildet. Das Schlimme an der Sache ist der Gleichstrom. Während bei Wechselstrom ein entstehender Lichtbogen durch die dauernden Richtungswechsel des Stromes gleich wieder abbricht, kann er sich bei Gleichstrom stundenlang halten. Bereits ein loser Stecker kann solch einen Lichtbogen auslösen. (Hier finden Sie weitere Informationen zu möglichen technischen Defekten einer Photovoltaik Anlage und der Fehlersuche.)

Eine Umfrage unter mir bekannten Feuerwehrleuten brachte sowohl positive wie auch negative Ergebnisse. Zuerst zu den positiven Erkenntnissen: Die leider immer wiederkehrende Antwort, dass man ein Haus mit PV-Anlage auf dem Dach kontrolliert abbrennen läßt, fiel nicht. Im Gegenteil, die Einsatzkräfte waren sich im Klaren darüber, dass es sich um eine "elektrische Anlage" handelt und dass es hierfür klare Richtlinien der Feuerwehr gibt. Das negative Ergebnis lautete für mich, dass die Feuerwehreinsatzkräfte noch keine Schulung in Bezug auf Brandbekämpfung von Gebäuden mit installierten Photovoltaikanlagen bekommen haben. Aber wieder eine gute Nachricht: Diese Schulungen sind im Terminplan vorgesehen.

Was mag nun die Feuerwehr davon abhalten, den Brand wie gewohnt schnellstmöglich einzudämmen? Ganz einfach: Auch in Feuerwehrkreisen hat es sich herumgesprochen, dass eine Photovoltaikanlage hohe Spannungen erzeugt. Achtung! Keine Hochspannung! Von Hochspannung ist laut VDE erst die Rede, wenn Spannungen über 1.000 Volt erreicht werden. Das ist auf der DC-Seite einer PV-Anlage nicht der Fall! Hochspannung kann nur auf der AC-Seite anstehen, diese lässt sich aber im Notfall, anders als die DC-Seite abschalten! Diese "relativ" hohe Gleichstromspannung in Kombination mit Wasser, und davon ist beim Löschen mehr als genug vorhanden, löst nicht nur bei einem Feuerwehrmann mehr als nur Unbehagen aus, es ist schlicht und ergreifend lebensgefährlich. Ein Wasserstrahl, der aus geringer Entfernung (unterhalb Mindestabstand!) direkt auf Solarmodule gerichtet wird, kann einen Stromkreis schliessen und den patschnassen Feuerwehrmann unter Strom setzen.

Photovoltaikanlagen bilden oft einen Deckel auf dem Dach, der den Zugang zum Feuer und Brandherd verhindert. Weiterhin ist die Unterkonstruktion der Anlage aus Aluminium, welches nicht mit abbrennt. Dann können Teile der Anlage oder die gesamte Photovoltaikanlage in einem Rutsch vom Dach herunterstürzen, splittern und damit die Feuerwehrleute gefährden. Auch gibt es keine genau spezifizierten Standorte für die Komponenten der PV-Anlage, wie Trennschalter oder Wechselrichter. Die Feuerwehr muss zuerst auf die Suche danach gehen.

Wenn Kunststoffe, die an der Rückseite der Module und als Ummantelung der Solarkabel verbaut sind brennen, kann Zyanidgas entstehen, das zu Blausäure-Vergiftungen führen kann. Kein erhöhtes Gefahrenpotential in Form von gefährlichen Gasen soll von Dünnschichtmodulen ausgehen, auch wenn diese unter anderem mit dem giftigen Schwermetall Cadmium hergestellt sind.

Nur wenn der Brand während der Nacht ausbricht, also wenn kein Sonnenschein vorhanden ist, steht die Photovoltaikanlage nicht unter Spannung. Mondschein und Licht von Straßenlaternen erzeugen entgegen anderen Aussagen die man lesen kann nicht genügend Spannung, um eine nennenswerte Gefährdung bei einem Löscheinsatz hervorzurufen. Meine Aussage wird durch Professor Heinrich Häberlin, Leiter des Photovoltaiklabors an der BFH-TI, der Berner Fachhochschule Technik und Informatik bestätigt. Vollmond hat praktisch keinerlei Auswirkungen, (er bezeichnet treffenderweise die Aussage als Unsinn). Beim Einsatz von starken Scheinwerfern können die Spannungen etwas grösser werden, aber die Stromstärke ist meist ungefährlich, da die erreichbare Beleuchtungsstärke immer noch viel kleiner ist als an trüben Tagen. Eine anstehende Spannung kann nur dann gefährlich sein, wenn bei Berührung durch einen Menschen auch ein genügend grosser Strom fließt.

Bei Einsätzen in elektrischen Anlagen und in deren Nähe sind Maßnahmen zu treffen, die verhindern, dass Feuerwehrangehörige durch elektrischen Strom gefährdet werden (§29 der Unfallverhütungsvorschrift Feuerwehren).

Diese Forderung schließt ein, dass:

• geeignete Werkzeuge und Hilfsmittel benutzt werden, z.B.

  • isolierte Werkzeuge
  • Erdungsstangen
  • Kurzschließeinrichtungen
  • isolierende Abdeckungen
  • isolierende Schutzbekleidung

• DIN VDE 0132 "Brandbekämpfung im Bereich elektrischer Anlagen" beachtet wird (Sicherheitsabstände!)

  Einen sehr interessanten Beitrag mit praktischen Versuchen zum Thema Brand und Sicherheitsabstände bei PV-Anlagen hat die ARD in der Sendung "Kopfball" am 09.12.2012 gesendet. Es ist sehr erfreulich, wie sich das Thema in den letzten zwei Jahren zum Positiven gewendet hat. Die Panikmache hat sich durch die Versachlichung der Thematik Gott sei Dank gelegt.

• Unterweisungen durchgeführt werden.

Seitens Anlagenbetreiber:

• Gefahrenkennzeichnung für Kabelverläufe und Bauteile in Gebäuden mit Photovoltaikanlagen. Am elektrischen Hausanschluß einen Hinweis auf die Photovoltaikanlage anbringen.
• Meldung der Photovoltaikanlage bei der örtlichen Feuerwehr (Wobei ich mir nicht sicher bin, ob so eine Meldung im Brandfall tatsächlich vorab dem Einsatzleiter mitgeteilt wird oder werden kann. Es wäre zumindest einen Versuch wert, das mit der Feuerwehr im Ort zu besprechen). Alternativ könnte eine Meldung der Photovoltaikanlage an die Feuerwehren allgemein geregelt werden, da seit Beginn des Jahres 2009 alle Neuanlagen der Bundesnetzagentur gemeldet werden müssen.
  • Einsatz von Geräten wie SolarMagic Power Optimizer oder Solaredge Powerbox. Diese Geräte sind primär dafür gedacht, das mpp-Tracking der Anlage bei Verschattungssituationen zu optimieren. Ein weiterer positiver Nebeneffekt wäre, dass bei einem Brandfall über ein Signal an diese Boxen das Modul deaktiviert werden könnte. Erste Tests der Solaredge Powerbox durch die Zeitschrift Photon zeigen, dass eine Leistungsoptimierung nur bei langen Strings und bei Verschattungen durch Gauben eintritt. Bei kurzen Strings kann die Box sogar zu Leistungsverlusten führen. Zudem stellt sich wiederum das Problem, dass zusätzliche Komponenten auch eine erhöhte Ausfallwahrscheinlichkeit der Anlage nach sich ziehen.

Im Laufe des Jahres 2010 hat es eine rasante Entwicklung bei Systemen gegeben, die die Spannung von Photovoltaikanlagen im Brandfall auf ein ungefährliches Niveau herabsetzen. In meinem Beitrag zu Abschaltlösungen können sie die momentan auf dem Markt erhältlichen oder geplanten Abschaltlösungen im Detail unter die Lupe nehmen.

Seitens der Feuerwehr:

Schulen Sie die Mitarbeiter der Feuerwehr in der Technik der Photovoltaikanlagen! Gehen Sie vor Ort und lassen Sie sich von einem Solarteur alle Anlagenbestandteile haargenau erklären. Führen Sie spezielle Übungen an Gebäuden mit Photovoltaikanlagen durch. (Wenn Sie dabei Trennschalter betätigen und die Anlage ausschalten seien Sie gnädig mit dem Betreiber und suchen Sie sich einen trüben, regnerischen Tag heraus). Ein gutes Beispiel, wie so eine Schulung aussehen kann wird in diesem Zeitungsartikel über die Feuerwehr in Rahden beschrieben: Bloss nicht einfach am Kabel ziehen

Seitens Modul- und Wechselrichterhersteller:

• Modulspannungen unter einer Spannung von 120 Volt (Gleichspannung) zu halten ist technisch machbar, indem die Strings so klein gehalten werden, dass diese Spannung nicht überschritten wird. In der Praxis ist das aber nicht realistisch, da der Wirkungsgrad einer Anlage mit zunehmender Systemspannung ansteigt. Dünnschichtmodule arbeiten mit noch höheren Spannungen als kristalline Module, hier wäre es technisch fast nicht zu realisieren.
• Einsatz von Modulwechselrichtern. Dadurch werden die Spannungen ebenfalls niedrig gehalten. Vor- und Nachteile siehe im Kapitel Wechselrichterarten unter dem Stichwort "Modulwechselrichter"
• Modifizierte Modulanschlussdosen Technisch machbar und auch gar nicht teuer wäre folgende Lösung: Der Wechselrichter sendet, solange er störungsfrei arbeitet und der Trennschalter nicht betätigt wurde ein Signal an das Modul, dieses nicht kurz zu schliessen. Sobald dieses Signal fehlt, ist jedes Modul der Anlage sofort abgeschaltet. Dies hätte nicht nur im Brandfall enorme Vorteile, sondern auch bei allen sonstigen Wartungsarbeiten an den Modulen oder der Anlage DC-seitig. Diese Technik existiert, wird aber nicht umgesetzt, da jede zusätzliche Komponente im oder am Modul auch die Ausfallwahrscheinlichkeit erhöht. Erschwerend kommt hinzu, dass die Modulanschlussdose sämtlichen Witterungseinflüssen ausgesetzt ist, und somit von vorne herein anfällig für Störungen ist.

Versuche der Feuerwehr München, Photovoltaikanlagen durch Beschäumen abzudunkeln und damit spannungsfrei zu bekommen schlugen fehl. Bereits nach ca. fünf Minuten war die Ausgangsspannung wieder erreicht, weil der Schaum einfach von den Modulen gerutscht ist. Also fällt diese Möglichkeit schon einmal weg.

Die (gescheiterten) Versuche der Berufsfeuerwehr in München haben Ralf Freude, Oberbrandmeister der freiwilligen Feuerwehr in St. Wendel veranlasst, zusammen mit einem befreundeten Chemielaboranten eine "Verdunkelungsmasse" zu finden, die sowohl gut auf den Modulen haftet sowie auch lichtundurchlässig ist. Er ist bereits seit dem Jahr 2002 Betreiber einer kleinen 2,8 kWp-Anlage. Seit dieser Zeit führt er als ausgebildeter Fachelektriker Diskussionen über die Gefahren und Maßnahmen bei einem Brand.

Nach mehreren Versuchen wurde nicht nur dieses Ziel erreicht, zudem lässt sich die Masse auch laut Ralf Freude nachträglich wieder durch Abspritzen mit dem Feuerwehrschlauch entfernen. Nachdem dieser Schritt erfolgreich vollzogen war, konnte auch ein erster Vorschlag zur Aufbringung des Mittels gefunden werden. Das Mittel kommt in ein fahrbares Löschgerät mit Spiralschlauch, der bis zur Dachtraufe reicht. Mit Hilfe einer Sprühlanze mit Breitstrahl konnten ca. 40 kg der Verdunkelungsmasse auf einer Kollektorfläche von ca. 45 qm versprüht werden, wodurch die Module verdunkelt wurden.

Momentan wird an einem Konzept gearbeitet, um auch größere Dachflächen praxisgerecht verdunkeln zu können. Als nächster Schritt wäre die Erstellung einer entsprechenden Einsatzregel, Richtlinie oder Dienstvorschrift erforderlich. Sollte sich die Verdunkelungsmasse auch in weiteren Versuchen in der Praxis als geeignet erweisen und die Technik auch von anderen Feuerwehren akzeptiert werden, wäre der Weg hierzu nicht mehr weit.

Wer sich für Literatur zu dem Thema Photovoltaik und Feuerwehr interessiert, dem sei dieses Taschenbuch empfohlen: "Photovoltaik: Fachwissen Feuerwehr" von Hans Kemper. Er ist Autor und Herausgeber zahlreicher Feuerwehr-Publikationen.

Aus dem Inhalt: Brände an Photovoltaikanlagen bzw. an Häusern mit Photovoltaikanlagen sind für die Einsatzkräfte der Feuerwehr mit besonderen Gefahren verbunden. Die Broschüre erklärt zunächst notwendige technische Zusammenhänge und geht anschließend auf die Gefahren im Einzelnen ein. Damit weder Betroffenen noch den Angehörigen der Feuerwehr etwas passiert, werden dann die geeigneten Einsatzmaßnahmen vorgestellt.