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BGI/GUV-I 8657 / DGUV Information 205-018 - Einsatz an Photovoltaikanlagen - Informationen für Einsatzkräfte von Feuerwehren und Hilfeleistungsorganisationen
Berufsgenossenschaftliche Information für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit (BGI/GUV-I)
(Ausgabe 08/2012)
Auf immer mehr Dächern installieren Hausbesitzer heute Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen). Familien, Schulen, Firmen und Landwirtschaftliche Betriebe - sie alle nutzen die Kraft der Sonne, um Strom und Wärme zu erzeugen. Mit wachsender Zahl der PV-Anlagen steigt aber auch die Möglichkeit, dass bei einem Gebäudebrand eine PV-Anlage beteiligt ist.
Unfälle aufgrund elektrischer Gefahren sind bei Feuerwehr-Einsätzen selten, können aber schwerwiegende Folgen haben. Das Gute: Das Thema ist mit entsprechender Schulung der beteiligten Einsatzkräfte gut beherrschbar. Brandbekämpfung und technische Hilfeleistung bei Bränden mit PV-Anlagen sind immer möglich, unter Beachtung der Regeln für Einsätze an elektrischen Anlagen. Im Falle von Schäden an PV-Anlagen sind für das Vorgehen die Regeln nach DIN VDE 0132 und der GUV-I 8677 "Elektrische Gefahren an der Einsatzstelle" anzuwenden.
Mit dieser Informationsschrift geben wir Ihnen das spezielle Fachwissen für den Einsatz an die Hand; verfasst von langjährig erfahrenen Fachleuten für Praktiker.
Sie entstand im Rahmen des Projektes "PV Brandvorbeugung und -bekämpfung". Basis sind die allgemein anerkannten Regeln der Technik und die Empfehlungen von Experten aus der Photovoltaikbranche, von Feuerwehren, Brandschutzexperten, Gutachtern, Versicherern, Unfallversicherungsträgern und dem Sachgebiet "Feuerwehren und Hilfeleistungsorganisationen" der DGUV.
Die Information enthält den neuesten Stand zu Gefahren und erfolgreich erprobten Vorgehensweisen. Sie finden darin wichtige Informationen zum Aufbau von PV-Anlagen, Hinweise für die Einsatzvorbereitung, solche zum Schutz im Einsatzfall sowie Details zum Einsatzende. Ziel ist es, Einsatzkräfte für den Ernstfall umfassend vorzubereiten.
1 Sonnenenergie - so wird sie genutzt
Solarenergie vom eigenen Hausdach schreibt Erfolgsgeschichte: Ende 2009 waren in Deutschland bereits mehr als zwei Millionen Solaranlagen installiert. Die meisten von ihnen auf Dächern von Gebäuden, weitere als Freiflächenanlagen. Ein Viertel wird zur Stromerzeugung genutzt. 1,5 Millionen Anlagen zur Wärmegewinnung. Insgesamt verläuft die Entwicklung des Zubaus von Solaranlagen rasant.
Photovoltaik - die Sonne als Kraftwerk
PV-Anlagen wandeln Sonnenstrahlen in elektrische Energie um. Dabei wird aus dem auftreffenden Licht von PV-Modulen Gleichstrom erzeugt.
Solarthermie - Wärme von der Sonne
Solarwärme-Anlagen wandeln in den Kollektoren Sonnenlicht in Wärme. Diese wird mit Hilfe eines Wasser-Glykolgemischs in einen Speichertank geleitet. Die gespeicherte Wärme kann für die Warmwasserbereitung und zum Heizen verwendet werden.
Gebäude mit Solarthermie-Anlagen unterscheiden sich im Brandfall nicht wesentlich von anderen Gebäuden. Einsatzkräfte müssen auch hier auf möglicherweise herabfallende Teile, (übliche) Atemgifte und eine teilweise Abdeckung des Daches achten. Elektrische Gefahren gehen von Solarthermie-Anlagen nicht aus. Diese Broschüre konzentriert sich auf Photovoltaik- Anlagen. Bei ihnen ist mit Gefahr durch elektrische Spannung zu rechnen.
Abb. 1 Jährliche Neuinstallation von PV-Anlagen in MWp.
Abb. 2 PV-Anlage
Abb. 3 Installierte Solarthermie-Anlagen in Millionen Quadratmeter
Gebäude mit Solarthermie-Anlagen unterscheiden sich im Brandfall nicht wesentlich von anderen Gebäuden. Einsatzkräfte müssen auch hier auf möglicherweise herabfallende Teile, (übliche) Atemgifte und eine teilweise Abdeckung des Daches achten. Elektrische Gefahren gehen von Solarthermie-Anlagen nicht aus.
Diese Broschüre konzentriert sich auf Photovoltaik-Anlagen. Bei ihnen ist mit Gefahr durch elektrische Spannung zu rechnen.
Abb. 4 Solarthermie-Anlage
Abb. 5 Beide Nutzungsformen von Sonnenenergie auf einem Gebäude
2 Anwendungsbereiche von Photovoltaik- Anlagen
Netzeinspeisende Anlagen
So gut wie alle PV-Anlagen in Deutschland sind an das öffentliche Stromnetz angeschlossen. Überwiegend werden sie auf Dächern von Ein- und Mehrfamilienhäusern sowie gewerblich oder landwirtschaftlich genutzten Gebäuden errichtet. Man spricht auch von "Aufdachanlagen". Bauliche Besonderheiten sind PV-Anlagen, die in Hausfassaden ("Fassadenanlagen") oder in die Dachhaut integriert sind. Als "Freiflächenanlagen" werden Solarparks bezeichnet, die meist größere Dimensionen aufweisen.
Abb. 6 PV-Anlage auf einem freistehenden Gebäude
Abb. 7 PV-Anlagen auf gewerblichen Immobilien können große Flächen aufweisen
Abb. 8 PV-Anlage auf landwirtschaftlich genutztem Gebäude
Abb. 9 Module auf Freiflächen können starr am Boden befestigt in eine Richtung ausgerichtet, oder an ein bewegliches Gestellsystem montiert sein und dann dem Sonnenstand nachgeführt werden. Freiflächenanlagen sind in der Regel durch Zaunanlagen vor unbefugtem Zugriff geschützt
Abb. 10 Fassadenanlagen können oft nicht auf Anhieb erkannt werden. Sie können auch halb transparent ausgeführt sein
Inselanlagen
PV-Anlagen, die nicht mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden sind, sondern die erzeugte Energie in Akkumulatoren speichern, werden als Inselanlagen bezeichnet.
Der Solarstrom kann als Gleichstrom direkt genutzt oder über einen Wechselrichter in Wechselstrom gewandelt werden.
Die Einsatzbereiche von Inselanlagen reichen vom Parkschein-Automaten über Wochenend- Häuser oder Berghütten bis hin zur selbständigen Stromversorgung technischer Einrichtungen, wie zum Beispiel Beleuchtungs- oder Funkanlagen.
Auch als so genannte Ersatzstromversorgung werden PV-Batteriesysteme (Akkumulatoren) eingesetzt und versorgen technische Einrichtungen im Unterbrechungsfall mit Strom.
Abb. 11 Straßenbeleuchtung
Abb. 12 An der Größe des einzelnen Moduls lässt sich erkennen, dass hier nur sehr wenig Energie benötigt wird. Das Gleichstromsystem eines Parkscheinautomaten ist in etwa mit dem eines KFZ vergleichbar
Abb. 13 Hier versorgt das Photovoltaik-System eine Hütte mit elektrischer Energie. Dabei ist von außen nicht erkennbar, ob es sich im Gebäude um ein reines Gleichstromnetz handelt oder ein Wechselrichter eingesetzt wird
3 Aufbau von Photovoltaik-Anlagen
Abb. 14 Funktionsweise einer PV-Anlage
Die Grundeinheit einer Photovoltaik-Anlage sind PV-Module, in denen zahlreiche in Kunststoff verpackte Solarzellen elektrisch verschaltet sind. Module gibt es sowohl mit Rahmen als auch rahmenlos. Mehrere Module werden zum so genannten Solargenerator verbunden. Bei Lichteinfall wird in ihnen durch den photovoltaischen Effekt eine Spannung erzeugt, die Strom fließen lässt. Der Gleichstrom wird über Leitungen in Generatoranschlusskästen zusammengeführt und zum Wechselrichter geleitet. Dieser wandelt ihn in Wechselstrom um, der bei einer netzgekoppelten PV-Anlage über einen Zähler ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird.
Abb. 15 Module besitzen auf der Vorderseite eine Glasabdeckung. Diese schützt vor mechanischen Einflüssen und Witterung. Darunter sind die stromerzeugenden Zellen und deren Verbindungskontakte zwischen zwei dünnen Folien verpackt. Dadurch wird die elektrische Isolation gewährleistet
Abb. 16 Durch das Montagegestell sind die Module fest mit dem darunter liegenden Dach verbunden. Die eingesetzten Verbindungstechniken können nicht ohne weiteres entfernt werden, damit sie Schnee und Sturm standhalten. Die Befestigung stellt auch einen wichtigen Teil des Diebstahlschutzes dar
Abb. 17 Auf der Modulrückseite sind die Zellen in den meisten Fällen durch eine weitere fest eingebundene Folie vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit geschützt. Andere Module haben auch auf der Rückseite eine Glasabdeckung. Ebenfalls rückseitig angebracht sind Anschlussdose, Leitungen und Stecker
Abb. 18 Mehrere Leitungen des PV-Modulfeldes werden in Generatoranschlusskästen zusammengeführt. Von hier aus gelangen die Hauptleitungen zum Wechselrichter. Die einzelnen Modulleitungen sind untereinander mit Steckverbindern gekoppelt. Diese dürfen nicht geöffnet werden, da dabei die Gefahr eines Lichtbogens besteht
Abb. 19 Wechselrichter können, je nach Gebäudesituation, wie hier im Hausanschlussraum oder aber auch an anderer Stelle installiert sein. Links unten an den Wechselrichtern sind die integrierten DC-Freischalter zu erkennen. PV-Anlagen sind unter Umständen erst dann vollständig freigeschaltet, wenn an allen beteiligten Wechselrichtern der DC-Freischalter betätigt wurde
Abb. 20 Wechselrichter mit unterschiedlich ausgeführten, integrierten DC-Freischaltern
4 Brandbekämpfung und technische Hilfeleistung
Grundlagen
Brandbekämpfung und technische Hilfeleistung sind an PV-Anlagen möglich, wenn die üblichen Einsatzgrundsätze und die Regeln für Einsätze an elektrischen Anlagen beachtet werden. Grundlage hierfür ist die BGI/GUV-I 8677 und die DIN VDE 0132 "Brandbekämpfung und Hilfeleistung im Bereich elektrischer Anlagen". Sie "...dient zur Unterweisung der Personen, die für die Brandbekämpfung und Hilfeleistung in elektrischen Anlagen und in deren Nähe zuständig sind" und wird bei der Aus- und Fortbildung der Einsatzkräfte der Feuerwehr herangezogen.
Erkennen eines PV-Systems
Wie erkenne ich, dass sich eine PV-Anlage am Einsatzort befindet?
Durch...
TIPP: Schulungen und Seminare werden von Feuerwehrschulen, Herstellern und Systemanbietern durchgeführt.
Abb. 21 Die farbliche Gestaltung des Schildes ist mit den Feuerwehren abgestimmt. Es sollte nicht kleiner als DIN A 6 für den Hausanschlusskasten sein. Nicht alle PV-Anlagen verfügen über eine Kennzeichnung im Hausanschlussraum. Das Schild kann bei Energieversorgern, Versicherern und dem BSW-Solar bezogen werden
Gefahren und Schutzmaßnahmen
Befindet sich eine PV-Anlage auf einem Gebäude, müssen Einsatzkräfte im Brandfall verschiedene Gefahrenpotenziale kennen. Von PV-Anlagen können in der Regel im Schadensfall folgende Gefährdungen ausgehen:
Abb. 22 Ermittlung der Gefahren unter Verwendung des Gefahrenschemas der Feuerwehren
Gefahrenschema der Feuerwehr
Gefahr durch | |||||||||
Atemgifte | Angstreaktionen | Ausbreitung | Atomare Strahlung | Chemische Stoffe | Erkrankungen/ Verletzungen | Explosion | Elektrizität | Einsturz | |
Gefahr für | Welche Gefahren müssen bekämpft werden? | ||||||||
Menschen | √ | √ | √ | √ | |||||
Tiere | √ | √ | √ | √ | |||||
Umwelt | √ | ||||||||
Sachwerte | √ | ||||||||
Vor welchen Gefahren müssen sich Einsatzkräfte schützen? | |||||||||
Mannschaft | √ | √ | √ | ||||||
Gerät | √ |
Atemgifte
Schutzmaßnahmen!
- Umluftunabhängigen Atemschutz einsetzen!
- Lüftungsanlagen abschalten!
- Personen aus den betroffenen Bereichen retten!
Einsturz/herabfallende Teile
Schutzmaßnahmen!
- Den durch herabfallende Teile gefährdeten Bereich meiden und absperren (Trümmerschatten)!
- Bei Innenangriff und Nachlöscharbeiten erhöhte Dachlast beachten!
Elektrizität
Eine elektrische Gefährdung besteht bei Wechselstromsystemen (AC) ab einer Berührungsspannung von 50 Volt und bei Gleichstromsystemen (DC) ab einer Berührungsspannung von 120 Volt (DIN VDE 0100- 410 und IEC 60479-1).
Selbst bei geringem Tageslichteinfall produzieren Solarmodule elektrische Spannung:
Abb. 23 PV-Anlage (Schematisch)
Abb. 24 Die farblich hinterlegten Strahlrohrabstände für den Niederspannungsbereich gelten für PV-Anlagen.
Hinweis:
Für andere Löschmittel als Wasser bzw. andere Strahlrohrartengelten unter Umständen andere Abstände (siehe DIN VDE 0132); Schaumeinsatz nur in spannungsfreien Anlagen!
Strahlrohr CM DIN 14365-C | Niederspannung (N) Wechselspannung bis 1 kV oder Gleichspannung bis 1,5 kV (< AC 1 kV oder < DC 1,5 kV) | Hochspannung (H) Wechselspannung über 1 kV oder Gleichspannung über 1,5 kV (> AC 1 kV oder > DC 1,5 KV) |
Sprühstrahl | 1 m | 5 m |
Vollstrahl | 5 m | 10 m |
Schutzmaßnahmen!
- Verhalten und Maßnahmen gemäß DIN VDE 0132!
- Zu Gefahren und Vorgehensweise bei der Brandbekämpfung in elektrischen Anlagen die Hinweise der BGI/GUV- I 8677 "Elektrische Gefahren an der Einsatzstelle" beachten!
- Mindestens einen Meter Abstand zu potenziell spannungsführenden Teilen einhalten. Auch zu benachbarten metallischen Konstruktionen, die unter Spannung stehen. Herabhängende elektrische Leitungen und sonstige Anlagenteile nicht berühren (Sichern durch Absperren)!
- Regeln für die Anwendung von Löschmitteln in Gegenwart elektrischer Spannung gemäß DIN VDE 0132 beachten! (Abb. 24)
- Alle Schaltvorgänge an der Anlage über nicht intakte Schalter oder das Trennen der PV-Module nur durch Elektro-Fachpersonal durchführen lassen! (siehe Abb. 25)
- Gefahren durch eventuell eindringendes Löschwasser in elektrische Anlagen beachten!
- Überflutete Bereiche:
Abstand halten / leitfähige Teile nicht berühren!
Wann liegt gefährliche Spannung an?
Ausbreitung
Schutzmaßnahmen!
- Bereich um beschädigte Anlage bzw. ! -teile sichern und Elektrofachkraft mit Abschaltung beauftragen!
- Leitungstrennung bzw. sonstige Schaltvorgänge dürfen nur durch eine Elektrofachkraft durchgeführt werden! (siehe Abb. 25)
- Mögliche Brandausbreitungen beobachten, z.B. mit Wärmebildkamera!
Lichtbögen
Lichtbögen sind elektrische Entladungen mit starker Lichtausstrahlung, hoher Temperatur und charakteristischer Geräuschentwicklung. Diese können bei Isolationsschäden im nicht freigeschalteten Gleichstrombereich auftreten. Von einem Lichtbogen gehen bei Berührung die Gefahr einer Verbrennung und eines elektrischen Schlages aus. Bei Auftreten eines Lichtbogens sind die Regeln der DIN VDE 0132 zu befolgen. Löschmittel können eingesetzt werden, um Brände im Umfeld des Lichtbogens zu löschen. Es sind die Sicherheitsabstände und Löschmittelhinweise in DIN VDE 0132 zu beachten. Der Lichtbogen kann nur durch Abschalten des betroffenen Stromkreises gelöscht werden. Die hohen Temperaturen und der Funkenflug bergen die Gefahr eines Brandes von entzündlichen Stoffen in der Umgebung. |
Einsatz
Einsatzvorbereitung
Maßnahmen der Feuerwehr
Empfehlungen an PV-Anlagenbetreiber
Einsatzdurchführung
Module nicht beschädigen!Das aktive Beschädigen von Modulen und Leitungen führt nicht zur Freischaltung, sondern zur Erhöhung der elektrischen Gefährdung am Einsatzort. Nicht auf Module treten!
Schaltvorgänge/ Herstellen der Spannungsfreiheit
Wann muss ein PV-System abgeschaltet werden?
Wer sollte die Abschaltung durchführen?
Wie schalte ich ein PV-System ab?
Eine sichere Spannungsfreiheit ist nur durch die Freischaltung des DC-Stromkreises möglich. Abdecken oder Beschäumen der Module ist nicht geeignet.
DC-Freischalter
Seit 07/2006 errichtete PV-Anlagen sind in der Regel mit einem DC-Freischalter am oder im Wechselrichter ausgestattet. Auch bei einer Freischaltung bleiben die Anlagenteile zwischen Modul und DC-Freischalter weiterhin unter Spannung.
Der DC-Freischalter ist in erster Linie für Wartungsarbeiten durch Elektrofachkräfte konzipiert.
Vereinzelt sind zusätzliche DC-Freischalter in PV-Anlagen vorhanden, die es ermöglichen, weitere Anlagenteile freizuschalten. Die freischaltbaren Bereiche sind der Anlagendokumentation zu entnehmen.
Abb. 25 Schalthandlungen an PV-Anlagen dürfen nur von geeigneten Personen durchgeführt werden.
Wer darf welche Schalthandlungen durchführen? | Schaltvorgänge an hausinstallationstypischen Geräten | sonstige Schaltvorgänge | Öffnen von Steckverbindungen | Spannungsfreiheit feststellen | PV-Anlage in sicheren Zustand setzen |
Elektrofachkraft * | √ | √ | √ | √ | √ |
Elektrisch unterwiesene Person nach DIN VDE 0105-100 | √ | √ | |||
Feuerwehreinsatzkraft | √ | ||||
* möglichst mit PV-Kenntnissen |
Unabhängig von den hier gegebenen Empfehlungen sind die üblichen Einsatzgrundsätze sowie die Gefahrenmatrix weiterhin maßgebend.
Beendigung des Einsatzes
Schutzmaßnahmen nach dem Einsatz!
- Sicherheitsabstände gemäß DIN VDE 0132 einhalten - es besteht die Gefahr, dass andere Metallteile unter Spannung stehen!
- Mutmaßlich unter Spannung stehende Bereiche gegen Zutritt von Personen sichern!
- Spannungsfreiheit durch Elektrofachkraft (bevorzugt mit Photovoltaik-Kenntnissen) herstellen lassen!
5 Weitere Informationen
Häufige Fragen und ihre aktuellen Antworten
www.solarwirtschaft.de/brandvorbeugung
Feuerwehrschulen (Lehrgänge z.B. zum Thema Energietechnik etc.)
Photovoltaik Recyclingsystem PV Cycle:
Abnahmestellen und Ansprechpartner unter www.pvcycle.org
BSW-Solarshop www.bsw-solarshop.de (-> Unternehmen/Akteure)
Feuerwehr München,
Vortrag unter: www.feuerwehr.muenchen.de (-> Ausbildung -> Download Bereich)
Vorschriften, Regeln und Informationen für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit
Bezugsquelle:
Bei Ihrem zuständigen Unfallversicherungsträger und unter www.dguv.de/publikationen
Unfallverhütungsvorschriften:
"Grundsätze der Prävention" (BGV/GUV-V A1)
"Feuerwehren" (GUV-V C53)
Informationen
"Sicherheit im Feuerwehrdienst" (GUV-I 8651)
"Elektrische Gefahren an der Einsatzstelle" (GUV-I 8677)
Normen
DIN VDE 0132
DIN VDE 0100-410
DIN VDE 0100-712
DIN VDE 0105-100
IEC 60479-1
Photovoltaik-Anlage-Übersichtsplan für Einsatzkräfte der Hilfeleistungsorganisationen | Anhang |
Gliederung:
Der Anlagenplan sollte auf eine DIN-A4- Seite ausgelegt werden. Die Seite wird in drei Abschnitte unterteilt.
Oberer Teil: Draufsicht des Gebäudes nordweisend
Mittlerer Teil: Schematische Seitenansicht des Gebäudes
Unterer Teil : Schriftfeld
Legende:
Abb. 27 Überblick über die Position der verschiedenen Komponenten einer Photovoltaik-Anlage
ENDE |