Hauptabteilung IV, Branddirektion

Einsatzvorbereitung

Photovoltaik PV-Anlagen im Feuerwehreinsatz (V 6.15)

Erstellt von Dipl.-Ing. Josef HuberBrandrat

SFS Geretsried

Horst ThiemBrandamtsratBF München

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Übersicht

• Gefahren für Einsatzkräfte

• Wie arbeitet die Feuerwehr?

• Abwehrender - Vorbeugender Brandschutz

• Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt „Brandsicherheit“

• Brandschutzgerechte Installation (Auszüge)

• Beispiele, Erfahrungen und Quellen

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Sonnenenergie - Nutzungsformen

• Solarthermie: Wärme von der Sonne

• PV-Anlage: Strom von der Sonne

• netzgekoppelte PV-Anlagen (speisen in die Stromversorgungsnetze ein; Anzahl ca. 1,5 Mio. in BRD)

• netzferne PV-Anlagen arbeiten mit Akkumulatoren im Inselbetrieb; Anzahl < 1%

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Aufbau einer PV-Anlage/Netzanschluss

~

=

Wechselrichter

DC -Freischalter(Pflicht seit 2006)

Modulanschlussleitung(Gleichstromverkabelung)

PV-Generator

Zählerschrank mit Einspeise- und Bezugszähler, Stromkreisverteilung und Hausanschluss

AC -Verteilung

• Spannung auf der DC Seite:derzeit bis 1000 Volt;

• Strom: mehrere Ampere

• Nach VDE 0100 Teil 410 gilt eine Berührungsspannung bei Gleichspannung größer 120 V als lebensgefährlich

AC = Wechselspannung, DC = Gleichspannung

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Verhalten bei elektrischer Gefährdung

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Inselanlagen

Sind nicht mit d

em öffentlic

hen Stromnetz verbunden !

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Landauf, Landab ...

Schmidt, ISE

Faatz

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Montagearten

• Aufdachanlagen

• Dachintegrierte Anlagen

• Flachdachanlagen

• Fassadenanlagen

• Freilandanlagen(Kraftwerkbau)

• Lärmschutzwände

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Gefahrenschema Feuerwehr

Welche Gefahren sind erkannt?

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Gefahren

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Welche Gefahren müssen bekämpft werden?

Menschen X X X XTiere X X X XUmwelt X XSachwerte XVor welchen Gefahren müssen sich Einsatzkräfte schützen?

Mannschaft X X XGerät X

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Gefahren für die Feuerwehreinsatzkräfte

Beim Brandeinsatz:

• Gefahr durch Atemgifte

• Gefahr durch herabfallende Teile

• Gefahr der Ausbreitung

Beim Brandeinsatz und Wasserschaden:

• Gefahr durch elektrischen Schlag

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Gefahr durch elektrischen Schlag

• Die maximal zulässige Berührungsspannung von 120 V DC ist bei PV-Anlagen i.d.R. weit überschritten

• Die Leitungen vom Modul zum Wechselrichter lassen sich derzeit nur mit erhöhtem technischen Aufwand spannungsfrei schalten (Bei Bestandsanlagen ist das überwiegend nicht der Fall)

• Unsachgemäßes Trennen von Leitungen und Steckverbindern, Isolationsschäden oder Leitungsunterbrechungen können zu einem Lichtbogen führen (Brandentstehung, -ausbreitung)

• Von Mondlicht geht nach Stand der Erkenntnisse keine Gefahr aus

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Schutz gegen elektrischen Schlag

• Verhalten und Anwendung Löschmitteln von gemäß DIN VDE 0132 und GUV-I 8677

• 1 m Abstand zu spannungsführenden Teilen einhalten, auch zu benachbarten metallischen Konstruktionen, sofern diese mit unter Spannung stehenden Anlagenteilen in Berührung stehen; sichern durch absperren!

• Module nicht zerstören; Gefahr frei liegender elektrischer Leiter mit unbekannter Spannung!

• Trennung der Module und Leitungen nur durch Elektrofachpersonal! Es besteht Lichtbogengefahr!

• Modulflächen sind nicht zum Betreten ausgelegt

• Überflutete Bereiche nicht betreten

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Strahlrohr

DIN 14365-CM

Niederspannung(N)

≤ AC 1,0 kV

≤ DC 1,5 kV

Hochspannung (H)

> AC 1,0 kV

> DC 1,5 kV

Sprühstrahl

Vollstrahl

1 m

5 m

5 m

10 m

Kurzzeichen N-1-5 H-5-10

Strahlrohrabstand (DIN 14365-CM)

Quelle: DIN VDE 0132 Brandbekämpfung an elektrischen Anlagen

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Lärmschutzwall an Autobahn

Gerhard Blank/Isofoton S.A.

Gerhard Blank/Isofoton S.A.

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Schalthandlungen, wer darf was?

Wer darf Schalthandlungen durchführen?

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Elektrofachkraft X X X X X

Elektrotechnischunterwiesene Person(DIN VDE 0105-100)

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Feuerwehreinsatzkraft X

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Brandverlauf

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Einsatzvorbereitung

• Schulung der EinsatzkräfteGibt es Fachpersonal in der Fw? Kontakt mit Errichtern und Betreibern und Anlagenbesichtigung Welche Ausrüstung für Einsätze an elektrischen Anlagen ist vorhanden? Wer darf sie anwenden?

• Erkundung vor Ort / Kenntnis über PV-SystemstandorteWie erkennt man PV-Anlagen? Kennzeichnung? Aktuelle Datenversorgung für den Ausrückebereich?

• Vorhandene Feuerwehrpläne überarbeiten/anpassen

• Bereitstellung von Übersichtsplänen für die Feuerwehr(VDE-AR-E 2100-712)

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Einsatzdurchführung

• Erkundung vor Ort Wie erkennt man PV-Anlagen? Kennzeichnung?

• Überblick über die Anlage verschaffen:Ist die Anlage oder sind Teile der Anlage betroffen?

• Einsatzkräfte auf die erkannten Gefahren hinweisenWechselseitige Kommunikation zwischen Führung - Mannschaft

• Gefährdungsbereiche absperrenDC Trennstelle betätigen; je nach Lage und Vorhandensein, spannungsführende Teile beachten; Abstände einhalten, ...

Einsatz von Löschmitteln gemäß DIN VDE 0132

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Beendigung des Einsatzes

• Die Einsatzstelle nur im gesicherten Zustand verlassen

• Bei Bedarf vor Verlassen die Spannungsfreiheit durch Fachfirma herstellen lassen

• Die Einsatzstelle an die zuständige Person (Betreiber oder beauftragte Person) übergeben

• PV-Anlagenteile sind auf Grund eines Brandereignisses wie Brandschutt zu behandeln;

• Recycling von beschädigten PV-Modulen können über das Rücknahmesystem PV-Cycle (www.pvcycle.org) erfragt werden

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Abwehrender Brandschutz an PV-Anlagen

• Einheitliche Lehrmeinung und Ausbildung

• Maßnahmen zur Brandbekämpfung

• Maßnahmen zur Technischen Hilfeleistung

• Hinzuziehen von Fachkräften im Bedarfsfall

Die Summe aller Maßnahmen die der Bewältigung eines Schadensereignisses dienen!

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Taschenkarte und Informationen

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Broschüre

• Veröffentlichung 2011Entstanden in einer interdisziplinären Arbeitsgruppe unter Federführung des BSW.Beteiligte: Feuerwehr, Planer, Brandschutzexperten, PV-Branche, Installateure

• Gemeinsam herausgegeben von Zentralverband des Deutschen Elektrohandwerks (ZVEH), BSW, Bundesvereinigung der Fachplaner und Sachverständigen im vorbeugenden Brandschutz e.V., Berufsfeuerwehr München

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Broschüre

• InhalteSicherheit für Einsatzkräfte

Schutz für Einsatzkräfte

Zugangsmöglichkeiten für die Feuerwehr

Umsetzung baurechtlicher Vorschriften

Hinweise zu Installation und Wartung

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Fachschriften zum Thema

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VDE-AR-E 2100-712

„Maßnahmen für den DC-Bereich einer PV-Anlage zum Einhalten der elektrischen Sicherheit im Falle einer Brandbekämpfung oder technischen Hilfeleistung“

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Maßnahmen zur Umsetzung des Schutzziels

• Organisatorische Maßnahmen

Kennzeichnung der PV-Anlage

Übersichtspläne

Ergänzung vorhandener Fw-Pläne• Technische Maßnahmen

DC-FreischalterAbschalteinrichtungen am Modul

• Bauliche Maßnahmen

Feuerwiderstandsfähige Verlegung der DC-Leitungen

Verlegung der DC-Leitungen außerhalb des Gebäudes

Wechselrichter außerhalb oder am Gebäudeeintritt

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Umsetzung durch bauliche Maßnahmen

Abb: BSW

• Unterputzverlegung oder Ummantelungen mit Brandschutzverkleidung

• Verlegung in Brandschutzschächten oder -kanälen (EN 1366 oder DIN 4102)

• Brandabschnitte beachten

• Brandschottung der Leitungen gemäß Musterleitungsanlagenrichtlinie (MLAR)

• Landesbauordnungen beachten

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Auszug Musterbauordnung § 32 Dächer

• Bedachungen müssen gegen eine Brandbeanspruchung von außen durch Flugfeuer und strahlende Wärme ausreichend lang widerstandsfähig sein (harte Bedachung)

• Dachüberstände, Dachgesimse und Dachaufbauten lichtdurchlässige Bedachungen, Lichtkuppeln und Oberlichte sind so anzuordnen und herzustellen, das Feuer nicht auf andere Gebäudeteile übertragen werden kann.Von Brandwänden und von Wänden, die anstelle von Brandwänden zulässig sind, müssen mindestens 1,25 m entfernt sein ... Dachgauben u.ä. Dachaufbauten aus brennbaren Baustoffen, wenn sie nicht durch diese Wände gegen Brandübertragung geschützt sind.

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Brandbekämpfung - Zugangsmöglichkeiten

Abb: BSW

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Vorbeugender Brandschutz an PV-Anlagen

• Einhaltung der Bau- und Installationsvorschriften

• sorgfältige Planung

• hochwertiges Material und Komponenten

• fachgerechte Ausführung und Abnahme

• Wartung der Anlagen

Die Summe aller Maßnahmen um der Entstehung und Ausbreitung eines Brandes vorzubeugen!

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Aufgabe der Brandwand

Queööe: BSW

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Ausführung einer Brandwand

Quelle: BSW.

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Baulicher Brandschutz gemäß MBO

Bild: OBO Bettermann?• Bauliche Maßnahmen

Kein Überbau von Brandwänden durch Module oder Leitungen

Abstand zur Brandwand und der PV-Konstruktion bei dachparallelen Anlagen 1,25 Meter

Bild: Erbe, VGH

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Geschlossene Dachfläche

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Bauliche Lösung

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Forschungsprojekt PV Brandsicherheit

„Bewertung des Brandrisikos und Erstellung von Sicherheitskonzepten zur Risikominimierung“

• Projektziel:Optimierung der Sicherheit in Bezug auf das Lichtbogenrisiko und allgemeine Brandgefahren

• Homepage: Onlineeingabe von Schadenfällen jeglicher Art an PV-Anlagen;bisher ca. 400 bekannte Schadenfälle Stand: Dez. 2013

www.pv-brandsicherheit.de

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Forschungsprojekt PV Brandsicherheit

Versuchsziel:Simulation der Stromwirkungen im Einsatzfall

Vergleich mit bestehenden Vorgaben,Einschätzung möglicher Gefahren

Ableitung von Verhaltensregeln für die Feuerwehr

Arbeitspaket 5

Gefahrenanalyse und Ableitung von Maßnahmen zur Gefährdungsminimierung von Einsatzkräften

Inhalte: Kennzeichnung, Leitfähigkeit von Löschmitteln, Kunstlichteinstrahlung, Konzept zum Herstellen eines elektrischen sicheren Anlagenzustandes, Handlungsanweisungen, Schadstofffreisetzung

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PV Brandsicherheit, Messung der Ableitströme am Strahlrohr

Messkontakte

Elektrode

G

Wasserstrahl

Rm

Strahlrohr

Monitor

v A

Versuchsskizze zur Messung der Ableitströme über den Wasserstrahl

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PV Brandsicherheit, Brandrisiken

• Module

• Leitungen, Stecker

• Wechselrichter, Generatoranschlußkasten

• Installation

• Wechselstromsystem

Quelle: www.pv-brandsicherheit.de

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PV Brandsicherheit, Brandfälle

• Zusammenfassung der Umfrage, Stand Dez. 2012

• ca. 400 bekannte Fälle• etwa 220 Fälle mit externer Brandursache• etwa 180 Fälle mit Brandursache in der PV-Anlage

• von diesen Fällen mit Brandursache in der PV-Anlage• sind ca. 105 auf die Anlage/Teile davon begrenzt• führten ca. 165 zu Gebäudeschäden• führten ca. 10 Fälle zu einem Totalschaden des

Gebäudes

Quelle: www.pv-brandsicherheit.de

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PV Brandsicherheit, Knallgasbildung

Strom ist in der Lage, elektrolytische Vorgänge auszulösen und Wasser in Wasser- und Sauerstoff zu spalten (Knallgas). „In schlecht belüfteten Räumen steigt das Explosionsrisiko, sobald eine Zündquelle ins Spiel kommt.“

Generelle Empfehlung: „Häuser mit PV-Anlagen, deren Module nicht oberhalb der Überflutung abzuschalten sind, durch einen ausgebildeten Elektriker in der Nähe des Generators abklemmen lassen.“

Beim Sinken der Flut und vor Beginn der Aufräumarbeiten, Zündquellen unbedingt vermeiden und die Räume sofort intensiv belüften.Überprüfung auf Explosionsgefahr durch Fachkräfte (z.B. Feuerwehr).Anlageninspektion durch ausgebildete Elektriker oder Installateure um mögliche Gefahren auszuschließen und notfalls die Anlage fachmännisch stillzulegen, bis die elektrischen Anlagen trockengelegt, auf Schäden kontrolliert und wieder betriebsfähig sind.“

Quelle: www.pv-brandsicherheit.de

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PV Brandsicherheit, Kunstlicht

• Zielsetzung:

Kann Kunstlicht eine Gefahr bewirken? Definition einer Abstandsformel, über die im Brandeinsatz mit beteiligter PV-Anlage der Mindestabstand zwischen Scheinwerfer und PV-Anlage bestimmt werden kann.

• Anforderungen:

-Allgemeingültige Anwendbarkeit (unabhängig von der vorhandenen Scheinwerfer- und Zelltechnologie)

-Anwendung auch unter hoher psychischer und physischer Belastung möglich

Quelle: www.pv-brandsicherheit.de

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PV Brandsicherheit, Kunstlicht

• Schlußfolgerung :Kunstlicht kann in der Lage sein Spannungen und Ströme in einer PV-Anlage zu erzeugen welche als gefährlich zu beurteilen sind!

• Exakte Versuchsbeschreibung:

http://www.pv-brandsicherheit.de/7/ Quelle: www.pv-brandsicherheit.de

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PV BrandsicherheitEmpfehlung Abstandsformel

Quelle: www.pv-brandsicherheit.de

Merksätze:

1.Als Grundabstand für 1 kW Leistung gilt 10 m Abstand.

2.Wird eine höhere Scheinwerfer-leistung eingesetzt gilt:Grundabstand + 1,5 m je 1 kW Gesamtleistung

1kW

10m

2kW

13m

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Wartung

Quelle: BSW.

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BGV A 3 Unfallverhütungsvorschrift

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Informationen

Präsentation: „PV-Anlagen im Feuerwehreinsatz“Informationsschrift: „Einsatz an Photovoltaikanlagen“

„Planung, Errichtung, Instandhaltung ...“Taschenkarte: „Handlungsempfehlungen PV-Anlagen“

unter www.feuerwehr-muenchen.deim Bereich Service und Angebote

oder auf der Homepage: des Deutschen Feuerwehrverbandes, des Bundesverbandes Solarwirtschaft und www.pv-brandsicherheit.de

sonstige Quellen:

DIN VDE 0132: zu beziehen beim Beuth Verlag Berlin

GUV-I 8677: http://regelwerk.unfallkassen.de/regelwerk/data/regelwerk/inform/I_8677.pdf

Hinweis: Die Autoren übernehmen keine Haftung für die inhaltliche Richtigkeit der Präsentation. Die dargestellten Erkenntnisse müssen vor einer

Anwendung im Einsatzfall individuell überprüft werden.