Hauptabteilung IV, BranddirektionEinsatzvorbereitung

Photovoltaik PV-Anlagen im Feuerwehreinsatz

Erstellt von Dipl.-Ing. Josef HuberBrandratSFS Geretsried

Horst ThiemBrandamtsratBF München

♥ thiem/huber

Übersicht

• Gefahren für Einsatzkräfte

• Wie arbeitet die Feuerwehr?

• Abwehrender - Vorbeugender Brandschutz

• Forschungsprojekt „Brandsicherheit“• Brandschutzgerechte Installation (Auszüge)

• Beispiele, Erfahrungen und Quellen

♥ thiem/huber

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%

♥ thiem/huber

Aufbau einer PV-Anlage/Netzanschluss

~

=

Wechselrichter

DC -Freischalter(Pflicht seit 2006)

Modulanschlussleitung(Gleichstromverkabelung)

PV-Generator

Zählerschrank mit Einspeise- und Bezugszähler, Stromkreisverteilung und Hausanschluss

AC -Sicherung

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

• Strom: mehrere Ampere

• Nach VDE 0100 Teil 410 ist die Berührungsspannung bei Gleichspannung mit mehr als 120 V lebensgefährlich

♥ thiem/huber

Elektrounfälle

Im Falle von Schäden an PV-Anlagen sind für das Vorgehen folgende Regeln anzuwenden:

DIN VDE 0132 „Brandbekämpfung und technische Hilfeleistung an elektrischen Anlagen“ GUV-I 8677 „Elektrische Gefahren an der Einsatzstelle“

Begriffserklärung: AC = Wechselspannung, DC = Gleichspannung

♥ thiem/huber

Inselanlagen

Sind ni

cht mit

dem öff

entlich

en Stro

mnetz v

erbund

en !

♥ thiem/huber

Montagearten

• Aufdachanlagen

• Dachintegrierte Anlagen

• Flachdachanlagen

• Fassadenanlagen

• Freilandanlagen(Kraftwerkbau)

• Lärmschutzwände

♥ thiem/huber

Lärmschutzwall an Autobahn

Gerhard Blank/Isofoton S.A.

Gerhard Blank/Isofoton S.A.

♥ thiem/huber

Gefahrenschema Feuerwehr

Welche Gefahren sind erkannt?

Atem

gifte

Angs

treak

tion

Ausb

reitu

ng

Atom

are

Stra

hlun

g

Che

mis

che

Stof

fe

Erkr

ankk

ung/

Verle

tzun

g

Expl

osio

n

Elek

rtizi

tät

Eins

turz

Gefahren

A A A A C E E E E

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

für

durc

h

♥ thiem/huber

Gefahren für die Feuerwehreinsatzkräfte

Beim Brandeinsatz:

• Gefahr durch Atemgifte

• Gefahr durch herabfallende Teile

• Gefahr der Ausbreitung

Beim Brandeinsatz und Wasserschaden:

• Gefahr durch elektrischen Schlag

♥ thiem/huber

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

♥ thiem/huber

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• Gefahren durch Wasser an beschädigten Anlagen beachten

♥ thiem/huber

Strahlrohr

DIN 14365-CM

Niederspannung(N)

AC 1,0 kV DC 1,5 kV

Hochspannung (H)

> AC 1,0 kV> DC 1,5 kV

SprühstrahlVollstrahl

1 m5 m

5 m10 m

Kurzzeichen N-1-5 H-5-10

Strahlrohrabstand (DIN 14365-CM)

Quelle: DIN VDE 0132 Brandbekämpfung an elektrischen Anlagen

♥ thiem/huber

Beschäumungsversuch - Überblick

• Abdecken oder Abdunkeln der Module mit Folien, auf Dächern, ist in der Regel nicht praktikabel, bei Freilandanlagen aber u.U. möglich und sinnvoll

• Einschäumen der PV-Module und Messen des Spannungsverlaufs

– Schwerschaum, Mittelschaum, CAFS

• Bestes Ergebnis mit CAFS:

– Spannungsreduzierung nur auf 47%

• maximale Zeitdauer bis Spannung wieder 100% erreicht:

– max. 5 Minuten

• Fazit: Ungeeignet zur „Freischaltung“ von PV-Anlagen

♥ thiem/huber

Schalthandlungen, wer darf was?

Wer darf Schalthandlungen durchführen?

Scha

ltvor

gäng

e an

haus

inst

alla

tions

-ty

pisc

hen

Ger

äten

Sons

tige

Scha

lthan

dlun

gen

Öffn

en v

onSt

eckv

erbi

ndun

gen

Span

nung

sfre

ihei

tfe

stst

elle

n

PV-A

nlag

e in

sich

eren

Zus

tand

brin

gen

Elektrofachkraft X X X X XElektrotechnischunterwiesene Person(DIN VDE 0105-100)

X X

Feuerwehreinsatzkraft X

♥ thiem/huber

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)

♥ thiem/huber

Einsatzdurchführung

• Überblick über die Anlage verschaffen:Ist die Anlage oder sind Teile der Anlage betroffen? Welche Komponenten sind beschädigt? Welche Schäden liegen vor? Wo befinden sich die Module/Leitungen/Wechselrichter?

• 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

♥ thiem/huber

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

♥ thiem/huber

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!

♥ thiem/huber

Taschenkarte und Informationen

♥ thiem/huber

Broschüre

• InhalteSicherheit für Einsatzkräfte

Schutz für Einsatzkräfte

Zugangsmöglichkeiten für die Feuerwehr

Umsetzung baurechtlicher Vorschriften

Hinweise zu Installation und Wartung

♥ thiem/huber

Brandbekämpfung - Zugangsmöglichkeiten

Abb: BSW

♥ thiem/huber

Fachschriften zum Thema

♥ thiem/huber

Schutzziel

DC/AC DC/AC DC/AC

• Schutzziel: Durch die Installation von PV-Anlagen dürfen im Einsatzfall in Gebäuden keine gefährlichen DC- Berührungsspannungen auftreten, um eine Personenrettung und Brandbekämpfung innerhalb des Gebäudes sicher durchführen zu können.

♥ thiem/huber

E 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“

♥ thiem/huber

Maßnahmen zur Umsetzung des Schutzziels

• Organisatorische MaßnahmenKennzeichnung der PV-Anlage Übersichtspläne Ergänzung vorhandener Fw-Pläne

• Technische MaßnahmenDC-FreischalterAbschalteinrichtungen am Modul

• Bauliche MaßnahmenFeuerwiderstandsfähige Verlegung der DC-LeitungenVerlegung der DC-Leitungen außerhalb des GebäudesWechselrichter außerhalb oder am Gebäudeeintritt

♥ thiem/huber

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

♥ thiem/huber

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.

♥ thiem/huber

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!

♥ thiem/huber

Aufgabe der Brandwand

Queööe: BSW

♥ thiem/huber

Ausführung einer Brandwand

Quelle: BSW.

♥ thiem/huber

Geschlossene Dachfläche

♥ thiem/huber

Wartung

♥ thiem/huber

BGV A 3 Unfallverhütungsvorschrift

♥ thiem/huber

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 390 bekannte Schadenfälle Stand: Dez. 2012

www.pv-brandsicherheit.de

♥ thiem/huber

Forschungsprojekt PV Brandsicherheit

Versuchsziel:Simulation der Stromwirkungen im Einsatzfall Vergleich mit bestehenden Vorgaben,Einschätzung möglicher GefahrenAbleitung von Verhaltensregeln für die Feuerwehr

Arbeitspaket 5Gefahrenanalyse und Ableitung von Maßnahmen zur Gefährdungsminimierung von Einsatzkräften

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

♥ thiem/huber

PV Brandsicherheit, Brandrisiken an Anlagen

• Module

• Leitungen, Stecker

• Generatoranschlußkasten

• Wechselrichter

• Installation

• WechselstromsystemQuelle: www.pv-brandsicherheit.de

♥ thiem/huber

PV Brandsicherheit, Brandfälle an PV-Anlagen

• 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

♥ thiem/huber

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

♥ thiem/huber

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

♥ thiem/huber

• Abstandsformel:

• Als Grundabstand für 1.000 [W] Leistung gilt 10 [m] • Wenn die Scheinwerferleistung erhöht wird gilt:

Grundabstand + 1,5 [m] je 1.000 [W] zusätzlicher Leistung

• Anwendbar auch unter hoher psychischer und physischer Belastung • Allgemeingültig für jede Scheinwerfertechnologie anwendbar

PV Brandsicherheit, Kunstlicht Empfehlung für den Einsatz

Quelle: www.pv-brandsicherheit.de

♥ thiem/huber

Informationen

Präsentation: „Photovoltaikanlagen“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.

Folie 1Folie 2Folie 3Folie 4Folie 5Folie 6Folie 7Folie 8Folie 9Folie 10Folie 11Folie 12Folie 13Folie 14Folie 15Folie 16Folie 17Folie 18Folie 19Folie 20Folie 21Folie 22Folie 23Folie 24Folie 25Folie 26Folie 27Folie 28Folie 29Folie 30Folie 31Folie 32Folie 33Folie 34Folie 35Folie 36Folie 37Folie 38Folie 39Folie 40Folie 41Folie 42