Wenn ein Gebäude brennt, stellt sich für die Rettungskräfte immer die Frage, welchen Gefahren diese ausgesetzt sind. Befindet sich eine Photovoltaikanlage auf dem Dach des brennenden Gebäudes, erhöhen sich die damit verbundenen Risiken enorm. In der Arbeit werden mögliche Gefahren aufgezeigt. Diese entstehen beispielsweise durch einen möglichen Einsturz, herabfallende Teile, Atemgifte oder elektrische Gefährdung. Aus diesem Grund ist die Kenntnis über die geltenden Gesetze, Normen und Handlungsanweisungen relevant, über die in dieser Arbeit ein Überblick gegeben wird. Aufgezeigt wird zudem die Relevanz, nötige Informationen über die verbaute PV-Anlage zu haben.

Zur Zeit bestehenden Systeme und die Funktionsweise verschiedener Systeme und Systemhersteller werden analysiert. Es wird eine Planungsempfehlung dargestellt, die einer Umsetzung der gesetzlich geforderten Schutzziele gerecht wird. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Vermeidung von Lichtbögen, was beispielsweise durch ein System von dem Hersteller SolarEdge besonders gut erreicht werden kann.

Zusammengefasst erwarten die Einsatzkräfte im Brandfall oder bei technischer Hilfestellung besondere Herausforderungen. Gemäß der Handlungsempfehlung des deutschen Feuerwehrverband „Einsatz an Photovoltaikanlagen“ ist der Löscheinsatz oder die technische Hilfeleistung zu planen und umzusetzen. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden anhand eines Praxisbeispiels formuliert und stichpunktartige Umsetzungshinweise werden aufgezeigt.

1.1Problemstellung der Arbeit

Bei der Stromherstellung wird mit Photovoltaik (PV)-Anlagen die Energie der Sonnenstrahlung direkt in Strom umgewandelt. Neue Solaranlagen gehören heute zu den günstigsten Erneuerbare-Energien-Technologien. Mehr als 1,6 Millionen PV-Anlagen stellten Ende des Jahres 2019 mit rund 47,5 Gigawatt Leistung den zweitgrößten Anteil der Stromerzeugungssysteme bei den erneuerbaren Energien dar. Der Brandschutz stellt für alle Beteiligten von PV-Anlagen in der Regel eine große Herausforderung dar. Durch den Brand einer PV-Anlage oder eines Gebäudes mit PV-Anlage können sich für die Einsatzkräfte der Feuerwehr zahlreiche gefährliche Situationen ergeben. Aus diesem Grund sollte schon der vorbeugende Brandschutz bei der Planung berücksichtigt werden. Im Rahmen dieser Masterarbeit werden die unterschiedlichen Ursachen der Brände ermittelt und beurteilt. Auf dem Markt befinden sich verschiedene Systeme mit unterschiedlichen Funktionsweisen. Betrachtet wird das Schutzziel des Brandschutzes in Deutschland bei PV-Bränden oder Bränden mit PV-Anlagenbeteiligung. Der Personenschutz ist hierbei insbesondere im Hinblick auf die Rettungskräfte relevant. In der vorliegenden Arbeit wird diese Sachlage untersucht und mögliche Optimierungsmittel des Brandschutzes bei PV-Bränden werden unter Bezugnahme auf die deutschen Gesetze und Verordnungen, Vorschriften und Handlungsanweisungen benannt und bewertet. Diese Arbeit zeigt die Gefahren, die bei Löscheinsätzen oder technischer Hilfestellung entstehen können. Der Löscheinsatz sowie die daraus entstehenden Risiken werden analysiert. Aus den daraus gewonnenen Erkenntnissen werden Strategien erarbeitet. Für den organisatorischen und den vorbeugenden Brandschutz werden Systeme und Anwendungen betrachtet. Eine optimale Umsetzung dieser Ziele wird aufgezeigt. Abschließend wird die Planung einer PV-Anlage auf einem Industriegebäude beispielhaft gezeigt. Hierbei fließen alle erarbeiteten Erkenntnisse dieser Arbeit ein. Die erarbeitete Planung soll eine optimale Lösung, besonders im Hinblick auf die Betriebssicherheit der PV-Anlage während ihrer Betriebsdauer und den Schutz der Rettungskräfte bei möglichen Einsätzen, zeigen.

1.1Zusammenfassung

In dieser Masterarbeit wurde das Zusammenspiel von Gesetzen und Normen mit der oft schwierigen Planung von PV-Systemen im Bestand gezeigt. Technische Weiterentwicklungen im Bereich der erneuerbaren Energien und daraus entstehende Anpassungen oder Neuerungen der Normen erfordern stets sich weiterbildende Fachkräfte. Zurückblickend auf das Jahr 1990 mit Inkrafttreten des 1000-Dächer-Programm, das EEG ab dem Jahr 2000 und das 100.000-Dächer-Programm im Jahr 2003 wurden ca. 65.000 Dächer mit PV-Anlagen ausgestattet. Diese neue Technologie barg einige Anfangsschwierigkeiten. Materialfehler, Montagefehler und Planungsfehler führten zu Bränden. Auch bei Gebäudebränden mit PV-Anlage, wo die PV-Anlage nicht die Ursache des Brandes war, wurden die Löscharbeiten erschwert. Hier fehlten die Erfahrungswerte. Die gesammelten Erkenntnisse aus den Ereignissen wurden in Handlungsanweisungen, Normen und Gesetzen verarbeitet. Nach aktuellem Stand gibt es genügend fundierte Nachschlagewerke in Form von Handlungsanweisungen, mit denen die Umsetzung der Schutzziele verwirklicht werden kann.

Die Entwicklung neuer Technologien trägt zur Sicherheit bei. Wechselrichter, die in der Anfangszeit nur die Aufgabe hatten, den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, haben heute sehr viel umfangreichere Aufgaben zu erfüllen. Netzsicherheit, Notabschaltmöglichkeit, Überspannungstrennung und Lichtbogenerkennung sind den negativen Erfahrungen aus der Vergangenheit geschuldet. In dieser Masterarbeit wurde das System von dem israelischen Unternehmen „SolarEdge“ bei der Planung verwendet. Dieses System stellt den Meilenstein an Sicherheit dar. Wo andere Hersteller mit Feuerwehrschalter, die im Hauptstring der DC-Leitung verbaut sind, die PV-Anlage bis kurz vor dem PV-Generatorfeld abschalten, schaltet das System von Solaredge durch die verbauten Optimierer jedes Modul ab. Hierdurch ist ein Stromschlag sicheres Betreten des Daches während einem Schadensereignis möglich. Das Mehrgewicht durch die PV-Anlage wird in Verbindung mit der Gebäudestatik mittels einer Schneewage überwacht. Die erforderliche Dokumentation und Kennzeichnung der PV-Anlage trägt zur Umsetzung der organisatorischen Schutzmaßnahmen bei. Zu empfehlen ist eine bessere Kommunikation des Betreibers und Errichters einer PV-Anlage mit der zuständigen Feuerwache. Ein Ortstermin mit einer Einweisung der Rettungskräfte ist zu empfehlen. Die Erstellung einer PV-Anlagen-Kartei für die Feuerwehr, in der alle im Einzugsbereich befindlichen PV-Anlagen genau beschrieben werden, stellt eine optimale Lösung dar.

1.2Ausblick

Die rasante Weiterentwicklung der Technologien erneuerbarer Energien werden eine stetige Anpassung der Normen und Handlungsanweisungen zur Folge haben. Errichter, Betreiber und auch Rettungskräfte müssen sich stetig weiterbilden. Hinzu kommt der immer größer werdende Wunsch, die produzierte Energie zu speichern. Darum muss die Leistungsdichte der Speicher immer größer werden. Größere Leistungsdichten in Systemen bedeuten jedoch auch größere Gefahren auf kleinstem Raum. Hierfür müssen auch die Technologien der Löschsysteme angepasst werden.

Die vollständige Masterarbeit ist auf der Seite der Uni Kaiserslautern / TAS eV.

Studiengang "vorbeugender Brandschutz" ohne Sperrvermerk einzusehen.