Blitzschutz für die Photovoltaikanlage

Da die Investition in eine Solaranlage bzw. Photovoltaikanlage mit sehr hohen Kosten verbunden ist, spielt der Schutz solcher Solaranlagen eine sehr große Rolle. Solaranlagenbetreiber sind gut beraten einige wesentlichen Punkte schon bei der Planung zu berücksichtigen.

Die Erfahrung zeigt leider, dass Gewitter auch vor bspw. Photovoltaikanlagen keinen Halt machen, denn es kommt immer wieder zu Blitzeinschlägen. Für so manchen Photovoltaikanlagen – Betreiber kann ein Blitzschaden leicht die gesamte Existenz in Gefahr bringen. Zunächst kann davon ausgegangen werden, dass durch die Installation einer Photovoltaikanlage auf dem Dach die Wahrscheinlichkeit eines Blitzeinschlages nicht erhöht wird. Man spricht in diesem Fall von einem direkten Blitzeinschlag. Bei dieser Art eines Blitzeinschlags, kann die Solaranlage einen erheblichen Schaden davontragen, wobei nicht nur die PV-Module betroffen sein können. Als Schutz vor einem direkten Blitzeinschlag findet eine äußere Blitzschutzanlage Verwendung, die üblicherweise beim Bau eines Hauses installiert wird.

Nachrüsten einer Blitzschutzanlage

Allerdings sollte bei einer nachträglichen Installation einer Photovoltaikanlage auch das Blitzschutzkonzept überarbeitet werden bzw. die Photovoltaikanlage sollte in den Schutz des Hauses vor einem Blitzeinschlag integriert werden. Eine häufiger auftretende Gefahr für technische Geräte und in diesem Fall insbesondere die Elemente der Photovoltaikanlage (Wechselrichter, PV – Generator etc.) stellen sog. Indirekte Blitzeinschläge dar. Hier schlägt der Blitz nicht direkt im Haus ein sondern irgendwo in der Umgebung. Wenn z.B. ein Blitz im Erdreich einschlägt kann es vorkommen, dass dieser über Wasserleitungen oder Kabelleitungen den Weg ins heimische Stromnetz finden.

Welche Schäden können durch einen Blitzeinschlag entstehen?

Da Blitze enorme Spannungen von mehreren hunderttausend Volt erzeugen können, kann man sich leicht vorstellen, welche Schäden auch ein indirekter Blitzeinschlage anrichten kann. Um einem derartigen Schaden vorzubeugen, empfiehlt es sich einen gestaffelten Überspannungsschutz von einem Elektrofachmann installieren zu lassen. Dieser wird an den gefährdeten Stellen, wie z.B. am Solargenerator sowie an der Netzeinspeisestelle installiert. Bei Wechselrichtern neuerer Bauart sind meist schon gewisse Schutzvorrichtungen installiert, die im Falle eines Blitzeinschlages die schlimmsten Gefahren bannen. Oftmals kommt es vor, dass nach einem Blitzschaden die Versicherer den ausreichenden Schutz der Blitzschutzanlage beanstanden, und daher nicht für auftretende Schäden zahlen müssen.

Im Vergleich zu einem durch einen Blitzeinschlag verursachten Schaden sind die Kosten für eine hinreichende Blitzschutzeinrichtung sehr gering und deshalb auch sehr empfehlenswert. Weiterhin sollten Photovoltaikanlagen evtl. in bestehende Versicherungen miteingebunden werden bzw. mit dem geeigneten Versicherer ein Konzept zur optimalen Absicherung der Photovoltaikanlage ausgehandelt werden. Zwar ist es nicht zwingend erforderlich z.B. die Solarmodulrahmen und weitere Konstruktionselemente zu erden, dennoch empfiehlt es sich derartige Vorkehrungen zu treffen. Wenn bereits eine Blitzschutzanlage am Haus installiert ist, können diese Elemente vom Fachhandwerker problemlos mit angeschlossen werden.

Um auf Nummer sicher zu gehen, sollten sich PV – Anlagenbetreiber über den Aspekt des optimalen Schutzes der Photovoltaikanlage bei hierfür spezialisierten Fachfirmen erkundigen, um im Falle eines Schadens keinen wirtschaftlichen Schaden zu erleiden.

Fachgerechte Kabelverlegung als Schutz vor Überspannung

Wichtig für einen wirksamen Schutz vor Überspannungen ist eine fachgerechte Verlegung der Solarkabel, welche die Solarmodule miteinander verbinden und einen sog. Strang (engl. String) bilden. Um sog. Leiterschleifen zu verhindern, sollten die Kabel bzw. Strangleitungen möglichst dicht beieinander verlegt werden. Je weiter der Plusleiter vom Minusleiter entfernt ist, desto größer wird die Fläche und damit auch die durch einen Blitzeinschlag hervorgerufene Spannung. Um trotz der nahe beieinanderliegenden Plus- und Minusleiter eine kurzschlusssichere Installation zu gewährleisten, muss eine fachgerechte Isolierung der jeweiligen Leiter erfolgen. Hier können z.B. Kabelkanäle einen wirksamen Schutz bieten.

Leider wird bei Photovoltaikanlageninstallationen immer wieder der Fehler gemacht, die Stringleitungen nach dem Prinzip der Materialeinsparung bzw. Minimierung des Arbeitsaufwands zu verlegen. Um jedoch einen wirksamen Überspannungsschutz zu erreichen, sollten diese Aspekte als zweitrangig betrachtet werden.

Äußerer Blitzschutz für PV-Anlagen

Alle den äußeren Blitzschutz für Gebäude mit Photovoltaikanlagen betreffenden Maßnahmen, sollen dazu dienen, das Gebäude vor einem durch einen Blitzeinschlag verursachten Brand zu schützen. Zum äußeren Blitzschutz zählen z.B. die am Gebäude installierten Fangeinrichtungen bzw. Ableiteinrichtungen welche fachgerecht z.B. über den Fundamenterder geerdet sind. Dabei soll der hohe Blitzstrom mittels Blitzableiter kontrolliert abgeführt werden, ohne Personen und Gebäude zu gefährden. Wichtig ist, dass darauf geachtet wird, dass die antennenförmigen Fangeinrichtungen keinen Schatten auf die Solarmodule werfen, da sonst die Leistung herabgesetzt wird.

Was ist durch den äußeren Blitzschutz nicht geschützt?

Alle im Gebäude installierten elektronischen Geräte, werden durch den äußeren Blitzschutz nicht direkt geschützt. Ist auf einem Gebäude bereits eine Blitzschutzanlage installiert und es soll nachträglich eine Photovoltaikanlage installiert werden, muss das Blitzschutzkonzept in den meisten Fällen neu analysiert werden. Hierfür ist der versierte Elektroinstallateur der richtige Ansprechpartner.

Tipp! Achten Sie darauf, dass unter anderem Die Normen VDE 0185-305 und DIN EN 62305 eingehalten werden.
Blitzschutzklassen

Blitzschutzklassen

Grundlegend werden Gebäude in vier Blitzschutzklassen unterteilt und entsprechend dem Risiko eingeschätzt:

• Blitzschutzklasse I – Die höchste Blitzschutzklasse (1) wird Gebäuden mit höchstem Schutz zugeordnet. Dies sind z.B. Krankenhäuser und Objekte mit gefährlichen bzw. explosionsgefährdeten Gütern sowie Flughäfen oder Kernkraftwerke (die Sicherheit liegt bei 99 %)
• Blitzschutzklasse II – Hierzu zählen z.B. besondere Gebäude in der Industrie (die Sicherheit liegt bei 97 %)
• Blitzschutzklasse III – Unter die Blitzschutzklasse 3 fallen z.B. öffentliche Gebäude wie Schulen und Kindergärten. Bevor jedoch über die Errichtung einer Blitzschutzanlage nachgedacht wird, muss zunächst geprüft werden, ob bereits eine Blitzableitung vorhanden ist (Die Sicherheit liegt bei 91 %)
• Blitzschutzklasse IV – Unter diese Schutzklasse fallen vor allem Privathäuser und Verkaufshäuser unter 2000 m² (Diese Klasse bietet ein Schutz des Objektes von 84 %) [space]

Ist bei einem Gebäude noch kein Blitzschutz installiert, sollte überprüft werden, ob es finanziell tragbar ist eine entsprechende Schutzanlage zu installieren. Wenn die finanziellen Mittel es zulassen, ist es ratsam, eine Blitzschutzanlage zu errichten. Im Prinzip muss mittels Schutzanlage sichergestellt werden, dass eine Verbindung zwischen der Photovoltaikanlagen-Unterkonstruktion (Generatorgestell) und dem Potentialausgleich über eine fachgerechte Erdung erfolgt.

Bei Gebäuden, die bereits über eine Blitschutzanlage verfügen, ist es möglich auch im Nachhinein noch die Fangeinrichtung zu erweitern. Wichtig ist hierbei jedoch, dass die Vorgeschriebenen Trennungsabstände eingehalten werden. Weiterhin könne es notwendig sein zusätzliche Fangspitzen auf dem Dach zu installieren.

Hinweis! Verfügt das Haus bereits über eine Biltzschutzanlage, ist es besser die Module dort nicht mit anzuschließen. Es sollte ein Abstand des Solargenerators von mind. 1 Meter zu allen umliegenden Metallen wie z.B. Dachrinnen, Fenstern und Kollektoren eingehalten werden.

Innerer Blitzschutz

Da die Photovoltaikanlage aus mehreren komplexen, elektronischen Bauteilen besteht, welche sehr sensibel auf Überspannung reagieren können, gilt es auch hier entsprechende Schutzmaßnahmen zu ergreifen. Man bezeichnet alle Aktivitäten, die dazu dienen elektronische Bauteile innerhalb der Photovoltaikanlage und auch diese, die im Gebäude an das Stromnetz angeschlossen sind als inneren Blitzschutz. Innerhalb der PV-Anlage befindet sich ein Überspannungsschutz (Varistoren) meistens im Eingang des Wechselrichters. Nach den neuesten VDE-Richtlinien, reichen Varistoren jedoch nicht aus. Bei einer bereits Vorhandenen Blitzschutzanlage, müssen Blitzableiter vom Typ 1 verwendet werden. Sollte noch keine Blitzschutzanlage installiert sein, sind Blitzableiter vom Typ 2 vorgeschrieben. Zusätzlich empfiehlt es sich auf der Wechselstromseite entsprechende Schutzmaßnahmen zu treffen.

Tipp! Lassen Sie den inneren Blitzschutz von Ihrem Elektroinstallateur regelmäßig überprüfen, da dieser unter Umständen bereits seinen Dienst getan hat und dabei zerstört wurde.