Inhaltsverzeichnis:
- Einführung
- Alarmierende Vorfälle von Photovoltaikbränden
- Ursachen von Photovoltaikbränden
- Präventions- und Reaktionsmaßnahmen für Photovoltaikanwender
- Fazit
Einführung
Die Photovoltaik-Stromerzeugung ist eine saubere, sichere und umweltfreundliche Methode zur Erzeugung von Elektrizität, die in den letzten Jahren schnell gewachsen ist und weit verbreitet genutzt wird. Ähnlich wie bei anderen elektrischen Geräten sind auch Photovoltaikanlagen nicht frei von Brandgefahren. Diese potenziellen Risiken können durch Geräteausfälle, Probleme mit der elektrischen Verkabelung, ungünstige Wetterbedingungen oder unsachgemäße Handhabung entstehen. Wenn ein Brand ausbricht, kann dies zu Geräteschäden führen und ernsthafte Gefahren für Leben und Eigentum darstellen, was den stabilen Betrieb von PV-Systemen erheblich stört. Daher ist die rechtzeitige Identifizierung und effektive Verwaltung von Brandgefahren entscheidend für die sichere Betrieb von Photovoltaikanlagen.
Alarmierende Vorfälle von Photovoltaikbränden
Im April 2024 brach in einem Container mit Lithium-Ionen-Batterien in Neermoor ein Feuer aus. Berichten zufolge beobachteten die Feuerwehrleute bei ihrer Ankunft nur leichten Rauch. Beim Öffnen des Containers kam es jedoch zu einer Explosion mit einem Flammenblitz. Es dauerte fast zehn Stunden, bis die Feuerwehr und die Polizei den Brand löschten, und die angrenzende Autobahn wurde für mehrere Stunden gesperrt. Die Polizei schätzte den Schaden zunächst auf etwa 500.000 Euro. Obwohl die genaue Ursache des Feuers unklar bleibt, wird vermutet, dass ein thermisches Durchgehen der Auslöser war. Dieses Phänomen beinhaltet physikalische und chemische Reaktionen innerhalb der Batterie, die übermäßige Hitze und Gase erzeugen können, was zu einem Feuer oder einer Explosion führen kann, sobald der stabilisierte Temperaturbereich überschritten wird.
Im Februar 2024 brach in einem 70 Millionen Pfund teuren Gewerbelager in Peterborough, Großbritannien, ein Feuer in den dachmontierten PV-Modulen aus. Der Brand wurde auf einen elektrischen Fehler zurückgeführt, der die Dachsolarmodule entzündete.
Im August 2023 brach auf einer photovoltaischen Eierfarm in Italien ein Feuer aus, bei dem über 20.000 Legehennen im Stall starben. Die örtliche Feuerwehr vermutete, dass das Feuer wahrscheinlich durch das Photovoltaiksystem verursacht wurde. Das Feuer zerstörte mehr als 1.500 Quadratmeter Hitzeschilder und erzeugte eine große Menge Rauch, die zum Ersticken von Zehntausenden von Hennen führte.
Im Oktober 2022 erlitt eine Pharmafabrik in West-Sydney, Australien, umfangreiche Sachschäden, als Solarmodule auf dem Dach Feuer fingen und Millionen von Dollar an Ausrüstung zerstörten.
Ursachen von Photovoltaikbränden
Photovoltaikbrände verursachen nicht nur Sachschäden, sondern stellen auch Risiken für die menschliche Sicherheit und die Umwelt dar. Daher ist das Verständnis der Ursachen dieser Brände entscheidend.
1.Geräteausfälle
Die Kernkomponenten von PV-Systemen umfassen Solarmodule, Wechselrichter und Kabel. Im Laufe der Zeit können diese Elemente durch Schäden, Alterung oder Lockerung Kurzschlüsse, Lichtbögen und andere Fehler verursachen, die zu Bränden führen können. Statistiken zeigen, dass über 80% der Brände in PV-Systemen auf Fehler auf der Gleichstromseite zurückzuführen sind. Die Gewährleistung der ordnungsgemäßen Funktion der PV-Systemausrüstung ist von entscheidender Bedeutung, da sie die Effizienz, Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems beeinflusst.
2.Lose Verbindungen, Überlastung oder Kurzschluss in der elektrischen Leitung
Übermäßige Lasten, lose Verbindungen oder Kurzschlüsse im PV-System können übermäßigen Strom verursachen, der zu Bränden führen kann. Unsachgemäß konzipierte Komponenten oder Schaltungen, wie z.B. das Nichtberücksichtigen von Lastvariationen, schlechte Verkabelung oder Materialfehler, können während des Betriebs zu Überstrom, abnormaler Erwärmung, verminderter Isolationsfestigkeit und potenzieller Selbstentzündung führen, was letztendlich Brände verursachen kann.
3.Unsachgemäße Installation
Unsachgemäße Installation ist ein weiterer wesentlicher Faktor bei Photovoltaikbränden. Installateure, die über unzureichendes Fachwissen verfügen oder unsachgemäß arbeiten, können Probleme wie falsche Komponentenverbindungen, überdehnte Drähte oder schlechte Erdung verursachen, was zu einem abnormalen Systembetrieb und Bränden führen kann. Designfehler, wie unsachgemäße Installationsstandorte, instabile Tragstrukturen oder unvernünftige Verteilungssystemdesigns, können ebenfalls zu elektrischen Fehlern und erhöhten Brandrisiken führen. Daher sind professionelle Planung, Bau und Installation unerlässlich, um Sicherheitsrisiken zu minimieren und den sicheren Betrieb von PV-Systemen zu gewährleisten.
4.Externe Faktoren
Photovoltaikanlagen werden im Freien gebaut und sind daher anfällig für Wetter- und Naturkatastrophen. Extreme Wetterbedingungen wie starke Winde, starker Regen oder Hagel können die Ausrüstung der Anlage beschädigen. Zum Beispiel können starke Winde zu strukturellen Lockerungen führen, starker Regen kann die Ausrüstung feucht werden lassen und Hagel kann die Gehäuse der Ausrüstung beschädigen. Diese Schäden können nicht nur die Leistung der Ausrüstung beeinträchtigen, sondern in schweren Fällen auch zu Geräteausfällen und Bränden führen. Daher ist es wichtig, die Auswirkungen dieser natürlichen Faktoren rechtzeitig zu erkennen und darauf zu reagieren, um den sicheren Betrieb von Photovoltaikanlagen zu gewährleisten.
5.Hot-Spot-Effekt
Während des Betriebs von Photovoltaikmodulen können Hindernisse wie Vogelkot, Schlamm, Blätter oder starker Staub das Sonnenlicht blockieren und dazu führen, dass sich lokal begrenzte Bereiche stärker erhitzen als andere. Dieses Phänomen, bekannt als "Hot-Spot-Effekt," führt zu deutlich höheren Temperaturen in den blockierten Bereichen im Vergleich zum Rest des Moduls. Diese lokale Erwärmung übt übermäßigen Druck auf den betroffenen Teil des Photovoltaikmoduls aus, was dessen Stromerzeugungseffizienz verringern und Sicherheitsrisiken schaffen kann. In extremen Fällen können die hohen Temperaturen in diesen lokalen Bereichen sogar zu Brandunfällen führen, die erhebliche Gefahren für Personal und Eigentum darstellen. Daher ist die regelmäßige Reinigung der Oberfläche von Photovoltaikmodulen, um sie frei von Hindernissen zu halten, eine wichtige Maßnahme zur Vermeidung des "Hot-Spot-Effekts" und zur Verringerung des Brandrisikos.
Präventions- und Reaktionsmaßnahmen für Photovoltaikanwender
1.Ordnungsgemäße und professionelle Installation von Photovoltaikmodulen
Die Gewährleistung einer ordnungsgemäßen und professionellen Installation von Photovoltaikmodulen ist der erste Schritt zur Brandverhütung. Installationspläne sollten an die spezifische Umgebung angepasst werden, um die Nutzung von Solarenergieressourcen zu optimieren und gleichzeitig Brandrisiken durch unsachgemäße Installation zu minimieren. Die korrekte Verbindung von Modulen mit Batterien, Wechselrichtern und anderen elektrischen Komponenten ist ebenfalls entscheidend. Präzise elektrische Verkabelung kann das Risiko von Bränden durch schlechte Kontakte oder Kurzschlüsse erheblich verringern.
2.Regelmäßige Inspektion und Wartung von Photovoltaikmodulen
Regelmäßige Inspektionen des Erscheinungsbildes und des Betriebszustands von Photovoltaikmodulen sind entscheidend, um potenzielle Sicherheitsgefahren rechtzeitig zu erkennen und zu beheben. Dazu gehört das Überprüfen auf beschädigte Komponenten, lose Verbindungen oder angesammelten Schmutz und das rechtzeitige Ersetzen oder Reinigen dieser Teile. Zudem sollte das Erdungssystem regelmäßig überprüft werden, um sicherzustellen, dass es intakt und effektiv ist. Die Wartung von Photovoltaikmodulen in optimalem Betriebszustand hilft, das Brandrisiko zu minimieren. Daher sind regelmäßige Inspektionen und Wartungen wirksame Maßnahmen zur Verhinderung von Photovoltaikbränden und bieten einen wesentlichen Schutz für die Sicherheit und Zuverlässigkeit erneuerbarer Energiequellen.
3.Ausstattung mit vollständigen Brandschutzsystemen
Das Einrichten von Brandgürteln um Photovoltaikanlagen, die Installation von Brandschutzausrüstungen (wie Feuerlöscher und Feuerpumpen) und die Einrichtung von Sicherheitswegen für den einfachen Zugang und Abgang von Feuerwehrfahrzeugen und Rettungspersonal können die Wahrscheinlichkeit von Photovoltaikbränden erheblich verringern. Es ist auch wichtig, den Status der Feuerlöscher regelmäßig zu überprüfen, um sicherzustellen, dass sie funktionsfähig sind.
Fazit
Neben der Standardisierung von Systemdesign und Installation sowie der strengen Kontrolle der Produktqualität können bestimmte technische Mittel und Ausrüstungen die Wahrscheinlichkeit von Bränden in PV-Kraftwerken erheblich reduzieren. Die Auswahl der richtigen Produkte kann das Risiko von PV-Bränden weiter verringern.
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Referenz:
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sfpe europe digital issue 21 - investigation of the effects of photovoltaic (pv) system component aging on fire properties for residential rooftop applications. (n.d.). higher logic, llc. https://www.sfpe.org/publications/periodicals/sfpeeuropedigital/sfpeeurope21/europeissue21feature5
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brandgefahr durch solaranlagen? (2023, october 26). solaranlage ratgeber. https://www.solaranlage-ratgeber.de/photovoltaik/photovoltaik-installation/brandgefahr
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