Blitzschutz für PV-Anlagen – wirklich notwendig?

Ein Blitzschutz für Photovoltaikanlagen ist ein System, das entwickelt wurde, um die Anlage und ihre Komponenten vor Schäden durch Blitzschläge zu schützen. Photovoltaikanlagen nutzen Sonnenlicht, um elektrische Energie zu erzeugen, indem sie Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandeln. Diese Anlagen bestehen aus verschiedenen elektrischen und elektronischen Komponenten, die empfindlich auf elektrische Überspannungen reagieren können, die durch einen Blitzschlag verursacht werden.

Der Blitzschutz für Photovoltaikanlagen hat mehrere wichtige Funktionen:

• Ableitung von Blitzströmen: Das System besteht aus speziellen Blitzableitern, die auf dem Dach oder der Struktur der Photovoltaikanlage installiert werden. Diese Ableiter bieten einen bevorzugten Pfad, um den Strom aus einem Blitzschlag sicher in den Boden zu leiten, bevor er die Anlagenkomponenten erreicht.
• Überspannungsschutz: In Verbindung mit dem Blitzableiter werden Überspannungsableiter verwendet, um die Überspannung, die durch einen Blitzschlag erzeugt wird, von den elektrischen Komponenten der Anlage fernzuhalten. Diese Überspannungsableiter sind so konzipiert, dass sie die elektrische Spannung begrenzen und die empfindlichen Teile der Photovoltaikanlage schützen.
• Potentialausgleich: Ein weiterer wichtiger Aspekt des Blitzschutzes für Photovoltaikanlagen ist der Potentialausgleich. Hierbei werden alle elektrischen Komponenten der Anlage, einschließlich der Module, der Wechselrichter und der Montagestruktur, miteinander verbunden und mit einem Erdungssystem gekoppelt. Dadurch wird eine einheitliche Erdungsreferenz geschaffen, die das Risiko von Überspannungen und Schäden durch elektromagnetische Störungen verringert.
• Erdungssystem: Ein effektives Erdungssystem ist ein wesentlicher Bestandteil des Blitzschutzes für Photovoltaikanlagen. Es stellt sicher, dass die Ableitströme sicher in die Erde geleitet werden, ohne dabei Schaden an der Anlage oder den angrenzenden Gebäudeteilen zu verursachen.

Die Installation eines Blitzschutzsystems ist entscheidend, um die Lebensdauer der Photovoltaikanlage zu verlängern, die Verfügbarkeit der Stromerzeugung zu erhöhen und das Risiko von Schäden an der Anlage und der umliegenden Gebäudeinfrastruktur zu minimieren. Da Photovoltaikanlagen in der Regel auf Dächern installiert sind und häufig in exponierten Gebieten zu finden sind, sind sie anfällig für Blitzschäden, daher ist ein angemessener Blitzschutz von großer Bedeutung. Die genauen Anforderungen für den Blitzschutz können je nach örtlichen Vorschriften und Normen variieren, daher ist es ratsam, die örtlichen Richtlinien und Bestimmungen zu berücksichtigen und die Installation von einem qualifizierten Fachmann durchführen zu lassen.

Ein direkter Einschlag kann zu schweren Schäden an den Modulen und der elektrischen Anlage führen, während indirekte Einschläge Überspannungen verursachen können, die die Elektronik beschädigen. Solche Beispiele helfen, die Dringlichkeit von präventiven Maßnahmen zu verdeutlichen und das Bewusstsein für die Notwendigkeit eines effektiven Blitzschutzes zu schärfen.

PDF Dokumente zum schnellen Überblick:

• Technischer Leitfaden Photovoltaikanlagen VdS 3145 | VdS Schadenverhütung
• Schutzvorschlag: Blitz- und Überspannungsschutz für Photovoltaik-Dachanlagen (Dehn)
• Schutzkonzept für PV-Anlagen (Dehn)

Die Norm DIN EN 62305-3 (VDE 0185-305-3) behandelt den Schutz von Gebäuden und Personen vor Blitzschäden. Ein Blitzschutzsystem (LPS) besteht aus einem äußeren System (Fangeinrichtung, Ableitungseinrichtung, Erdungsanlage) zum Abfangen und Ableiten von Blitzen sowie einem inneren System zur Vermeidung gefährlicher Funkenbildung. Schutzmaßnahmen umfassen die Isolierung leitender Teile und physikalische Absperrungen. Frühzeitige Planung, Bodenbeschaffenheit und regelmäßige Beratung zwischen Planern, Architekten und Bauunternehmern sind entscheidend. Bei Nachrüstungen müssen die spezifischen Gegebenheiten der bestehenden Anlage berücksichtigt werden.

Mögliche Risiken durch Blitz und Überspannungen

Photovoltaikanlagen können durch Blitz und Überspannung auf verschiedene Weisen gefährdet werden. Hier sind einige der häufigsten Gefahren:

• Direkter Blitzschlag: Wenn ein Blitz direkt in die Nähe der Photovoltaikanlage einschlägt, kann der entstehende Blitzstrom die Anlagenkomponenten direkt treffen und dadurch Schäden verursachen. Dies kann zu Beschädigungen der Photovoltaikmodule, des Wechselrichters oder anderer elektrischer Komponenten führen.
• Indirekter Blitzschlag: Selbst wenn ein Blitz nicht direkt in die Photovoltaikanlage einschlägt, kann die elektromagnetische Wirkung des Blitzes eine Überspannung in der Nähe der Anlage induzieren. Diese Überspannung kann in die Anlage eingekoppelt werden und dadurch elektrische Komponenten beschädigen.
• Überspannung durch Fernblitze: Auch wenn der Blitz nicht unmittelbar in der Nähe der Photovoltaikanlage einschlägt, können Blitzentladungen in größerer Entfernung zu Überspannungen im Stromnetz führen. Diese Überspannungen können durch die Verkabelung in die Anlage gelangen und Schäden verursachen.
• Schädliche Ströme in Erdungssystemen: Die Blitzableitung und das Erdungssystem sollen die Blitzströme sicher in die Erde ableiten. Wenn diese Systeme nicht richtig dimensioniert oder installiert sind, können schädliche Ströme durch die Erdungssysteme fließen und die Anlagenkomponenten gefährden.
• Elektromagnetische Interferenz: Blitzentladungen können elektromagnetische Felder erzeugen, die benachbarte elektronische Komponenten stören oder beschädigen können. Dies kann zu Fehlfunktionen oder dauerhaften Schäden an den elektrischen Teilen der Photovoltaikanlage führen.
• Funkenbildung: Durch die hohe Energie des Blitzes können Funken entstehen, die einen Brand in der Nähe der Photovoltaikanlage auslösen können.

Um diese Gefahren zu minimieren und die Photovoltaikanlage vor Blitz und Überspannung zu schützen, ist ein angemessenes Blitzschutzsystem erforderlich. Dieses System umfasst Blitzableiter, Überspannungsableiter, ein effektives Erdungssystem und eine ordnungsgemäße Verkabelung. Die ordnungsgemäße Installation und regelmäßige Wartung des Blitzschutzsystems sind entscheidend, um die Effektivität des Schutzes aufrechtzuerhalten und die Sicherheit und Langlebigkeit der Photovoltaikanlage zu gewährleisten.

Risikobewertung und Wartung

Die Wahrscheinlichkeit von Blitzeinschlägen variiert je nach geografischer Lage. Sie sollten eine detaillierte Gefährdungsanalyse durchzuführen, um die Risiken für PV-Anlagen besser zu verstehen. Dabei sollten sowohl direkte als auch indirekte Blitzeinschläge berücksichtigt werden, da beide erhebliche Schäden verursachen können. Regelmäßige Wartung und Inspektion der Blitzschutzsysteme sind unerlässlich, um deren Effektivität sicherzustellen und eventuelle Mängel frühzeitig zu erkennen.

Möglichkeiten um die PV-Anlage zu schützen

Photovoltaikanlagen können vor Blitz und Überspannungen geschützt werden, indem verschiedene Schutzmaßnahmen und Komponenten in das System integriert werden.

Hier sind die wichtigsten Schutzmaßnahmen:

• Blitzableiter: Ein Blitzableiter besteht aus einem leitfähigen Material und wird auf dem Dach oder der Struktur der Photovoltaikanlage installiert. Er bietet einen bevorzugten Pfad für den Blitzstrom, um ihn sicher in die Erde abzuleiten. Dadurch wird vermieden, dass der Blitz direkt in die Anlagenkomponenten einschlägt.
• Überspannungsableiter: Überspannungsableiter sind Geräte, die in der Nähe von elektrischen Komponenten, wie dem Wechselrichter, installiert werden. Sie erkennen eine Überspannung und leiten sie sicher zur Erdung ab, bevor sie die Komponenten beschädigen kann.
• Potentialausgleich: Ein ordnungsgemäßer Potentialausgleich ist entscheidend, um eine einheitliche Erdungsreferenz in der Photovoltaikanlage zu schaffen. Alle elektrischen Komponenten, einschließlich der Module und des Wechselrichters, werden miteinander verbunden und mit einem Erdungssystem gekoppelt. Dadurch wird sichergestellt, dass sich die elektrischen Potentiale zwischen den Komponenten nicht signifikant unterscheiden und Überspannungen vermieden werden.
• Erdungssystem: Ein effektives Erdungssystem leitet den Blitzstrom sicher in die Erde ab und minimiert die Gefahr von schädlichen Strömen, die durch das Erdungssystem fließen könnten.
• Feuerwehrschalter: ermöglichen es, die PV-Anlage im Notfall schnell und sicher abzuschalten, um die Brandgefahr zu reduzieren und den Einsatzkräften einen sicheren Zugang zu gewähren. Eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise und Installation solcher Schalter kann den Lesern helfen, die besten Brandschutzlösungen für ihre PV-Anlagen zu wählen.
• Verwendung von Schutzsteckern und Schutzschaltern: In einigen Fällen können Schutzstecker und Schutzschalter verwendet werden, um spezifische elektrische Komponenten oder Schaltungen in der Photovoltaikanlage vor Überspannungen zu schützen.
• Überspannungsschutz in Gebäuden: Zusätzlich zum Schutz der Photovoltaikanlage selbst ist es wichtig, auch das elektrische System des Gebäudes, in das die Anlage angeschlossen ist, vor Überspannungen zu schützen. Dies kann durch Überspannungsableiter an der Gebäudeeinspeisung oder anderen geeigneten Stellen im Gebäude erreicht werden.
• Neue Entwicklungen: Von verbesserten Ableitern bis hin zu fortschrittlichen Überwachungssystemen – die Vorstellung solcher Technologien zeigt den Lesern, welche neuen Möglichkeiten zur Verfügung stehen, um ihre Anlagen besser zu schützen. Hierbei ist es wichtig, die Vor- und Nachteile der verschiedenen Technologien zu erläutern, um eine fundierte Entscheidung zu ermöglichen.

Es ist wichtig zu beachten, dass der Blitzschutz für Photovoltaikanlagen den geltenden Normen und Vorschriften entsprechen sollte. Daher ist es ratsam, die Planung, Installation und Wartung des Blitzschutzsystems von qualifizierten Fachleuten durchführen zu lassen. Ein gut ausgelegtes Blitzschutzsystem gewährleistet nicht nur die Sicherheit der Anlage und der Gebäude, sondern trägt auch zur Erhöhung der Lebensdauer und der Effizienz der Photovoltaikanlage bei.

Die unterschiedlichen Blitzschutzsysteme

PV-Anlage mit getrenntem Blitzschutzsystem

Eine Photovoltaikanlage mit einem getrennten Blitzschutzsystem bedeutet, dass der Blitzschutz separat von der eigentlichen Anlage installiert und betrieben wird. In einigen Fällen können Gebäude bereits über ein bestehendes Blitzschutzsystem verfügen, das für die Sicherheit des Gebäudes und der Menschen entwickelt wurde. Wenn eine Photovoltaikanlage auf einem Gebäude installiert wird, das bereits über ein Blitzschutzsystem verfügt, können die beiden Systeme getrennt voneinander arbeiten, aber dennoch miteinander verbunden sein.

Es ist wichtig, dass das Blitzschutzsystem für die Photovoltaikanlage ordnungsgemäß und effektiv ist, um die Anlage und ihre Komponenten vor Schäden durch Blitz und Überspannungen zu schützen.

Ein getrenntes Blitzschutzsystem kann die folgenden Komponenten enthalten:

• Blitzableiter: Ein spezieller Blitzableiter wird auf dem Dach oder der Struktur der Photovoltaikanlage installiert, um einen bevorzugten Pfad für den Blitzstrom zu bieten und ihn sicher in die Erde abzuleiten.
• Überspannungsableiter: Überspannungsableiter werden in der Nähe der elektrischen Komponenten der Photovoltaikanlage installiert, um Überspannungen zu erkennen und sicher zur Erdung abzuleiten, bevor sie Schäden verursachen können.
• Potentialausgleich: Ein ordnungsgemäßer Potentialausgleich wird hergestellt, um eine einheitliche Erdungsreferenz für die Photovoltaikanlage zu schaffen, indem alle elektrischen Komponenten miteinander verbunden und mit dem Erdungssystem gekoppelt werden.
• Erdungssystem: Ein effektives Erdungssystem leitet den Blitzstrom sicher in die Erde ab und minimiert das Risiko von schädlichen Strömen in den Komponenten.
• Verbindung mit dem bestehenden Blitzschutzsystem: Das getrennte Blitzschutzsystem der Photovoltaikanlage kann mit dem bestehenden Blitzschutzsystem des Gebäudes verbunden werden, um eine effiziente Ableitung von Blitzströmen zu gewährleisten.

Die korrekte Installation und Wartung des getrennten Blitzschutzsystems sind entscheidend, um eine effektive Funktionalität zu gewährleisten und die Sicherheit der Photovoltaikanlage, des Gebäudes und der darin befindlichen Personen zu gewährleisten. Da Blitzschutzsysteme komplexe Sicherheitseinrichtungen sind, sollten sie von Fachleuten geplant und installiert werden, um den geltenden Normen und Vorschriften zu entsprechen.

PV-Anlage mit Blitzschutzsystem inklusive Schirmung

Eine Photovoltaikanlage mit Blitzschutzsystem und Schirmung ist eine fortschrittliche Methode, um die Anlage und ihre Komponenten vor den Auswirkungen von Blitzen und elektromagnetischen Störungen zu schützen. Die Schirmung bezieht sich auf die Verwendung von geschirmten Kabeln und elektronischen Komponenten, um elektromagnetische Interferenzen (EMI) zu reduzieren und die Anlage vor möglichen Schäden zu bewahren.

Hier sind die Hauptmerkmale einer solchen Anlage:

• Blitzschutzsystem: Das Blitzschutzsystem umfasst Blitzableiter, Überspannungsableiter, einen Potentialausgleich und ein effektives Erdungssystem. Wie bereits erwähnt, dienen diese Komponenten dazu, die Auswirkungen eines Blitzschlags zu minimieren, indem sie den Blitzstrom sicher in die Erde ableiten und die Überspannungen von den Anlagenkomponenten fernhalten.
• Geschirmte Kabel: Geschirmte Kabel, auch als abgeschirmte Kabel bezeichnet, sind Kabel mit einer zusätzlichen Schicht aus leitendem Material um die eigentliche Kupfer- oder Aluminiumleitung. Diese Schicht bildet eine Abschirmung, die die Kabel vor externen elektromagnetischen Feldern schützt und gleichzeitig verhindert, dass von den Kabeln erzeugte elektromagnetische Interferenzen nach außen gelangen.
• Geschirmte elektronische Komponenten: Elektronische Komponenten, die in der Photovoltaikanlage verwendet werden, können ebenfalls geschirmt sein, um EMI zu reduzieren. Dies kann dazu beitragen, die Empfindlichkeit dieser Komponenten gegenüber elektromagnetischen Störungen zu verringern und ihre Leistung und Zuverlässigkeit zu verbessern.
• EMV-Optimierung (Elektromagnetische Verträglichkeit): Durch die Implementierung einer EMV-Optimierung werden alle Komponenten und Kabel so angeordnet und abgeschirmt, dass elektromagnetische Interferenzen minimiert werden. Dies hilft, Störungen in der Anlage und im Umfeld zu vermeiden, die durch elektromagnetische Felder entstehen können.

Durch die Kombination eines Blitzschutzsystems mit Schirmung kann die Photovoltaikanlage besser gegen Schäden durch Blitz und Überspannungen geschützt werden. Außerdem kann die EMV-Optimierung dazu beitragen, die Gesamtperformance der Anlage zu verbessern und mögliche Störungen oder Probleme im Zusammenhang mit elektromagnetischer Interferenz zu reduzieren. Wie bei jedem Blitzschutzsystem ist es wichtig, dass die Installation und Wartung von qualifizierten Fachleuten durchgeführt werden und dass die geltenden Normen und Vorschriften beachtet werden, um eine optimale Sicherheit und Effizienz der Photovoltaikanlage zu gewährleisten.

PV-Anlage mit Blitzschutzsystem ohne Schirmung

Eine Photovoltaikanlage mit Blitzschutzsystem, aber ohne Schirmung, bezieht sich auf eine Anlage, bei der das Blitzschutzsystem installiert ist, jedoch keine spezielle Schirmung gegen elektromagnetische Interferenzen (EMI) verwendet wird. In diesem Fall wird der Fokus hauptsächlich auf den Schutz vor Blitz und Überspannungen gelegt, während die Maßnahmen zur Verringerung von EMI begrenzt oder nicht vorhanden sind.

Hier sind die Hauptmerkmale einer solchen Anlage:

• Blitzschutzsystem: Das Blitzschutzsystem umfasst Blitzableiter, Überspannungsableiter, einen Potentialausgleich und ein effektives Erdungssystem. Diese Komponenten dienen dazu, die Auswirkungen eines Blitzschlags zu minimieren, indem sie den Blitzstrom sicher ableiten und die Überspannungen von den Anlagenkomponenten fernhalten.
• Fehlende Schirmung: Im Gegensatz zur vorherigen Konfiguration wird in diesem Fall keine zusätzliche Schirmung in Form von geschirmten Kabeln oder elektronischen Komponenten verwendet. Dies bedeutet, dass die Kabel und Komponenten der Photovoltaikanlage offen für elektromagnetische Interferenzen sind.
• EMV-Aspekte: Ohne spezielle Schirmung können elektromagnetische Interferenzen leichter in das System gelangen und potenziell zu Störungen oder Beeinträchtigungen führen. Dies kann insbesondere dann ein Thema sein, wenn die Photovoltaikanlage in der Nähe von anderen störempfindlichen elektronischen Geräten oder Kommunikationssystemen betrieben wird.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Schirmung von elektrischen Komponenten und Kabeln vor elektromagnetischen Interferenzen normalerweise keine zwingende Anforderung für eine Photovoltaikanlage ist. Schirmung wird oft in empfindlichen elektronischen Geräten und Anwendungen verwendet, in denen elektromagnetische Störungen einen großen Einfluss auf die Leistung haben können.

In den meisten Photovoltaikanlagen ist das Hauptaugenmerk darauf gerichtet, die Anlage vor den primären Gefahren von Blitz und Überspannungen zu schützen, da diese die Hauptursachen für Schäden sind. Ein gut ausgelegtes Blitzschutzsystem kann die Sicherheit der Anlage und der umliegenden Gebäude gewährleisten, indem es den Blitzstrom sicher in die Erde ableitet und Überspannungen von den Anlagenkomponenten fernhält. Es ist jedoch immer ratsam, eine Photovoltaikanlage gemäß den örtlichen Normen und Vorschriften zu installieren und von Fachleuten prüfen und warten zu lassen, um sicherzustellen, dass die Anlage ordnungsgemäß geschützt ist und den geltenden Standards entspricht.

PV-Anlage ohne Blitzschutzsystem

Das Betreiben einer Photovoltaikanlage ohne Blitzschutzsystem ist mit erheblichen Risiken verbunden. Blitzschutzsysteme sind entscheidend, um die Anlage und ihre Komponenten vor Schäden durch Blitz und Überspannungen zu schützen. Ohne ein geeignetes Blitzschutzsystem besteht die Gefahr von schwerwiegenden Schäden an der Photovoltaikanlage sowie an angeschlossenen Gebäudestrukturen und elektrischen Systemen.

Hier sind einige potenzielle Risiken einer Photovoltaikanlage ohne Blitzschutzsystem:

• Blitzschlag-Schäden: Eine Photovoltaikanlage ist in der Regel auf dem Dach oder einer erhöhten Struktur montiert, was sie anfälliger für Blitzeinschläge macht. Ein direkter Blitzschlag auf die Anlage kann zu schweren Schäden an den Photovoltaikmodulen, dem Wechselrichter und anderen elektrischen Komponenten führen.
• Überspannungs-Schäden: Selbst wenn ein Blitz nicht direkt in die Anlage einschlägt, kann er eine Überspannung in der Nähe der Anlage induzieren. Diese Überspannung kann in die Anlage einkoppeln und elektrische Komponenten beschädigen.
• Brandschäden: Ein Blitzschlag kann zu Funkenbildung und Bränden führen, insbesondere wenn keine geeigneten Blitzschutzmaßnahmen vorhanden sind.
• Schäden an Gebäuden und elektrischen Systemen: Ohne Blitzschutzsystem können auch angeschlossene Gebäudestrukturen und das elektrische System gefährdet sein. Überspannungen können in das Gebäude und die elektrische Verkabelung einkoppeln und Schäden verursachen.
• Sicherheitsrisiken: Ein Blitzschlag kann auch Sicherheitsrisiken für Menschen in der Nähe der Photovoltaikanlage darstellen.

Fazit

Es ist dringend zu empfehlen, dass jede Photovoltaikanlage über ein angemessenes Blitzschutzsystem verfügen sollte. Ein gut ausgelegtes Blitzschutzsystem besteht aus Blitzableitern, Überspannungsableitern, einem Potentialausgleich und einem effektiven Erdungssystem (Tiefenerdung). Die Installation und Wartung des Blitzschutzsystems sollte von qualifizierten Fachleuten durchgeführt werden, um die Sicherheit der Anlage zu gewährleisten und den geltenden Normen und Vorschriften zu entsprechen. Dies hilft, die Lebensdauer der Photovoltaikanlage zu verlängern und die Zuverlässigkeit des Systems zu verbessern.

Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu Blitzschutz für Photovoltaikanlagen

Was ist ein Blitzschutz für Photovoltaikanlagen?

Ein Blitzschutz für Photovoltaikanlagen ist ein System, das entwickelt wurde, um die Anlage und ihre Komponenten vor Schäden durch Blitzschläge zu schützen. Es besteht aus verschiedenen Komponenten wie Blitzableitern, Überspannungsableitern und einem effektiven Erdungssystem (Tiefenerdung).

Warum ist ein Blitzschutz für Photovoltaikanlagen wichtig?

Da Photovoltaikanlagen oft auf Dächern installiert sind und in exponierten Gebieten liegen, sind sie anfällig für Blitzschäden. Ein angemessener Blitzschutz ist daher von großer Bedeutung, um die Lebensdauer der Anlage zu verlängern, die Verfügbarkeit der Stromerzeugung zu erhöhen und Schäden an der Anlage und der umliegenden Gebäudeinfrastruktur zu minimieren.

Was sind die Hauptfunktionen eines Blitzschutzsystems für Photovoltaikanlagen?

Die Hauptfunktionen sind die Ableitung von Blitzströmen über die Komponenten Überspannungsschutz, Potentialausgleich und Tiefenerdung. Diese Komponenten arbeiten zusammen, um die Photovoltaikanlage vor direkten und indirekten Blitzschlägen sowie Überspannungen zu schützen.

Welche Risiken bestehen für Photovoltaikanlagen durch Blitze und Überspannungen?

Zu den Risiken gehören direkte Blitzschläge, indirekte Blitzschläge, Überspannungen durch Fernblitze, schädliche Ströme in Erdungssystemen sowie elektromagnetische Interferenzen und Funkenbildung, die Brände auslösen könnten.

Wie kann man eine Photovoltaikanlage vor Blitz und Überspannungen schützen?

Um eine Photovoltaikanlage zu schützen, können verschiedene Schutzmaßnahmen und Komponenten wie Blitzableiter, Überspannungsableiter, Potentialausgleich und ein effektives Erdungssystem integriert werden. Es ist außerdem wichtig, die Installation und Wartung des Blitzschutzsystems von qualifizierten Fachleuten durchführen zu lassen.