Stellen Solarwechselrichter eine Brandgefahr dar? In einem Wort

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SMA Sunny Boy Wechselrichter [Bildquelle: Peter Leth, Flickr]

Bedauerlicherweise gibt es bestimmte Leute, denen es Spaß macht, jede Geschichte zu sensationell zu machen, die die Nachteile hervorzuheben scheint. Einige Kritiker würden sogar sagen, dass es „Dummheit“ sei, erneuerbare Energien zu installieren, insbesondere wenn es sich um Wind- oder Solarenergie handelt. Ein seit Jahren beliebtes Thema ist die Vorstellung, dass Solarwechselrichter, also die Geräte, die die Solarmodule auf Ihrem Dach begleiten und den Gleichstrom (DC) von der Sonne in Wechselstrom (AC) für die Nutzung in Ihrem Zuhause umwandeln, ein Brand sind Risiko.

Aber ist das unbedingt wahr? Und wie häufig kommen solche Vorfälle vor?

Laut NBS, der Handelsniederlassung von RIBA Enterprises, die selbst Teil des Royal Institute of British Architects (RIBA) ist, gibt es keinen Grund zu der Annahme, dass die Brandgefahr durch Solar-PV-Anlagen, einschließlich Wechselrichter, größer ist als die Brandgefahr bei anderen elektrischen Anlagen Ausrüstung. Tatsächlich gab es laut BRE Global, einem auf die Prüfung elektrischer Systeme spezialisierten Unternehmen, in den letzten zwei Jahren in Großbritannien nur acht Brände, die durch fehlerhafte Solaranlagen verursacht wurden. Eine deutsche Studie ergab, dass von 1,3 Millionen Anlagen nur 75 Brandfälle auf Solarstromanlagen zurückzuführen sind.

Allerdings werden in Haushalten auf der ganzen Welt aus verschiedenen Gründen elektrische Anlagen immer häufiger eingesetzt, und mit einer solchen Zunahme steigt auch die Brandgefahr.

[Bildquelle: Google Bilder]

Welche Risiken bestehen also bei Solarstromanlagen?

Wie bereits erwähnt, erzeugen Solar-PV-Anlagen Gleichstrom (DC), was bedeutet, dass Teile einer Solaranlage nicht abgeschaltet werden können. Gleichstromanlagen verfügen über einen Dauerstrom, der im Vergleich zu gewöhnlichen Wechselstromanlagen eine ganze Reihe von Risiken mit sich bringt. Im Hinblick auf das Risiko eines Stromschlags beispielsweise führt Gleichstrom zu einer kontinuierlichen Kontraktion der menschlichen Muskeln, während Wechselströme aufgrund ihres Wechselstroms die Möglichkeit bieten, den Strom zu unterbrechen und so das Opfer des Stromschlags zu befreien.

Eine typische Solarstromanlage für Privathaushalte hat eine Nennleistung von 2–4 Kilowattspitze (kWp), ein Maß für die von der Solarpanelanlage erzeugte Leistung, während eine größere kommerzielle Solaranlage von 2–4 kWp bis hin zu 1000 kWp für sehr große Anlagen reichen kann Dachanlagen. Diese Zahlen steigen, da auf verfügbaren und geeigneten Standorten immer größere Freiflächensolarparks errichtet werden.

Ein Solarmodul-Array für Privathaushalte besteht aus den PV-Modulen selbst, die auf dem Dach eines Gebäudes befestigt oder darin eingebaut sind, einer Reihe von Gleichstromkabeln, Anschlüssen und Anschlusskästen (diese leiten den Strom zum Wechselrichter), dem Wechselrichter (der den Strom umwandelt). Gleichstrom in Wechselstrom), Gleichstrom-Trennschalter zur Trennung des PV-Arrays vom Wechselrichter, Wechselstromkabel, die den Wechselstromausgang zur Stromversorgung des Gebäudes transportieren, und eine Verbindung zur Hauptwechselstromversorgung.

Installateure montieren eine Solarpanel-Anlage auf dem Dach eines Reihenhauses in Großbritannien [Bildquelle: Ben Dalton, Flickr]

Abhängig von der Art des installierten Arrays gibt es drei spezifische Wechselrichtertypen: einen String-Wechselrichter, einen Zentralwechselrichter und einen Mikro-Wechselrichter. Die Mehrzahl der im Vereinigten Königreich verwendeten Wechselrichter sind vom Typ String-Wechselrichter, obwohl Mikro-Wechselrichter immer beliebter werden. Dieser Wechselrichtertyp wird normalerweise auf dem Dach selbst montiert, jeweils einer unter jedem Solarmodul. Dies trägt dazu bei, die Länge der DC-Verkabelung zu reduzieren und so hohe DC-Spannungen zu vermeiden, die möglicherweise Lichtbögen verursachen können. Solche Lichtbögen werden durch Luftspalte zwischen Leitern verursacht, die Funken erzeugen, die Brände verursachen können. Die häufigsten Ursachen für solche Lücken sind schlechte Herstellung, Installationsfehler, Alterung oder beschädigte Anschlüsse.

Die Installation von PV-Systemen unterliegt den Vorschriften des Microgeneration Certification Scheme (MCS) sowie den Herstellungsrichtlinien. Es gibt auch eine Reihe britischer Normen, die für PV-Systeme gelten, wie z. B. BS EN 61730-1, BS EN 61215, BS EN 61646, MCS 0065. Diese Normen verlangen, dass Geräte getestet und bewertet werden, bevor ein Zertifikat ausgestellt wird, das ihre Sicherheit garantiert . Sie umfassen auch Personalschulungen, Materialien und Installationsverfahren. PV-Dachanlagen müssen außerdem einem Feuerbelastungstest wie DD CEN/TS 1187 Test 4 oder BS 476-3 unterzogen werden, der sicherstellen soll, dass sich ein Brand nicht über die Dächer zwischen Gebäuden ausbreitet.

Obwohl Brände im Zusammenhang mit Solar-PV-Anlagen selten sind, führen diese mit String- oder Zentralwechselrichtern ausgestatteten Anlagen Gleichstrom mit höheren Spannungen, was bedeutet, dass es normalerweise nicht möglich ist, die Stromkreise zwischen der Anlage und dem DC-Trennschalter vollständig zu isolieren. PV-Module sind außerdem strombegrenzende Geräte, was bedeutet, dass es unwahrscheinlich ist, dass Sicherungen unter Kurzschlussbedingungen ansprechen. Dies könnte dazu führen, dass ein Fehler im System unerkannt bleibt. In den meisten Fällen reichen jedoch ein gutes Systemdesign, eine gute Produktauswahl und Installationsverfahren aus, um das Risiko von Bränden und/oder Stromschlägen so weit wie möglich zu minimieren. Dies bedeutet wiederum, dass die Systeme, die Brände verursacht haben, wahrscheinlich falsch installiert wurden oder falsch spezifizierte oder fehlerhafte Komponenten eingebaut haben. Einige Berichte haben beispielsweise gezeigt, dass Wechselstrom-Trennschalter in Gleichstromkreisen verwendet werden, was zu einem Wärmestau innerhalb der Schalterarmatur führt. Andere Brände sind auf fehlerhafte Wechselrichter, fehlerhafte Gleichstromschalter oder das Fehlen von Trennschaltern zurückzuführen. Schalt- oder Verbindungsfehler in den Gleichstromkreisen können zu einem Hochtemperaturlichtbogen oder einem Hochwiderstandsfehler führen und dadurch möglicherweise einen Brand auslösen. Gleichstromlichtbögen wiederum können schwierig zu löschen sein und stellen außerdem eine Gefahr für Feuerwehrleute dar.

Wechselrichter sind so konzipiert, dass sie sich in Situationen, in denen die Wechselstromversorgung eines Gebäudes ausfällt – beispielsweise bei einem Stromausfall oder einem Brand – vollständig abschalten. Unter solchen Umständen stehen die Gleichstromkreise vom Array zum Gleichstromisolator jedoch weiterhin unter Spannung.

Ein weiteres potenzielles Brandrisiko im Zusammenhang mit PV-Anlagen besteht darin, dass Energie aus der Anlage in das Netz eingespeist wird, wenn das Gebäude, in dem sie untergebracht ist, den Strom nicht benötigt. Wenn dies zu einem bestimmten Zeitpunkt auftritt, wenn derselbe Prozess in mehreren verteilten Energiesystemen abläuft, kann dies möglicherweise zu Spannungsschwankungen im Netz führen. Es ist bekannt, dass solche Schwankungen Brände in elektrischen Haushaltsgeräten wie Fernsehgeräten verursachen.

Wechselrichter selbst werden häufig im obersten Stockwerk eines Gebäudes oder im Dachbereich installiert. In den meisten Fällen sollten sie 5–10 Jahre halten, bevor sie ersetzt werden müssen. Diese Betriebsdauer spiegelt sich auch in der Garantie wider, die bei der Installation gewährt wird (auf den beliebten SMA Sunny Boy-Wechselrichter gibt es eine Garantie von 7 Jahren). Das Problem bei der Installation eines Wechselrichters auf einem Dach besteht darin, dass Dachräume bei Sommerwetter tendenziell heiß werden, was wiederum zu einer Überhitzung des Wechselrichters führen kann. Obwohl der Wechselrichter über eingebaute Lüfter zur Temperaturregelung verfügt, ist es aus diesem Grund in der Regel besser, den Wechselrichter in einem Raum im Obergeschoss oder an einem anderen Ort zu installieren (idealerweise in einem redundanten Einbauschrank oder ähnlichem oder sogar in der Garage). ).

Eine weitere potenzielle Schutzmaßnahme ist die Installation von Lichtbogendetektoren und -unterbrechern, die bei Erkennung eines solchen Lichtbogens die Abschaltung eines Systems veranlassen, bevor ein Brand entstehen kann. Der US-Bundesstaat Kalifornien hat den Einbau dieser Systeme in Solarstromanlagen mittlerweile zur Pflicht gemacht und SMA hat bereits damit begonnen, solche Geräte direkt in seine Wechselrichter einzubauen.

Was die Kosten betrifft, könnte dies möglicherweise bis zu 100 US-Dollar (70 £) zu den Gesamtkosten einer Solarstromanlage hinzufügen, aber aus Sicherheitsgründen lohnt es sich wahrscheinlich, wenn man bedenkt, wie groß der Schaden ist, den ein Brand verursachen kann. Darüber hinaus sinken die Kosten für Solarstrom immer weiter, was bedeutet, dass dies sehr bald kein großes Problem mehr sein wird, wenn es das überhaupt schon ist.

Wenn Sie also das nächste Mal in den Medien einen Bericht über einen durch einen defekten Wechselrichter verursachten Brand lesen und sich fragen, wie sicher Ihre eigene Solarstromanlage ist, machen Sie sich keine Sorgen, denn wenn es sich bei Ihrer Anlage um eine von Qualität installierte Qualitätsanlage handelt Installateure, dann ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass Sie sich mit ziemlicher Sicherheit überhaupt keine Sorgen machen müssen.