„Lichtbögen sind häufig ursächlich für Brände in Photovoltaikanlagen“, sagt der Wissenschaftler Robin Grab vom Fraunhofer ISE in Freiburg. Gemeinsam mit Experten von TÜV Rheinland und weiteren Partnern untersuchen die Forscher neue Möglichkeiten, Lichtbögen messtechnisch zu erkennen und Anlagen automatisch gefahrlos schalten zu können. Diese sind in Photovoltaik-Anlagen eine besondere Gefahr, weil bis zum Wechselrichter Gleichstrom fließt, bei dem Lichtbögen nicht selbst verlöschen.
Unterscheiden kann man Serien-Lichtbögen und parallele Lichtbögen. Ein Serien-Lichtbogen entsteht, wenn Zellverbinder, Kabel oder Stecker sich lösen, die Kontakte aber so nah sind, dass ein Strom fließt. Parallele Lichtbögen sind seltener und treten auf, wenn Plus- und Minusleitungen nah beieinander liegen und die Isolierung schadhaft wird. Die einzige Möglichkeit, nach Entstehen eines Lichtbogens einen Brand zu verhindern wäre, den Lichtbogen elektronisch zu erkennen und den Anlagenteil freizuschalten.
In den USA existiert bereits eine Vorschrift, Photovoltaik-Anlagen mit Lichtbogenerkennung auszustatten. Der National Electric Code (NEC) schreibt dies seit dem Jahr 2011 als zusätzliche Sicherheitseinrichtung vor. Auch eine Prüfvorschrift für die Lichtbogenerkennung ist darin enthalten. Im Photovoltaik-Labor Burgdorf der Fachhochschule Bern hat man diese Vorgaben einem Praxistest unterzogen. Vier Lichtbogendetektoren verschiedener Hersteller wurden entsprechend der Prüfvorschrift mit Lichtbögen versorgt. Nur zwei der vier Detektoren bestanden den Test. Nach Aussage von Luciano Borgna lässt sich daraus aber wenig über die Zuverlässigkeit der Geräte sagen, weil der Grund eher in dem realitätsfernen und wenig praktikablem Prüfverfahren zu suchen sei.
Bei der jüngsten Brandschutztagung des Fraunhofer ISE in Freiburg stellten die Forscher deshalb ein neues Konzept zur Diskussion. Lichtbögen erzeugen charakteristische elektrische Signale. Deren Vielfalt tragen die Forscher zurzeit in einer „Störlichtbogenbibliothek“ zusammen, die als Grundlage zur Entwicklung und zum Test zuverlässiger Detektoren verwendet werden soll. Das Konzept wollen die Forscher jetzt auch einbringen in die beginnende Diskussion um eine internationale Norm. Bis der Entwurf einer solchen Norm vorliegt, soll es aber mindestens zwei bis drei Jahre dauern. (Thomas Seltmann)
Die Konferenz "PV System Technology Forum - EU 2013", die am 19. und 20. März in Düsseldorf stattfindet, beschäftigt sich eingehend mit den Themen Brandrisiken an Photovoltaik-Anlagen, beispielsweise durch Lichtbögen und Blitzschäden, und internationalen Sicherheitsstandards. Die Themen werden in der Session "Anlagenbetrieb und Betriebssicherheit", die von Manfred Bächler (Geschäftsführer, PerVorm GmbH) moderiert wird, vertieft.
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© Foto: Thomas Seltmann
