Wann ist ein Überspannungsschutz angebracht?

Unterschiedliche Meinungen beim Thema Blitzschutz

Der Blitz- und Überspannungsschutz sowie die Erdung einer Solarstrom­anlage ist ein äußerst heikles Thema. Selbst unter Fachleuten gibt es die unterschiedlichsten Meinungen, unter welchen Umständen ein Schutz notwendig beziehungsweise sinvoll ist und wann nicht.

Woran liegt das? Ein Blitz außerhalb von Laborbedingungen ist "unberechenbar". Damit ist ein hundertprozentiger Schutz auch mit größtem Aufwand nicht möglich. Es gibt viele Empfehlungen seitens Herstellern von Modulen, Unterkonstruktionen und Wechselrichtern sowie von Verbänden, die aber tatsächlich nur Empfehlungen sind und daher nicht umgesetzt werden müssen. So lautet beispielsweise eine Empfehlung des VdS (Verband der Sachversicherer in der Richtlinie zur Schadensverhütung VdS 2010), dass Photovoltaikanlagen über 10 kWp mit einem Blitzschutzsystem der Blitzschutzklasse III ausgerüstet werden sollen.

Da stellt sich jetzt der Laie die Frage: Ja was denn nun, muss ich oder muss ich nicht, soll ich oder soll ich nicht? Da von einem Auftraggeber einer Solaranlage, der sich mit der Materie nicht auskennt nicht erwartet werden kann, dass er selber entscheidet ob ein Blitz- und Über­spannungsschutz notwendig ist, sind Planer, Errichter und Bauleiter als Auftragnehmer verpflichtet, den Auftraggeber bzw. den Bauherren über das Risiko eines Blitzschadens zu beraten und über die Notwendigkeit entsprechender Maßnahmen zu informieren.

Sollte jetzt für die Planung eines Blitzschutzkonzeptes die Hilfe eines Spezialunternehmens in Anspruch genommen werden, so haben diese Firmen verständlicherweise ein großes Interesse, die benötigten (oder auch nicht benötigten) Sicherheitskomponenten und -einrichtungen an den Mann, sprich PV-Anlagenbetreiber zu bringen. Dennoch ist es vor allem bei größeren Projekten ratsam, eine Fachfirma in die Projektplanung mit einzubeziehen. Besonders Anlagen in einer exponierten Lage oder mit bereits auf dem Gebäude installierter Blitzschutzanlage bedürfen einer fachlich versierten Firma. Falsch geplanter und/oder installierter Blitzschutz kann die Schadenshöhe im Falle eines Blitzeinschlages sogar erhöhen!

Normen und Richtlinien beim Blitz- und Überspannungsschutz

Grundsätzlich regelt die DIN EN 62305 / VDE 0185-305:2011-10 den Blitzschutz als Gesamtkonzept. Relativ neu ist das Beiblatt 5 zur DIN EN 62305 bzw. VDE 0185-305 - Blitz- und Überspannungsschutz für PV Stromversorgungssysteme. Das Beiblatt geht detailliert auf den Schutz von PV-Stromversorgungssystemen gegen schädliche Folgen von Blitzeinwirkungen und Überspannungen atmosphärischen Ursprungs ein. Falls ein Blitz- und/oder Überspannungsschutz gefordert ist oder errichtet werden soll, beschreibt das Beiblatt Anforderungen und Maßnahmen, um die Sicherheit, Funktion und Verfügbarkeit der PV-Stromversorgungs­systeme zu erhalten. Ebenfalls enthalten sind Berechnungsregeln zum äußeren Blitzschutz.

Folgende Aspekte beim Überspannungsschutz für Photovoltaik Anlagen abklären

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1. Versicherungsschutz

Klären Sie unbedingt ab, ob in Ihrer Photovoltaikversicherung ein Blitz- und Überspannungsschutz gefordert wird oder nicht. Es gibt Versicherungen, bei denen explizit darauf hingewiesen wird, dass ein Blitz- oder Überspannungsschutz nicht Voraussetzung für einen Versicherungsschutz ist. Manche Versicherungen lassen sich den fehlenden Schutz mit einer etwas höheren Versicherungsprämie bezahlen. Aber auch ein noch so guter Blitzschutz bedeutet nicht zwangsläufig, dass auf eine Versicherung verzichtet werden kann. Sollte also ein Schadensfall eintreten, ob mit oder ohne Blitz- und Überspannungsschutz, sind Sie so unter allen Umständen finanziell abgesichert.

2. Äußerer und innerer Blitzschutz

Beim äußeren Blitzschutz handelt es sich um die außen an einem Gebäude sichtbar installierten Komponenten wie Fangstangen und Ableitungen. Diese sollen einen direkten Blitzschlag abfangen und ins Erdreich ableiten. Der innere Blitzschutz setzt sich aus Überspannungs- und Überstromableitern zusammen und befindet sich im Hausstrom­verteiler. Um bei einem Blitzschlag unkontrollierte Überspannungen zu vermeiden, wird die Anlage in den Potentialausgleich des Gebäudes integriert.

3. Äußerer Blitzschutz am Gebäude bereits vorhanden

Besitzt das Gebäude, auf dem die Fotovoltaikanlage installiert werden soll bereits einen äußeren Blitzschutz? Dieser Blitzschutz ist beispielsweise bei öffentlichen Gebäuden wie Schulen oder Sporthallen vorgeschrieben. Falls ja, gibt es zwei Möglichkeiten:

• Die PV-Anlage wird im Schutzbereich der bestehenden Blitzschutzanlage montiert. Dieser Schutzbereich besteht zum Beispiel aus langen, leitfähigen Stangen, die so platziert sind, dass ein Blitz immer zuerst hier einschlägt, anstatt in das zu schützende Objekt. Von dort aus wird der Blitz beziehungsweise der aus dem Blitz resultierende Blitzstrom um das zu schützende Objekt herum in das Erdreich abgeleitet.

• Kann die PV-Anlage nicht vollständig in den bestehenden Schutzbereich montiert werden, so muss dieser entsprechend erweitert werden. Dies kann entweder durch Anbringung weiterer Stangen oder durch Verlängerung der vorhandenen Blitzfangstangen erfolgen.

Achtung!
Es kommt immer wieder vor, dass Fangstangen zwar die Anlage vor einem Blitzschlag schützen, aber keinerlei Rücksicht auf dadurch entstehende Verschattungen genommen wird. Diese, durch die Fangstangen verursachten Verschattungen können erhebliche Ertragseinbußen nach sich ziehen. Bei harten Schatten durch sehr nahe an Modulen befindlichen Stangen kann es sogar zu Beschädigungen (Hotspots) der Module kommen. Daher ist eine äußerst sorgfältige Planung der Anordnung der Fangstangen unabdingbar. Falls sich die Stangen nicht so anordnen lassen, dass sie zu keiner Tageszeit im Laufe des Jahres Schatten auf die Module werfen, sollte besser auf das eine oder andere Photovoltaikmodul verzichtet werden, anstatt mit Verschattungsverlusten kämpfen zu müssen.

Die PV-Anlage muss in einem bestimmten Abstand zu einer bereits vorhandenen Blitzschutzvorrichtung montiert werden. Dieser Abstand ist nicht fest definiert, sondern muss berechnet werden. Jetzt gibt es wieder zwei Möglichkeiten:

• Ist es kein Problem, diesen Abstand einzuhalten, müssen keine weiteren Vorkehrungen getroffen werden.
• Sollte der Abstand nicht eingehalten werden können, oder möchte man ihn nicht einhalten, da die vorhandene Dachfläche optimal ausgenutzt werden soll, muss die Photovoltaikanlage in den bestehenden Blitzschutz integriert werden.

4. Kein äußerer Blitzschutz vorhanden

Das Gebäude, auf dem die PV-Anlage installiert werden soll verfügt über keinen äußeren Blitzschutz. Wann muss ich mir Gedanken darüber machen, ob ein äußerer Blitzschutz notwendig ist?

• Liegt das Gebäude auf einer Anhöhe? Sind keine anderen Gebäude in der unmittelbaren Umgebung, die über die geplante Fotovoltaikanlage hinausragen? Gibt es also nichts in der näheren Umgebung, was einen Blitz auf sich zieht? Dann ist die Anlage gefährdet und sollte hinsichtlich eines Blitzschutzkonzeptes überprüft werden.
• Sobald die geplante Anlage über das bestehende Dach hinausragt, ist die Gefahr eines Blitzeinschlages um ein Vielfaches erhöht. Betroffen sind vor allem Anlagen auf Flachdächern, die zumeist aufgeständert sind. Überschreitet der Höhenunterschied ca. 0,3 Meter, sollte auch hier ein Blitzschutzkonzept in Betracht gezogen werden.

Sollten alle aufgeführten Punkte verneint werden können, so kann im Allgemeinen auf einen äußeren Blitzschutz verzichtet werden. Dennoch sei nochmals darauf hingewiesen, dass Ihr Installationsunternehmen für Ihre Beratung und Information zum Thema Blitzschutz und Überspannungsschutz verantwortlich ist!

5. Innerer Blitzschutz

Wichtig zu wissen ist, dass bei älteren Blitzschutzanlagen oft auf einen inneren Blitzschutz verzichtet wurde. Dies kann zur Folge haben, dass bei einem Blitzschlag Überspannungen aus dem äußeren Blitzschutz über den Potentialausgleich in den Hausstromkreis gelangen. Dies kann zur Zerstörung der im Gebäude angeschlossenen Haushaltsgeräte führen. Daher sollte der innere Blitzschutz bei Vorhandensein eines äußeren Blitzschutzes unbedingt vor Installation der PV-Anlage nachgerüstet werden.

Was sollte sonst berücksichtigt werden:

• Modulgestell in den Potentialausgleich integrieren
• Überspannungsableiter (Varistoren) vor und nach dem Wechselrichter vorsehen. ("Einfache" Überspannungsableiter sind bereits im Wechselrichter integriert, diese können aber direkte Blitzeinschläge nur bedingt abfangen)
• Um induzierte Spannungen zu minimieren, ist auf eine korrekte Verlegung der Plus- und Minus-Stringleitungen zu achten. Diese sollten möglichst nahe zu- oder beieinander verlegt werden, da mit zunehmender Fläche, die dieser Stromkreis bildet, die eingekoppelte Überspannung erhöht wird. Oftmals bleibt dieser Punkt bei der Planung und Installation der Photovoltaikmodule unberücksichtigt. Einfacher Grund: Der Planungs- sowie Montageaufwand und zusätzlich auch der Kabelverbrauch erhöht sich nicht unwesentlich. Eine weiterere Ursache kann natürlich auch die Unwissenheit des Installateurs sein.
  
  Hier zwei Schaubilder, die einmal die falsche und einmal die richtige Kabelverlegung verdeutlichen sollen: (Zum Vergrößern bitte auf die Schaubilder klicken)

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