Blitzschutz für photovoltaikanlagen - Fritz Mauermann Blitzableiter

p h o t o v o l t a i k
Blitzschutz für
photovoltaikanlagen
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Martin Mauermann *
Dieser Artikel zitiert nicht nur theoretische
Ausführungen der Norm, sondern
stellt Fehlern aus der Praxis Lösungen
gegenüber. Die Intention ist es, die
Planung und Ausführung der Gewerke so
aufeinander abzustimmen, dass am Ende
alle Beteiligten zufrieden sind: vom Eigentümer
des Gebäudes über den Investor
der PV-Anlage bis hin zu den beteiligten
Errichterfi rmen. Dazu werden einige
entscheidende Faktoren aufgeführt, die es
Bild 1: Ein häufiger Fehler bei der
Installation einer PV-Anlage. Um
Platz zu gewinnen, schiebt man die
Bestandteile der vorhandenenBlitzschutzanlage
einfach zur
Seite.
zu beachten gilt. Mauermann Blitzschutz
Blitzschutzsysteme werden gemäß Beiblatt
3 zur DIN VDE 0185-305-3:2006-10
in Intervallen von zwei bis vier Jahren
geprüft. Der geschulten Blitzschutzfachkraft
entgehen derartige Montage-
und Planungsfehler, wie sie auf den
Bildern 1 und 2 zu sehen und leider immer
wieder vorzufinden sind, nicht. Bei
Bild 1 stellt sich auf den ersten Blick die
Frage: »Wer war zuerst da – Blitzschutz
oder PV-Anlage?« Ohne Rücksicht auf
eine spätere Funktionsfähigkeit werden
vorhandene Bestandteile eines Blitzschutzsystems
demontiert oder einfach
zur Seite gelegt. Auf die dabei entstehen-
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den Näherungen zwischen leitfähigen
Bestandteilen der PV-Anlage und des
Blitzschutzsystems wird in den meisten
Fällen keine Rücksicht genommen.
Ohne die richtige
Planung geht es nicht,
denn eine derartige Verlegung der DC-
Leitungen wie auf Bild 2 (Seite 24) zu
sehen ist, sorgt im weiteren Verlauf für
einen überproportional hohen Aufwand
bei der anschließenden Anpassung des
Blitzschutzsystems an die neue PV-Anlage.
Eine zusammen mit einer Blitzschutz-Fachfirma
erarbeitete und geord-
nete Leitungsführung stellt sicher, dass
die erforderlichen Überständerungen
(siehe Bild 3 und 4) dieser Leitungen
zur Einhaltung der Trennungsabstände
auf ein Minimum reduziert werden.
Das spart zum einen Materialkosten
und zum anderen sorgen weniger aufgeständerte
Leitungen für eine geringe
Beschattung der Module und realisieren
dadurch höhere Erträge. Die Berechnung
der Trennungsabstände ist in jedem Fall
durchzuführen, denn dann wären auf
Bild 4 die Überständerungen der Gleichstromleitungen
und der metallenen
Konstruktion der PV-Anlage niedriger
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Bild 3 (oben) + Bild 4 (unten): Eine geordnete Leitungs-
führung sorgt für weniger Beschattung und somit
höhere Erträge.
Bild 5 (oben) + Bild 6 (unten): Dieses Blitzschutz-
system einer PV-Anlage wurde mit Auffangstangen
und Auffangspitzen realisiert.
ausgefallen, so wie es auf dem Bild 3
richtig ausgeführt worden ist. Wenn Näherungen
nicht mehr vermieden werden
können, so sind direkte Verbindungen
zwischen den Elementen der PV-Anlage
und dem Blitzschutzsys--tem zu erstellen.
Dabei sollten mehrere Anschlüsse
errichtet werden, um eine entsprechend
große Verteilung der Ströme auf die Leitungen
des Blitzschutzsytsems zu erzielen.
In diesen Fällen müssen anstelle
von Überspannungsableitern Typ 2 für
die DC-Leitungen auch Typ 1-Ableiter
eingesetzt werden, die entsprechende
Blitzströme beherrschen.
Welches Planungsver-
fahren wird zugrunde
gelegt,
um das Blitzschutzkonzept für eine PV-
Anlage zu realisieren? In der Regel stellt
nur das Blitzkugelverfahren den umfassenden
Schutz einer PV-Anlage dar. Zur
praktischen Umsetzung gibt es zwei
grundsätzliche Ausführungsvarianten:
a) viele kleine Auffangstangen oder
b) wenige aber dafür hohe Auffang-
stangen bzw. -masten.
Beide Varianten können das benötigte
Schutzkonzept in der Praxis umsetzen.
Variante a) sorgt für mehr Beschattung,
dafür ist der Schattenwurf kürzer und
die daraus resultierende Bildung eines
Kernschattens geringer.
Variante b) reduziert die Anzahl der
Schatten teils erheblich, dem steht dafür
eine größere Beschattung durch die
einzelnen Auffangvorrichtungen gegenüber.
Die Wahrscheinlichkeit, dass
der Kernschatten die Module trifft, ist
aufgrund der größeren Querschnitte der
Auffangstangen/ -masten entsprechend
höher. Oft bleibt aber wegen der Dimensionen
der PV-Anlagen sowie deren Höhe
nur die Anwendung der Variante b). Die
Bilder 5 und 6 verdeutlichen das organisierte
Zusammenspiel zwischen Blitzschutz
und PV-Anlagen auf einem Flachdach
und einem Pfannendach mittels
Einsatz von Auffangstangen und Auffang-
spitzen.
Nicht nur das Blitz-
schutzsystem muss
sich anpassen,
um das Blitzschutzkonzept funktionsfähig
umzusetzen. Um Näherungen zu
metallenen Elementen des Baukörpers
zu vermeiden, kann es bei einer zuvor
falschen Planung der PV-Anlage dazu
kommen, dass die DC-Leitungen im entsprechenden
Abstand über Dachkanten
geführt werden (Bild 8), Attikableche
gegen nicht leitfähige Materialien aus-
Bild 2: Die richtige Planung im Voraus hätte in diesem Fall eine
Menge Arbeit erspart.
getauscht oder Module in Teilbereichen
aufgrund der baulichen Gegebenheiten
wieder entfernt werden müssen (Bild 9).
Die Umsetzung des Poten-
tialausgleich der metal-
lenen Konstruktionen,
erfolgt – sofern die Trennungsabstände
eingehalten werden können – nie über
das Blitzschutzsystem! Bild 10 beschreibt
die falsche Umsetzung des erforderlichen
Potentialausgleiches mit einer
Verbindung auf die Auffangleitungen
der äußeren Blitzschutzanlage. Auf dem
Bild 11 ist die vorbildliche Planung und
Umsetzung eines zum Blitzschutzsystem
getrennt aufgebauten Potentialausgleiches
der metallenen Konstruktion
der PV-Module mit Anschluß auf
die Hauptpotentialausgleichschiene zu
sehen. Wichtig: H07VK (grün/ gelb) ist als
Erdungsleitung in Außenbereichen nicht
zulässig. Als korrektes Material ist z. B.
NYY 1 x 16 mm ² oder Aluminium 8 mm
einzusetzen.
Erfüllt die vorhandene
Erdungsanlage die erforderlichen
Anforderungen,
um einen störungsfreien Betrieb der
PV-Anlage sicher zu stellen? In der
Praxis ist immer wieder mit Verwun-
Bild 11: Getrennt von der äußeren Blitzschutzanlage:
richtige Umsetzung des Potentialausgleiches.
derung festzustellen, dass PV-Anlagen
mit Leistungen von mehreren 100 kWp
an vorhandene Erdungsanlagen angeschlossen
werden, die diesen Namen
gar nicht mehr verdienen. Gerade bei
Gebäuden, die in der ersten Hälfte des
vergangenen Jahrhunderts errichtet
worden sind, besteht die gesamte »Erdungsanlage«
aus einem vieleicht gerade
mal einem Meter langen Kreuzerder
oder sogar nur einem Anschluß an die
metallene Wasserleitung. Die letztere
Ausführung ist schon seit drei Jahren
als Erder gar nicht mehr zulässig. In der
Praxis lassen sich bei weitem noch mehr
Probleme hinsichtlich der Abstimmung
und Ausführung dieser beiden Gewerke
finden. Der Appell an alle Beteiligten
lautet, sich früh genug zusammen an
einen Tisch zu setzen. Die qualifizierte
Kompetenz einer Blitzschutz-Fach-
firma gepaart mit den Vorstellungen der
Errichter von PV-Anlagen sorgen zum
Schluß für ein zufriedenes Lächeln bei
allen Beteiligten.
* Martin Mauermann,
Fa. Fritz Mauermann Blitzableiter-
und Elektrobau GmbH & Co. KG, Paderborn
Bild 7: Hier kommen Auffangmasten bis zu einer Höhe
von 4,5 Meter zum Einsatz.
Bild 8 (oben) + Bild 9 (unten): Im Vorfeld der PV-
Anlageninstallation wurde nicht beachtet, dass zu
metallenen Körpern ein entsprechender Abstand
einzuhalten ist.
Bild 10: Falsche Umsetzung des erforderlichen
Potentialausgleiches.
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