PV-Überspannungsschutz: Sicherheit bei Blitz und Donner

Blitzeinschlag im Haus: Das passiert mit Ihrer Photovoltaikanlage 

Entladen sich große Potenziale in der Atmosphäre, sind Blitze die Folge. Die elektrischen Ströme können auf der Erde einschlagen und große Schäden anrichten. So auch an Gebäuden mit Photovoltaikanlagen. Während seltener auftretende direkte Einschläge in die Solartechnik zu einem Totalschaden führen, stellen auch sogenannte indirekte Einschläge eine Gefahr dar. Diese treffen das Dach, andere Teile des Gebäudes oder Leitungen und beschädigen elektrische Anlagen im Haus. Letzteres ist auch dann möglich, wenn ein Blitz im Umkreis von 500 Metern einschlägt. Die sogenannten Naheinschläge verursachen elektrische Felder und können ebenfalls zur Überspannung in elektrischen Geräten führen. Neben dem Ausfall der Technik und kostenintensiven Reparaturarbeiten kann es ohne einen PV-Überspannungsschutz auch zu Bränden kommen.

Die Photovoltaik sorgt nicht für ein höheres Blitzeinschlag-Risiko

Viele Bauherren und Hausbesitzer fürchten die Folgen und fragen sich, ob eine Photovoltaikanlage auf dem Dach die Wahrscheinlichkeit eines Blitzeinschlags erhöht. Davon ist jedoch nicht auszugehen. Denn die Photovoltaik beeinflusst weder die Höhe noch die Lage eines Gebäudes.

AC- und DC-seitiger PV-Überspannungsschutz ist heute Pflicht

Um die Folgen eines Blitzeinschlags an der Anlage, am Haus oder in dessen Nähe zu reduzieren, ist ein geeigneter PV-Überspannungsschutz seit 2018 Pflicht. Betroffen sind neu geplante Gebäude im privaten sowie gewerblichen Bereich. Der Blitzschutz für PV-Anlage ist nach DIN VDE 0100-443 und -534 im Wechselstromnetz (AC) Vorschrift. Indirekt besteht diese Pflicht auch für das Gleichstromnetz (DC). Wer eine Photovoltaikanlage kaufen möchte, sollte also darauf achten, dass ein AC- und DC-seitiger Blitzschutz für die Solaranlage im Angebot zu finden ist.

Auch Versicherer fordern einen Überspannungsschutz der Photovoltaik

Ein PV-Überspannungsschutz ist nicht nur gesetzlich vorgeschrieben. Für viele Photovoltaik-Versicherungen ist der Schutz Voraussetzung, um Anlagen aufzunehmen. Grund dafür sind die Schadenssummen, die durch einen Überspannungsschutz an der Photovoltaik in aller Regel geringer ausfallen.

Blitzschutz der PV-Anlage richtig umsetzen: Das ist zu beachten

Erfüllen lassen sich die Anforderungen mit inneren und äußeren Blitzschutzmaßnahmen. Bei Letzteren handelt es sich einfach beschrieben um Fangstangen auf dem Dach. Diese nehmen Blitze auf und führen sie auf direktem Weg in das Erdreich ab. Der innere PV-Überspannungsschutz mit sogenannten Überspannungsschutzgeräten (SPD für surge protective device) sorgt dafür, dass kurzzeitige Spannungsspitze nicht auf elektrische Geräte übergehen. Das bewahrt die Anlagen vor Schäden. In der Praxis haben sich drei Schutzkonzepte etabliert.

1) Innerer und äußerer Blitzschutz für die Photovoltaik

Am sichersten ist es, Maßnahmen zum inneren und äußeren Schutz vor Blitzen miteinander zu kombinieren. Dazu installieren Experten Fangeinrichtungen (Fangstangen) auf dem Dach. Diese haben einen Abstand von mindesten 0,5 bis 1,0 Metern zu den Solarmodulen, um ein Überspringen des Blitzes zu verhindern. Experten sprechen dabei vom Trennungsabstand. Das metallische Montagegestell binden Blitzschutzexperten an die Haupterdungsschiene an. Eine Verbindung mit den Blitzschutzleitungen ist dabei unbedingt zu vermeiden. Vor und nach dem Wechselrichter kommen außerdem Überspannungsschutzgeräte Typ 2 zum Einsatz. Ist die DC-Leitung zum Photovoltaik-Wechselrichter länger als zehn Meter, empfiehlt sich ein zusätzlicher PV-Überspannungsschutz nach der Einführung ins Haus.

2) Verbindung von innerem und äußerem PV-Anlagen-Blitzschutz 

Bei kleinen Dächern oder großen Solarstromanlagen lässt sich der benötigte Trennungsabstand nicht immer einhalten. In solch einem Fall verbinden Experten das Montagegestell mit den blitzableitenden Leitungen. Außerdem führen sie die DC-Leitungen geschirmt an der Außenseite des Gebäudes bis auf Erdniveau herunter, um die Auswirkungen auf die Photovoltaik zu minimieren. Besonders wichtig bei dieser Variante ist es, dass sowohl die metallischen Montagerahmen als auch die Verbindungen zwischen diesen und den Fangstangen für starke Blitzströme ausgelegt sind. Das Gleiche gilt für die Gleichspannungskabel, deren Kabelschirme oben mit der Fangeinrichtung und unten mit der Erdungsanlage zu verbinden sind. Experten prüfen überdies, ob ein PV-Überspannungsschutz Typ 2 an beiden Kabelenden erforderlich ist. Sind die DC-Leitungen länger als zehn Meter, empfiehlt sich die Installation eines solchen Bauteils auch auf der AC-Seite des Wechselrichters.

Alternative: Ohne Schirmung lassen sich die Gleichspannungskabel direkt am Dach in das Gebäude einführen. Ein PV-Überspannungsschutz Typ 1 (Grobschutz oder Blitzstromableiter) vor und nach dem Wechselrichter sorgt dann für die nötige Sicherheit.

3) PV-Überspannungsschutz ohne Blitzschutz auf dem Dach 

Gibt es keine äußere Blitzschutzanlage, verbinden Experten das metallische Gestell auf dem Dach mit der Haupterdungsschiene. Zudem installieren Sie ein Überspannungsschutzgerät Typ 2 (Mittelschutz in Etagenverteilern) nach der Einführung der Gleichspannungsleitungen in das Haus, wenn diese länger als zehn Meter sind. Ein zusätzlicher PV-Überspannungsschutz vom Typ 2 sitzt auf der DC-Seite des Wechselrichters. Sind die Wechselspannungsleitungen zum Hauptverteiler länger als zehn Meter, ist ein weiteres Schutzgerät vom Typ 2 auf der AC-Seite des Wechselrichters ratsam. In vielen Wechselrichtern ist der Überspannungsschutz dabei bereits integriert.