Lichtbögen & Stromschläge bei Solaranlagen

• Welche Stromgefahren gehen von Photovoltaikanlagen aus? Die größte Gefahr bei einer Photovoltaikanlage ist die dauerhaft anliegende Gleichspannung, sobald Licht auf die Module trifft. Im Fehlerfall oder bei Berührung unisolierter Kontakte drohen lebensgefährliche Stromschläge. Eine fachgerechte Installation minimiert diese Risiken für Hausbesitzer und Fachkräfte effektiv.
• Was sind gefährliche Lichtbögen bei PV-Anlagen? Lichtbögen entstehen durch defekte Kabel oder lockere Steckverbindungen innerhalb der Photovoltaikanlage und erzeugen extrem hohe Temperaturen. Diese thermische Belastung kann Brände auslösen oder Bauteile zerstören. Regelmäßige Wartungen identifizieren solche Schwachstellen frühzeitig, bevor der fließende Strom einen dauerhaften Schaden verursacht.
• Können Solarmodule nachts Stromschläge verursachen? In der Nacht produzieren Solarmodule keinen Strom, da die notwendige Strahlungsenergie fehlt. Dennoch können angeschlossene Batteriespeicher der Photovoltaikanlage weiterhin unter Spannung stehen und bei unsachgemäßer Handhabung gefährlich sein. Sicherheitssysteme gewährleisten jedoch, dass die Anlage im Normalbetrieb für Bewohner absolut sicher bleibt.
• Warum ist Gleichstrom gefährlicher als Wechselstrom? Gleichstrom aus einer Photovoltaikanlage kann bei Kontakt zu Muskelverkrampfungen führen, die ein Loslassen der stromführenden Teile unmöglich machen. Da Solarmodule nicht einfach per Schalter deaktiviert werden können, bleibt die Spannung bestehen. Professionelle Schutzschalter sind daher für die Sicherheit jeder Solaranlage zwingend erforderlich.
• Wie schützt man sich vor Stromunfällen? Ein umfassender Berührungsschutz und die Verwendung zertifizierter Komponenten verhindern Stromunfälle an der Photovoltaikanlage zuverlässig. Warnschilder und eine klare Kennzeichnung der DC-Leitungen unterstützen zudem Rettungskräfte im Notfall. Nur qualifizierte Elektrofachkräfte sollten Arbeiten an der Elektrik vornehmen, um die Betriebssicherheit dauerhaft zu garantieren.

Wechselstrom birgt schon bei geringen Stromstärken von wenigen Milliampere große Gefahren, da er den Herzmuskel aus dem Takt bringt. Bei der üblichen Netzfrequenz von 50 Hertz ist der Herzmuskel 100 Stromschlägen pro Sekunde ausgesetzt, da beide Stromrichtungen gefährlich sind. Gleichstrom ist dagegen normalerweise erst bei Stromstärken von einigen 100 Milliampere tödlich, wirklich lebensgefährlich wird es ab etwa 250 Milliampere.

Eine Photovoltaikanlage unter direkter Sonneneinstrahlung kann allerdings deutlich höhere Stromstärken produzieren. Die Folgen können beispielsweise ein Herzstillstand sein, eine Atemlähmung oder auch Gasbildung im Blut infolge von Elektrolyse. Sehr häufig treten auch schwere mittelbare Schädigungen ein, da die Kontrolle über die Muskeln kurzzeitig verloren geht und es so zu schweren Stürzen kommt, die nicht durch die üblichen Schutzreflexe abgefangen werden.

Wenn Strom indirekt gefährlich wird, geschieht dies meist durch ausbrechende Feuer. Wenn der Strom durch ein Schadensereignis plötzlich auf einen deutlich höheren elektrischen Widerstand trifft, kommt es zu Hitzebildung und gegebenenfalls Schmorbränden. Denkbar sind jedoch auch weitere Schadensereignisse durch unkontrollierten Stromfluss. In einigen Materialien kommt es durch Stromfluss zu chemischen Reaktionen, bei denen giftige Gase entstehen können.

Lichtbögen entstehen dann, wenn der Stromkreis unterbrochen wird und an der defekten Stelle hohe elektrische Feldstärken auftreten. Wie hoch die Feldstärken tatsächlich sind, hängt beispielsweise bei einem Kabelbruch sehr stark vom Zufall ab. Maßgeblich sind der Abstand zwischen den freiliegenden Kabelenden, die anliegende Spannung und die Fläche der Kontakte, zwischen denen die Spannung anliegt.

Besonders gefährlich sind in dieser Hinsicht Bruchstellen, die nicht glatt sind, sondern kleine Spitzen aufweisen. Mit scharf angespitzten Drahtenden lässt sich sogar mit einer üblichen Batterie mit einer Spannung von wenigen Volt ein Lichtbogen erzeugen. In einem Lichtbogen werden aufgrund der hohen elektrischen Feldstärke Elektronen von den Atomen beziehungsweise Molekülen gelöst, wodurch ein elektrisch leitendes Plasma entsteht. Dabei entstehen hohe Temperaturen.

So ziemlich alles, was in einen solchen Lichtbogen gerät, fängt augenblicklich Feuer. Daneben kann ein Lichtbogen auch für eine sehr unangenehme Überraschung sorgen. Eine vermeintlich unterbrochene und stromlose Leitung kann plötzlich wieder Strom führen, wenn an der Stelle der Unterbrechung ein Lichtbogen durchbricht.

Bei Löscharbeiten kommt die Photovoltaikanlage regelmäßig in Kontakt mit Löschwasser, wodurch sich dem Strom zahlreiche neue Wege öffnen. Einer dieser Wege führt entlang des Löschstrahles selbst, was jedoch vergleichsweise geringe Gefahren birgt. Die Stromstärken im Löschstrahl sind nach neueren Messungen relativ gering. Deutlich gefährlicher ist stehendes Löschwasser. Hier können hohe Stromstärken auftreten, wenn das Wasser in Kontakt mit zwei Punkten mit hohem Spannungsgefälle gerät.

Einen wirklich verlässlichen Schutz für die Feuerwehr bietet nur ein Abschaltknopf für die Photovoltaikanlage. Der Wechselrichter ist abschaltbar, was allerdings längst nicht ausreicht, weil auf der Gleichstromseite unvermindert hohe Spannungen anliegen. Der Stromkreis muss direkt an den Photovoltaik Modulen unterbrochen werden, damit die Leitungen im Haus keinen Strom mehr führen. Zur Sicherheit sollten im Haus weitere Unterbrechungsschalter vorhanden sein, da die Unterbrechung unmittelbar bei den Solarmodulen durch Löschwasser kurzgeschlossen werden kann. Mittlerweile werden zahlreiche solcher Systeme angeboten. Idealerweise lösen diese im Schadensfall automatisch aus und sind darüber hinaus mit der Hauptstromversorgung des Gebäudes gekoppelt. Diese wird von der Feuerwehr ohnehin abgeschaltet, weswegen mit diesem Abschalten auch die Photovoltaikanlage automatisch abgeschaltet werden sollte.

Strom kann Brände verursachen, giftige Gase produzieren und Menschen unmittelbar schwer schädigen. Der einzige wirklich zuverlässige Schutz besteht in einer Abschaltung der Photovoltaikanlage. Trotz aller Vorsichtmaßnahmen und geeigneter Schutzkleidung besteht für die Feuerwehr im Brandfall ein hohes Risiko, solange im Haus noch Strom fließt. Photovoltaikanlagen erlauben in ihrer Grundkonfiguration eine solche Abschaltung bislang nicht, weswegen zusätzliche Sicherheitssysteme, wie z.B. eine Brandfallabschaltung, erforderlich sind.