Vermeidung Elektrischer Gefährdung bei Photovoltaik-Montage
1. Allgemeines/Grundlagen
Photovoltaikmodule (PV-Module) produzieren bei Lichteinfall immer eine elektrische Spannung, so dass bei Anschluss eines Verbrauchers sofort Strom fließt. Die Ausgangsspannung eines PV-Moduls beträgt 30-50 Volt Gleichspannung (DC). Diese Spannung ist für Erwachsene völlig unkritisch, sie entspricht der Schutzkleinspannung, wie sie von elektrischen Schweißgeräten bekannt ist. Zum Vergleich: Die Grenzspannung für den Menschen (Erwachsener, trockene, gesunde Haut und Normalbedingungen) beträgt 60 V Gleichspannung bzw. 50 V Wechselspannung (AC).
Bei der Montage und Wartung von Photovoltaikmodulen kann jedoch eine erhebliche elektrische Gefährdung auftreten, da die erforderliche Eingangsspannung für den nachgeschalteten elektrischen Wandler (DC/AC Sinus-Wechselrichter) 500 bis 1.000 V Gleichspannung beträgt und daher die einzelnen Module zu PV-Strängen zusammengeschaltet werden, so dass die erforderliche Eingangsspannung von 500 bis 1.000 Volt entsteht.
Bei der Stromstärke, die ein PV-Modul bei entsprechendem Lichteinfall produziert, kann das Berühren der spannungsführenden Teile lebensgefährlich oder tödlich sein!
In Zukunft werden PV-Module sogar in Strängen bis zu 1.500 Volt zusammengeschaltet, um den Wirkungsgrad der elektrischen Wandler weiter zu erhöhen und den Leistungsverlust zu verringern.
2. Besondere Unfallrisiken
Zur Vermeidung einer generellen elektrischen Gefährdung sollte beim Montieren und bei späteren Wartungsarbeiten ein Trennschalter zwischen den PV-Strängen und dem elektrischen Wandler eingesetzt. Dieser verhindert beim Anschließen der Kabel an den Wandler einen Lichtbogen und kann den dauerhaften Betrieb des elektrischen Wandlers unterbrechen. Das Zusammenstecken der Module ist sicher, da die Stecker eigensicher ausgeführt sind, d. h. der spannungsführende Kontakt ist vor Berührung geschützt.
Dennoch kann es zu gefährlichen Situationen kommen.
Gefährdung bei der Montage
Größtes Risiko ist die Berührung der beiden abgeschnittenen Kabelenden von je einem Ende des zusammengeschalteten PV-Strangs, z. B. wenn beim Ziehen der Kabel beide Kabelenden in den Händen sind. Die Berührungsspannung beträgt dann ca. 1.000 Volt.
Warum passiert das in der Praxis?
PV-Module werden in der Regel dicht an dicht auf die Halteschienen am Dach aufgesetzt. Ein nachträgliches Verbinden ist ohne erneutes Anheben nicht mehr möglich. Am ersten Modul eines Stranges muss oft zu Beginn beim Aufsetzen bereits das Anschlusskabel angesteckt werden, die Anschlussstelle ist nach der Montage aller Module oft nicht mehr erreichbar. Daher wird meistens das Kabel von der Kabeltrommel auf die voraussichtliche Länge abgeschnitten, mit Stecker versehen und am PV-Modul angeschlossen. Die Kupferseele (Litze) ist dann an der Schnittstelle am anderen Ende des Kabels berührbar.
Am Ende des PV-Stranges wird am letzten Modul das zweite Kabel angeschlossen.
Besonders gefährlich wird es, wenn beide angeschlossenen Kabelenden, meist unter dem Dach, gleichzeitig zum DC-Trennschalter gezogen werden, um dann auf die genaue Länge abgeschnitten und mit Steckern versehen zu werden. Sollten dabei die Beschäftigten beide Kabelenden in den Händen haben, kommt es unweigerlich zu einer absolut lebensgefährlichen Körperdurchströmung/Stromschlag
Wesentlich sicherer ist es, wenn das erste gezogene Kabel sofort am Trennschalter vor dem Wandler angeschlossen wird.
Gefährdung bei Messungen
Bei der Abnahme der gesamten Anlage, bei Reparaturen oder Wartungsarbeiten müssen in der Regel auch Messungen an der (immer!) unter Spannung stehenden Anlage durchgeführt werden. Hier besteht also immer die Gefahr der Berührung spannungsführender Teile mit bis zu 1.000 Volt.
Diese Arbeiten dürfen wegen der hohen Gefährdung nur durch ausgebildete Elektrofachkräfte mit gesonderten Kenntnissen über Photovoltaikanlagen durchgeführt werden.