Blitzschutzsysteme für Solarkraftwerke aus Sicht von Versicherungen und Banken

Heutzutage sind insbesondere bei Energieinvestitionen, vor allem im Solarsektor, die von Banken angebotenen Kreditmöglichkeiten für Investoren äußerst attraktiv. Mit einer Anzahlung von 20 %–30 % können Finanzierungsquellen für unsere Solarfeldinvestitionen gefunden werden, und mit der erzeugten Energie erhält die Bank ihre Rückzahlungen anteilig aus den Stromerzeugungsabrechnungen. Somit entsteht aus Sicht der Bank eine garantierte Rückzahlung und aus Sicht des Investors eine Investition, die sich innerhalb von 6–7 Jahren selbst amortisiert. Nach Abschluss der Anlage wird diese sowohl von der Bank als auch vom Investor anhand mehrerer Policenbeispiele gegen Risiken versichert. In diesem Artikel möchten wir die aus Sicht von Banken und Versicherungsgesellschaften erkannten Risiken im Zusammenhang mit Blitz- und plötzlichen Überspannungen im Bereich der Erdungssysteme erläutern.

Als Blitzschutz-Zentrum bieten wir zu diesem Thema Beratungsleistungen für viele Versicherungsgesellschaften und Banken an. Um jedoch auch nicht direkt erreichbare Stellen zu informieren, haben wir diesen Inhalt veröffentlicht. Für Fragen und technischen Support können Sie uns jederzeit kontaktieren.

Bei Solarinvestitionen bemühen wir uns bei jeder Gelegenheit, fehlerhafte und unzureichende Anwendungen gegen plötzliche Überspannungsimpulse im Rahmen von Normen und ingenieurtechnischen Berechnungen aufzuzeigen. Diese Risiken können große Probleme für kreditgebende Banken, für Versicherungsgesellschaften, die Schäden abdecken sollen, und vor allem für Investoren mit dem Ziel nachhaltiger Erträge verursachen. Niemand kann garantieren, dass eine Anlage, die für 20 Jahre Betrieb geplant ist, sich innerhalb von 7 Jahren amortisiert und sich während dieser gesamten Zeit im Freiland befindet, nicht von einem Blitz getroffen oder von netzbedingten Überspannungen beeinflusst wird. Betrachtet man die Risikokarte der Türkei, so sind die Regionen mit intensiven Solarinvestitionen leider auch hinsichtlich Blitzschlag sehr exponiert. Fehlerhafte Anwendungen bereiten uns im Hinblick auf zukünftige Prozesse große Sorgen. Darüber hinaus können elektrische Impulse und Kopplungseffekte überall im Land jederzeit auftreten. Um den Kopplungseffekt näher zu erläutern: Ein Blitzschlag, der nicht direkt auf unsere Anlage trifft, sondern in großer Entfernung einschlägt, kann aufgrund unterschiedlicher spezifischer Bodenwiderstände in Richtung unserer Anlage gelenkt werden. Insbesondere im offenen Gelände begegnen wir sehr häufig Kopplungseffekten. All diese Risiken führen zu elektrischen Schäden an unseren Investitionen, häufigen Produktionsunterbrechungen, dem Austausch von Anlagenteilen und vor allem zu Zeitverlusten. Selbstverständlich stehen auch Banken und Versicherungsgesellschaften, die die finanzielle Verantwortung übernehmen, vor einem schwierigen Prozess.

Betrachtet man die Risikokarte der Türkei, so sind die Regionen mit intensiven Solarinvestitionen leider besonders blitzgefährdet.

Wie sollte also in PV-Projekten ein korrektes Schutzsystem umgesetzt werden? Worauf sollten Versicherungen und Investoren bei den von ihnen unterstützten Projekten achten? Die relevanten Normen und Standards sind hierbei eindeutig. Zunächst müssen alle Berechnungen und Entwürfe gemäß IEC 62305, IEC 50164 und IEC 61643 durchgeführt werden. Es handelt sich um eine Investition mit einer Laufzeit von 20 Jahren, die auch elektrisch stabil bleiben soll. Der erste Schritt besteht darin, das Risiko der KORROSION zu minimieren und das Erdungskonzept äußerst sorgfältig zu planen. Dieser erste Schritt stellt zugleich die Beständigkeit des äußeren Blitzschutzsystems sicher. Die bei der Erdung verwendeten Materialien müssen der IEC-50164-Zertifizierung entsprechen und korrosionsbeständige Eigenschaften aufweisen. Korrosion verhindert eine stabile Widerstandslage und führt dazu, dass das durch die Erdung bereitgestellte EQUI-POTENZIALSYSTEM aufgehoben wird und Stromflüsse entstehen können. Nach Auswahl und Installation der Erdungskomponenten muss im gesamten Werk ein durchgängiger Potentialausgleich sichergestellt werden. Dies ist der effektivste Weg, um plötzliche Überstromflüsse zu verhindern. An allen Punkten der Anlage – Zäune, äußerer Blitzschutz, Tischfüße, Transformatoren usw. – darf die Widerstandsdifferenz 0,2 Ohm nicht überschreiten. Um dies zu gewährleisten, sind fundierte ingenieurtechnische Arbeiten erforderlich.

Zum Schutz von Solar-(PV-)Kraftwerken müssen unbedingt äußere Blitzschutzsysteme eingesetzt werden.

Im Rahmen der IEC-62305-Normen empfehlen wir den Einsatz von klassischen Blitzableitern bei Solarinvestitionen nicht. Kurz erklärt liegt der Grund darin, dass ionisierende Systeme im offenen Gelände von gewitterbildenden Cumulonimbus-Wolken bevorzugt werden können. Wir bevorzugen Systeme, die nur dann aktiv werden, wenn tatsächlich ein Blitz auf die Anlage trifft. Teilweise Faraday-Konzepte mit nicht-ionisierenden Fangstangen nach der Rollkugel-Methode stellen für Solarkraftwerke die optimale Schutzlösung dar. Anstelle von Blitzableitern empfehlen wir dringend Schutzmaßnahmen rund um die Anlage mit langen Fangstangen unter Berücksichtigung des S-Schutzabstands, um Versicherungs- und Bankrisiken zu minimieren. Dieser Aspekt sollte bei der Versicherung von Solarinvestitionen unbedingt berücksichtigt werden. Äußere Blitzschutzsysteme müssen zudem über dämpfende Spark-Gap-Überspannungsableiter in den Potentialausgleich eingebunden werden. Allerdings schützt ein äußeres Blitzschutzsystem lediglich vor den physikalischen Auswirkungen des Blitzes, indem es den direkten Einschlag aufnimmt und zur Erde ableitet. Einen elektrischen Schutz bietet es jedoch nicht. Dies ist eines der häufigsten Probleme, die wir aufgrund mangelnder Information beobachten. Viele Anlagen werden von EPC-Firmen ausschließlich mit Blitzableitern ausgestattet, und die Zahl der Schadensmeldungen steigt kontinuierlich. Um sich gegen elektrische Auswirkungen zu schützen, ist der Einsatz von Überspannungsableitern auf DC- (Wechselrichterschutz), AC- und Datenleitungen erforderlich.

Dieser Punkt ist auch entscheidend, um die oben erläuterten Kopplungseffekte zu verhindern. Bei der Auswahl von Überspannungsableitern sollten jedoch B+C-Klasse-Produkte mit 10/350-ms-Charakteristik und wartungsfreier (VG-)Technologie bevorzugt werden. Versicherungsgesellschaften sollten diesen Punkt bei der Absicherung von Wechselrichtern besonders beachten. Zwar werden einige Wechselrichter mit integrierten Überspannungsableitern verkauft, diese enthalten jedoch meist nur Produkte der Klasse C. Produkte der Klasse C bieten keinen Schutz vor Blitzschlägen. Auch in Projekten mit Combiner-Boxen sollten DC-AG-Überspannungsableiter der Klasse B+C eingesetzt werden. Das Überspannungsableiter-System kann nachträglich über eine externe Anschlussdose in das System integriert werden.