Die Wahrscheinlichkeit, dass Ihr Haus von einem Blitz getroffen wird, liegt statistisch gesehen bei 1:6 Millionen. Das klingt nicht nach sehr viel, ist allerdings viel höher als die Chance auf einen Sechser im Lotto (1:140 Millionen). Dazu kommt, dass jedes Jahr in Deutschland durchschnittlich 400.000 bis 500.000 Blitzeinschläge registriert werden. Deswegen ist ein Überspannungs- und Blitzschutz für Ihre PV-Anlage in jedem Fall empfehlenswert.
Wie werden Photovoltaikanlagen durch Blitz und Überspannung gefährdet?
Blitze und Überspannungen zählen zu den häufigsten Schadensursachen bei Photovoltaikanlagen und können erhebliche Reparaturkosten verursachen. Daten zeigen, dass Blitze und Überspannungen für rund 17 % der Schäden an PV-Anlagen verantwortlich sind. Der Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. (VDE) unterscheidet vier Arten des Blitzeinschlags, die jeweils unterschiedliche Auswirkungen auf eine PV-Anlage haben können:
Direkteinschlag
Ein Direkteinschlag ist sehr selten, doch er trifft direkt auf die Photovoltaikanlage ohne Umwege. Bei einem Direkteinschlag fließt kurzfristig extrem viel Strom in die Anlage, begleitet von einer sehr hohen elektrischen Spannung. Diese plötzliche Überlastung kann sowohl die Anlage als auch den Wechselrichter stark beschädigen. In extremen Fällen kann es zu Schäden und sogar zu einem Brand des Gebäudes kommen.
Indirekter Blitzeinschlag
Ein indirekter Blitzeinschlag betrifft nicht die Solaranlage selbst, sondern deren unmittelbare Umgebung. Durch den Blitzeinschlag und die nachfolgende Entladung können Blitzteilströme über elektrische Versorgungsleitungen in das PV-System gelangen. Dies kann zu Überspannungsschäden an der Photovoltaikanlage und anderen elektrischen Komponenten führen.
Naheinschlag
Ein Naheinschlag erfolgt, wenn ein Blitz in einem Umkreis von bis zu 500 Metern zur Photovoltaikanlage einschlägt. Trotz dieser Entfernung können die magnetischen Felder, die durch den Blitzeinschlag erzeugt werden, zu einer Überspannung führen. Diese Überspannung kann sowohl die PV-Anlage als auch elektrische Geräte im Haushalt beschädigen.
Ferneinschlag
Ein Ferneinschlag findet in einer Entfernung von mehr als 1.000 Metern zur Anlage statt. Solche Blitzeinschläge verursachen in der Regel keine Schäden an einer Photovoltaikanlage, da die Entfernung groß genug ist, um die Auswirkungen zu minimieren.
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Wie werden Photovoltaik-Anlagen vor Blitz und Überspannung geschützt?
Den Empfehlungen des VDE folgend umfasst der Blitzschutz für Photovoltaikanlagen verschiedene Maßnahmen. Vor der Installation möglicher Gegenmaßnahmen muss zunächst festgestellt werden, ob das Gebäude bereits über ein Blitzschutzsystem verfügt. Ist dies der Fall, darf sich dieser Schutz nicht(!) durch die Installation der PV-Anlage verschlechtern. Falls kein Blitzschutz vorhanden ist, obliegt es den Eigentümer*innen, ob und welche Schutzmaßnahmen ergriffen werden sollen.
Vereinfacht lässt sich der Blitzschutz für Solaranlagen in zwei Kategorien einteilen: den äußeren Blitzschutz sowie den inneren Blitzschutz.
Äußerer Blitzschutz für PV-Anlagen
Der äußere Blitzschutz, auch bekannt als äußere Blitzschutzanlage, hat die Aufgabe, einen direkten Blitzschlag auf die PV-Anlage zu verhindern. Dies wird in der Regel durch den Einsatz von Blitzableitern erreicht, die die Blitzenergie sicher ableiten und so Schäden an den Solarmodulen, Wechselrichtern und anderen Komponenten der Anlage verhindern.
Ein klassisches Beispiel für einen äußeren Blitzschutz ist der Blitzableiter. Er bietet dem Blitz ein alternatives Einschlagsziel und verhindert so den direkten Blitzeinschlag in die PV-Anlage. Eine geerdete Metallstange leitet den Blitz über eine Leitung an der Hauswand in die Erde ab.
Moderne äußere Blitzschutzsysteme nutzen Fangstangen, die über Solarmodule und Dachfläche hinausragen, um Blitze abzuleiten. Dabei muss ein vorgeschriebener Abstand zwischen den Modulen und Fangstangen eingehalten werden. Kann dieser Abstand nicht eingehalten werden, wird die PV-Anlage in den Blitzschutz integriert, um Blitze kontrolliert durch das Gebäude zu leiten. Der Blitzstrom wird über Ableitungen sicher ins Erdreich geführt. Es ist wichtig, dass keine Kamine oder Vorsprünge den Schutzbereich beeinträchtigen. Qualifizierte Fachbetriebe oder Blitzschutz-Spezialist*innen bestimmen den genauen Schutzbereich.
Blitze und Überspannungen können PV-Anlagen erheblichen Schaden zufügen.
Innerer Blitzschutz für PV-Anlagen
Der innere Blitzschutz konzentriert sich auf den Schutz vor Blitzeinschlägen in der Umgebung der Anlage. Das Herzstück bildet das Überspannungsschutzgerät (SPD, Surge Protective Device), das empfindliche Elektronik vor Schäden bewahrt. SPD-Geräte sind in die elektrische Verkabelung der PV-Anlage integriert, typischerweise in der Nähe des Wechselrichters. Sie sind darauf ausgelegt, Überspannungen, die während eines Blitzschlags auftreten können, abzuleiten. Grundsätzlich lässt sich zwischen AC- und DC-Überspannungsschutz unterscheiden. Werden Blitzschutzmaßnahmen auf der Wechselstromseite (AC-Seite) der PV-Stromversorgung vorgenommen, ist in der Regel auch ein Blitzschutz auf der Gleichstromseite (DC-Seite) zum Schutz des Wechselrichters notwendig.
Schlägt ein Blitz in der Nähe einer PV-Anlage ein, kann dies zu einem Anstieg der elektrischen Spannung führen. Die SPDs erkennen diese erhöhte Spannung und leiten sie sicher ab, indem sie den Überschussstrom in den Boden oder die Erdungsanlage ableiten. So wird beispielsweise der Wechselrichter, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, als eine entscheidende Komponente in einer PV-Anlage geschützt.
Der innere Blitzschutz schützt Wechselrichter und andere elektronische Bauteile vor schädlichen Überspannungen und verhindert dadurch teure Reparaturen oder Ausfälle der PV-Anlage. Um sicherzustellen, dass die SPDs ordnungsgemäß funktionieren, sollten sie regelmäßig gewartet und überprüft werden. Bei Bedarf müssen sie ausgetauscht werden, um ihre Wirksamkeit zu gewährleisten.
Potentialausgleich
Eine weitere Schutzmaßnahme ist der Potentialausgleich. Er sorgt dafür, dass alle Komponenten das gleiche elektrische Potential haben und Spannungsunterschiede vermieden werden. Nach DIN-Norm sind alle geerdeten Gebäudeteile, einschließlich elektrisch leitender Konstruktionen wie Wasserleitungen, aber eben auch das Montagegestell oder die Unterkonstruktion der PV-Anlage, über Potentialausgleichskabel mit einer Haupterdungsschiene verbunden. Im Normalbetrieb ist der Erdungswiderstand sehr hoch, sodass kaum Strom ungewollt abfließt. Bei Überspannungen in Folge eines Blitzeinschlags werden die Induktionsströme sicher in die Erde abgeleitet und die hohe Spannung fällt am Erdungswiderstand ab.
PV-Blitzschutz-Pflicht: Gesetzliche Vorgaben und Vorschriften
Bei der Beantwortung der Frage, ob ein Blitzschutz für PV-Anlagen in Deutschland Pflicht ist, müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden.
Allgemeine gesetzliche Vorgaben für Blitzschutz
Folgende Gebäude müssen immer – auch ohne Solar- bzw. PV-Anlage – über einen Blitzschutz verfügen:
• Häuser, die höher als 20 Meter sind.
• Freistehende Häuser auf einer Bergkuppe.
• Ältere Gebäude mit Holzdach, Reetdach oder Strohdach.
• Öffentliche Gebäude, in denen sich viele Menschen aufhalten, beispielsweise Krankenhäuser.
PV-Überspannungsschutz: Pflicht seit 2018
Der innere Blitzschutz, der sogenannte PV-Überspannungsschutz, ist seit 2018 bei der Errichtung einer Photovoltaikanlage Pflicht (DIN VDE 0100-443 und -534). Diese Regelung gilt sowohl für klassische Aufdachanlagen als auch für Solardachziegellösungen. Der Überspannungsschutz verhindert Schäden an Kabelinstallationen und daran angeschlossenen Geräten, die durch die hohen Spannungen infolge eines Blitzeinschlags entstehen können.
Der PV-Überspannungsschutz kann entweder als Teil einer Blitzschutzanlage installiert werden oder als eigenständiges System. Wer plant, eine Solaranlage zu kaufen oder zu mieten, sollte darauf achten, dass ein entsprechender Blitzschutz bzw. PV-Überspannungsschutz im Angebot enthalten ist. Wird eine vor 2018 errichtete Anlage verändert oder erweitert, muss der Überspannungsschutz verpflichtend nachgerüstet werden.
Beim Einbau einer PV-Anlage sollte der richtige Blitzschutz gleich mitgeplant werden.
Was kostet ein Blitzschutz für eine PV-Anlage?
Die Kosten für einen Blitzschutz bei einer Photovoltaikanlage können stark variieren und hängen von verschiedenen Faktoren ab. Diese „Blitzschutz-PV-Anlage-Kosten“ richten sich immer nach der spezifischen Situation des jeweiligen Gebäudes. Einflussfaktoren sind unter anderem:
• Die Art, Größe und Lage des Gebäudes.
• Die Art der elektrischen Anlage und bereits vorhandene Vorinstallationen.
• Eventuell notwendige Anpassungen und Modernisierungen vorhandener Installationen, insbesondere bei veralteter Technik.
• Die Materialkosten.
• Die Kosten für Einbau und Montage.
PV-Anlage in bestehenden Blitzschutz einbinden
Soll eine PV-Anlage in ein bestehendes Blitzschutzsystem eines Einfamilienhauses integriert werden, liegen die Kosten für den Blitzschutz der Photovoltaikanlage durchschnittlich zwischen 300 und 500 Euro. Wenn die vorhandene Technik veraltet ist oder Anpassungen an der elektrischen Anlage erforderlich sind, können zusätzliche Kosten anfallen.
Neuen Blitzschutz für PV-Anlage errichten
Die Errichtung eines komplett neuen Blitzschutzsystems, das sowohl den äußeren als auch den inneren Blitzschutz umfasst, ist teurer als die Erweiterung eines bestehenden Systems. Die Neuinstallation kostet ungefähr:
• Innerer Blitzschutz: 600 bis 1.600 Euro
• Äußerer Blitzschutz: 1.000 bis 3.000 Euro
• Potentialausgleich und Erdungseinrichtung: 500 bis 4.500 Euro
• Gesamtkosten Blitzschutz Photovoltaik: 2.100 bis 9.100 Euro
Trotz der möglicherweise hohen Aufwendungen für den Einbau bietet ein ausgereiftes Schutzkonzept viele Vorteile. Es kann im Notfall Kosten und Ausfallzeiten sparen und vermittelt Hausbesitzer*innen ein Gefühl der Sicherheit.
Darüber hinaus kann es vorkommen, dass entsprechende Schutzmaßnahmen von der Versicherung vorgeschrieben sind, um im Bedarfsfall tatsächlich Anspruch auf den vollen Versicherungsschutz zu haben. Achtung: Die installierende Person oder Firma muss über die erforderlichen Qualifikationen verfügen. Eine unsachgemäße Installation eines PV-Blitzschutzes kann nicht nur das Risiko für Schäden erhöhen, sondern im schlimmsten Fall auch den Anspruch auf Versicherungsleistungen zunichtemachen.
Fazit
Auch wenn es keine allgemeine Pflicht für einen Blitzschutz bei kleineren Photovoltaikanlagen gibt, sind die Kosten dafür in Relation zur Investition in die Anlage und den möglichen Folgekosten nach einem Blitzeinschlag relativ niedrig. Ein effektiver Blitzschutz schützt nicht nur die PV-Anlage selbst, sondern auch die gesamte elektrische Infrastruktur des Hauses und kann so teure Reparaturen und Ausfallzeiten vermeiden.
Übrigens: Um den Ausbau der Solarenergie zu fördern, hat die Bundesregierung im April 2024 mehrere Erleichterungen für den Bau und Betrieb von Photovoltaikanlagen beschlossen. Hier erfahren Sie mehr über das „Solarpaket 1“.