Brandschutz Photovoltaik: Risiken erkennen bevor es brennt

Eine PV-Anlage auf dem Dach ist eine dauerhaft unter Spannung stehende Gleichstromanlage – auch nachts, auch bei Bewölkung, solange Licht auf die Module fällt. Das macht Brandschutz zu einer ernsthaften Aufgabe. Lichtbogenentladungen an defekten Steckverbindungen, Hotspots durch geschädigte Solarzellen und überhitzte Kabel verursachen jedes Jahr Brände mit erheblichem Sachschaden. Dieser Ratgeber erklärt die häufigsten Ursachen, warum sie mit bloßem Auge kaum erkennbar sind – und wie Thermografie als präventives Instrument Brände verhindert, bevor sie entstehen.

PV-Brände: Zahlen und Ursachen

Die Zahl der durch PV-Anlagen verursachten oder mitverursachten Gebäudebrände steigt mit dem Bestand installierter Anlagen. Laut Auswertungen des VdS und von Feuerwehrverbänden entfallen auf PV-Anlagen schätzungsweise 2–4 % aller Dachbrände bei gewerblichen Gebäuden – eine Quote, die angesichts des wachsenden Anlagenbestands und steigender Systemleistungen weiter zunimmt.

Die häufigsten Brandursachen bei PV-Anlagen sind laut Schadenstatistiken: Lichtbogenentladungen an DC-Verbindungen (ca. 40 %), Überhitzung an Wechselrichtern und Stringboxen (ca. 25 %), Hotspots in Modulen mit kritischer Temperaturdifferenz (ca. 20 %) sowie externe Ursachen wie Blitzschlag oder Überspannung (ca. 15 %). Besonders gefährlich sind PV-Anlagen im Brandfall für Feuerwehreinsatzkräfte: DC-Leitungen stehen unter Sonneneinstrahlung dauerhaft unter Spannung und können nicht vollständig spannungsfrei geschaltet werden.

Lichtbogenentladungen – die unsichtbare Gefahr

Lichtbögen (Arc Faults) entstehen, wenn Gleichstrom durch eine Luftstrecke zwischen zwei Leitern fließt. Dies geschieht an gelockerten oder fehlerhaften MC4-Steckverbindungen, an beschädigten Kabeln mit Isolationsdefekten, an Klemmen mit unzureichendem Anzugsdrehmoment sowie an Korrosionsstellen in Anschlusskästen.

Die Besonderheit von DC-Lichtbögen im Vergleich zu AC-Lichtbögen: Gleichstrom hat keinen Nulldurchgang. Während ein Wechselstrom-Lichtbogen sich bei jedem Nulldurchgang selbst erlischt und dadurch begrenzbar ist, brennt ein DC-Lichtbogen kontinuierlich. Die dabei entstehenden Temperaturen übersteigen 3.000 °C – heiß genug, um Dämmstoffe, Holzkonstruktionen und Bitumenbahnen sofort zu entzünden.

Hotspots mit kritischer Temperaturdifferenz

Hotspots in Solarmodulen sind lokale Überhitzungen einzelner Zellen oder Zellbereiche, die entstehen, wenn diese Zellen mehr Energie in Wärme als in Strom umwandeln. Ursachen sind Verschattung, Mikrorisse, Zelldefekte oder Verunreinigungen. Hotspots mit einer Temperaturdifferenz von mehr als 30 K gegenüber der Modulumgebung gelten als kritisch und brandgefährlich.

Bei extremen Hotspots – Temperaturdifferenzen über 50–80 K – kann die lokale Modultemperatur Werte von 150–200 °C erreichen. Bei diesen Temperaturen beginnt die Einbettungsfolie (EVA) zu degradieren und kann sich entzünden. Der Brand breitet sich typischerweise langsam aus, weil die Modulfläche die Wärme zunächst ableitet – aber bei ungünstigen Bedingungen kann ein einzelner kritischer Hotspot innerhalb von Minuten zu einem Vollbrand führen.

Die Thermografie klassifiziert Hotspots nach IEC TS 62446-3 in Prioritätsstufen: Niedrig (ΔT 5–10 K), Mittel (ΔT 10–30 K), Hoch (ΔT 30–50 K) und Kritisch (ΔT > 50 K). Module der Kategorie Hoch und Kritisch sollten umgehend außer Betrieb genommen und ausgetauscht werden.

Überhitzte DC-Steckverbindungen

MC4-Steckverbindungen sind die am häufigsten eingesetzten DC-Verbinder in PV-Anlagen. Sie sind für Gleichströme bis 30 A bei korrekter Ausführung zuverlässig – aber sie sind empfindlich gegenüber falscher Montage. Häufige Fehler bei der Installation sind: nicht vollständig eingerastete Stecker, Verwendung von Steckern unterschiedlicher Hersteller (Inkompatibilität), zu weite Biegeradien der Kabel an den Steckern sowie fehlende oder unzureichende Zugentlastung.

Jeder dieser Fehler erhöht den Übergangswiderstand der Verbindung. Nach dem ohmschen Gesetz führt erhöhter Widerstand bei gleichem Strom zu mehr Wärmeentwicklung. Diese Wärme ist im Thermogramm sichtbar – als heller Punkt an der Steckverbindung, der sich deutlich von der Umgebungstemperatur unterscheidet. Bei der Handthermografie der BOS-Komponenten werden Anschlusskästen und alle zugänglichen Steckverbindungen geprüft.

Brandrisiko Wechselrichter und Anschlusskästen

Wechselrichter und DC-Anschlusskästen (Stringboxen) konzentrieren auf kleiner Fläche hohe elektrische Leistung. Überhitzungen entstehen durch fehlerhafte Kontaktierungen, überlastete Sicherungen, Kondensatoreinfälle (bei älteren Wechselrichtern nach 10+ Jahren) sowie unzureichende Belüftung bei nachträglicher Verkapselung.

Wechselrichter verfügen über interne Temperaturschutzabschaltungen – aber diese verhindern keinen Brand, wenn die Überhitzung nicht vom Wechselrichter selbst, sondern von externen Komponenten ausgeht. Die Handthermografie prüft alle Gehäuseoberflächen, Kabeleinführungen und Klemmleisten auf Temperaturanomalien. Auffälligkeiten über 60–70 °C an Verbindungsstellen sind Warnsignale, die unmittelbare Inspektion durch einen Elektrofachbetrieb erfordern.

Normen und Vorschriften zum Brandschutz bei PV

Für den Brandschutz von PV-Anlagen gelten mehrere Normen und Richtlinien parallel. Die VdS 3145 „Photovoltaik-Anlagen – Planung und Installation" ist die wichtigste Richtlinie der deutschen Versicherungswirtschaft und enthält spezifische Anforderungen an Brandschutzmaßnahmen, Leitungsführung und Prüfpflichten. Versicherungen, die sich auf VdS-Bedingungen beziehen, können bei Nichteinhaltung die Leistung kürzen.

Die DIN VDE 0100-712 regelt elektrische Anlagen in PV-Systemen und schreibt unter anderem Schutzmechanismen gegen Lichtbögen, Isolationsüberwachung sowie die Anforderungen an Trennmöglichkeiten vor. Die DGUV Vorschrift 3 verpflichtet Betreiber gewerblicher Anlagen zur wiederkehrenden Prüfung elektrischer Betriebsmittel durch eine Elektrofachkraft.

Die IEC TS 62446-3 – die Norm für thermografische Inspektion von PV-Anlagen – ist zwar keine Brandschutznorm im engeren Sinne, aber die methodische Grundlage für die Identifizierung aller wärmebezogenen Risiken. Ein normkonformer Thermografie-Bericht nach dieser Norm ist das belastbare Dokument für Versicherungen, Sachverständige und Behörden.

Thermografie als aktive Brandschutzmaßnahme

Die präventive Wirkung der Thermografie liegt in der zeitlichen Dimension: Thermografisch erkennbare Anomalien entstehen typischerweise Wochen bis Monate, bevor sie zu einem Brandrisiko werden. Ein beginnendes Lichtbogenrisiko an einer Steckverbindung zeigt sich zunächst als geringe Temperaturerhöhung von 10–15 K – lange bevor die Temperatur kritische Werte erreicht. Diese frühe Erkennbarkeit ist der entscheidende Vorteil gegenüber reaktiven Maßnahmen.

Die Drohnen-Thermografie erfasst alle Module und – in Kombination mit der Handthermografie der BOS-Komponenten im Komplett- oder Premium-Paket – alle elektrischen Verbindungen der Anlage. Das Ergebnis ist ein vollständiges thermisches Zustandsbild, das alle aktiven Wärmequellen identifiziert, klassifiziert und in einem Lageplan verortet. Betreiber erhalten damit eine priorisierte Maßnahmenliste, die klar angibt, welche Befunde sofortige Abschaltung erfordern, welche bei der nächsten Wartung behoben werden sollten und welche beobachtet werden.

Empfohlene Prüfintervalle nach VdS und IEC

Häufige Fragen