Instandhaltung von PV-Anlagen

Für den wirtschaftlichen Anlagenbetrieb und zum Erhalt der Betriebssicherheit müssen Photovoltaik-(PV)-Anlagen regelmäßig Instand gehalten werden. Die notwendigen und sinnvollen Maßnahmen zur Instandhaltung werden im Folgenden beschrieben.

Nach VDE 0105-100 müssen elektrische Anlagen in geeigneten Zeitabständen geprüft werden. Durch die wiederkehrende Prüfung sollen Mängel aufgedeckt werden, die nach der Inbetriebnahme aufgetreten sind und den Betrieb behindern oder Gefährdungen hervorrufen können.

Die Notwendigkeit der regelmäßigen Prüfung von PV-Anlagen ergibt sich auch schon aus den Betriebsbedingungen, denen sie regelmäßig ausgesetzt sind: Sie unterliegen wie jede elektrische Anlage einem Alterungsprozess und sind zudem ständig Witterungseinflüssen ausgesetzt. Man muss also davon ausgehen, dass sich die Anlagenperformance über die Betriebsdauer verschlechtert und einzelne Komponenten im Betrieb beschädigt werden oder ausfallen können.

Grundsätzlich muss zwischen ertragsrelevanten und sicherheitsrelevanten Schäden differenziert werden. Ausschließlich ertragsrelevante Fehler an der Anlage können nach ausschließlich kaufmännischen Entscheidungskriterien behoben werden (z. B. Ausfall eines Wechselrichters). Sicherheitsrelevante Fehler müssen unabhängig von wirtschaftlichen Gesichtspunkten immer instandgesetzt werden.

Empfehlenswerter Prüfumfang: von Muss bis Soll(te)

Der Prüfumfang für die elektrischen Anlagenkomponenten ist in den Richtlinien VDE 0100-600 und VDE 0126-23-1 beschrieben. Darüber hinaus ist es empfehlenswert, weitere Punkte wie die Standsicherheit der Anlage und den Zustand des Daches regelmäßig zu überprüfen.

Mit der Prüfung nach VDE 0126-23-1 soll nachgewiesen werden, dass die Anlage fachgerecht aufgebaut ist und sich in einem betriebssicheren Zustand befindet.

Die Prüfung erfolgt in zwei Stufen:

1. Besichtigen;
2. Erproben.

Beim Besichtigen soll unter anderem nachgewiesen werden, dass

• die verbauten Komponenten für den Einsatzzweck geeignet sind;die verwendeten Komponenten den zu erwartenden äußeren Einflüssen standhalten
• der Schutz gegen elektrischen Schlag eingehalten wird (Schutzklasse II);
• das Erdungssystem fachgerecht aufgebaut wurde;
• die Isolationswiderstände überwacht werden (in der Regel durch den Wechselrichter);
• parallel verschaltet Stränge gegenüber Strom geschützt sind;
• die Anlagen gegen Überspannung geschützt sind;
• die Betriebsparameter des Wechselrichters entsprechend den örtlichen technischen Anschlussbedingungen programmiert sind;
• Fehlerstrom-Schutzschalter (RCDs) funktionieren;
• die verwendeten Komponenten ausreichend und fachgerecht beschriftet worden und zuzuordnen sind;
• Vor-Ort-Dokumentationsunterlagen vorliegen, insbesondere ein Stromlaufplan.

Beim Erproben werden die Funktion der Anlage überprüft und die elektrischen Parameter gemessen. Dies sind im Wesentlichen:

• Prüfung der Durchgängigkeit von Schutzleiter;
• Messung von Leerlaufspannung, Kurzschlussstrom und Isolationswiderstand;
• Funktionsprüfungen.

Bei Bedarf können zusätzliche Messungen und Prüfungen durchgeführt werden, um den Anlagenzustand zu ermitteln oder festgestellte Fehler einzugrenzen. Bewährt haben sich in diesem Zusammenhang die Thermographie und die Kennlinienmessung.

Standsicherheit: Halten und Ableiten

Die Standsicherheit einer Anlage ist Voraussetzung für den sicheren Anlagenbetrieb. Bei den in letzter Zeit häufig aufgetretenen Stürmen wurden diverse PV-Anlagen beschädigt. In einem Beispiel wurde eine PV-Anlage in zwei Teilanlagen auf einem Flachdach errichtet. Die eine Teilanlage hat den Sturm am Anlagenstandort unbeschadet überstanden, während die andere Teilanlage vollständig vom Dach gerissen wurde.

Ursache für den Schaden war eine fehlerhafte Auslegung der Systemstatik. Bei der Berechnung der Systemstatik wurden falsche Umgebungsbedingungen zugrunde gelegt. Zudem wurden beim Aufbau der Module die erforderlichen Randabstände nicht eingehalten. Die Module lagen daher nicht im Innenbereich des Daches, sondern in den Rand- und Eckbereichen, in denen höhere Windlasten anzusetzen sind.

Um Standsicherheit zu erreichen, muss einerseits der PV-Generator auf dem Dach standsicher sein, andererseits muss auch das Dach selbst über ausreichende Traglastreserven verfügen.

Die auf die PV-Anlage wirkenden Kräfte müssen in die tragende Gebäudestruktur abgeleitet werden. Dazu ist es wichtig, den Dachaufbau zu kennen und die Krafteinleitung ins Dach zu planen. Insbesondere bei Gebäuden mit Aufsparrendämmung sind die verwendeten Befestigungsmittel und die sichere Einleitung der Kräfte ins Dach besonders zu prüfen.

Auch auf Dächern mit Aufsparrendämmung müssen die Befestigungsschrauben bis in den Sparren reichen, sofern die Krafteinleitung in die Konterlattung nicht nachgewiesen wurde. Die erforderliche Schraubenlänge ergibt sich aus den folgenden Teilwerten:

• Dicke der Fußplatte des Dachhakens;
• Dicke der Konterlattung;
• Dicke der Zusatzmaßnahme (Schalung, Unterdach);
• Dicke der Dämmung;
• Mindesteinschraubtiefe der Schrauben.

Schraubenlängen von 40 cm und mehr sind bei der Befestigung von PV-Anlagen auf Dächern mit Aufsparrendämmung nicht ungewöhnlich.

Empfindliche Schnittstelle Dach

Wenn die PV-Anlage auf dem Dach installiert ist, hat die Schnittstelle zwischen Dach und PV-Anlage besondere Bedeutung. Das Dach ist Teil der Gebäudehülle, an die hohe bauphysikalische Anforderungen gestellt werden. Bei der Montage einer PV-Anlage findet ein Eingriff in die Gebäudehülle statt, wobei die Gebäudehülle in ihrer Funktion möglicherweise eingeschränkt wird (z. B. Regensicherheit).

Bei der regelmäßigen Prüfung muss der Zustand und die Funktion der Gebäudehülle an den Schnittstellen zur PV-Anlage überprüft werden. Bei Dachdeckungen betrifft dies insbesondere die Montage der Dachhaken, die Leitungsführung durch Funktionsschichten (Dampfsperre) oder die Ausführung der Zusatzmaßnahme (Unterdach).

Insbesondere bei Montagesystemen mit Dachhaken treten häufig Schäden an der Dachdeckung auf, zum Beispiel durch Schneelasten oder Sturm. Durch diese Schäden kann dann Wasser in das Dach eindringen und erhebliche Folgeschäden am Dach verursachen. Aus diesem Grund ist auch die zweite wasserführende Ebene (Unterdach) in die Prüfung einzubeziehen.

Bei der Verwendung von Dachhaken ist daher zwingend darauf zu achten, dass die Dachhaken auch bei maximaler Last nicht auf den Dachziegeln aufliegen. Die Montage von Blechziegeln unter den Haken ist in jedem Fall zu empfehlen.

Auch die Kabeleinführung spielt bei der wiederkehrenden Prüfung eine wesentliche Rolle. Insbesondere die Durchdringung der Dampfsperre muss kritisch geprüft werden. Bei fehlender Abdichtung der Dampfsperre strömt vor allem in der kalten Jahreszeit warme Raumluft von Innen in die Dämmung, wo das enthaltene Wasser auskondensiert. Dies führt zu schleichenden Feuchteschäden und Schimmelbildung, wodurch Dächer bereits nach wenigen Jahren zerstört werden können.

Bei den Dachhaken ist darauf zu achten, dass die Befestigungsmittel für den konkreten Anwendungsfall geeignet und fachgerecht verankert wurden, so dass die auf die Module wirkenden Kräfte in die tragenden Komponenten des Daches (im Regelfall die Sparren) abgeleitet werden können. Insbesondere bei Dächern mit Aufsparrendämmungen werden häufig zu kurze Befestigungsschrauben verwendet, sodass die PV-Anlage nur in der Konterlattung bzw. in der Dämmung verankert ist. Diese Anlagen sind im Regelfall nicht standsicher.

Vorteile der regelmäßigen Prüfung

Der Hauptvorteil einer regelmäßigen Anlagenprüfung besteht in der Sicherstellung zuverlässiger Anlagenerträge. Ertragsverluste, egal ob durch äußere Einflüsse oder durch innere Fehler verursacht, werden früh erkannt, so dass erforderliche Maßnahmen zügig ergriffen werden können.

Einige Fehler, z. B. PID an Modulen, können im Frühstadium mit geringem Aufwand geheilt werden, ohne dass Module ausgetauscht werden müssen. Auch die Gefahr von Folgeschäden (z. B. Brände durch überhitzte Kabelverbindungen) wird reduziert.

Im Schadensfall wird die Verantwortung für den Schaden und für etwaige Folgeschäden üblicherweise entweder dem Errichter/Instandhalter oder dem Betreiber zugeordnet. Wurde keine Instandhaltung durchgeführt, verbleibt die gesamte Verantwortung beim Anlagenbetreiber.

Im Versicherungsfall prüfen Versicherungen, ob der Betreiber einer Anlage Obliegenheitspflichten verletzt hat. Zu diesen Obliegenheitspflichten zählt unter anderem die regelmäßige Instandhaltung der Anlage. Sofern ein Schaden auf unzureichende Instandhaltung zurückzuführen ist, prüfen Versicherungen ihre Regulierungspflicht. Wird z. B. der Stillstand eines Wechselrichters erst nach mehreren Wochen bemerkt, obwohl die tägliche Betriebskontrolle obligatorisch ist, begrenzt die Versicherung die Zahlung des Ertragsverlustes auf wenige Tage. Die Erstattung von Ertragsverlusten durch Versicherungen ist generell zeitlich begrenzt, in der Regel auf sechs Monate. Wird der versicherte Schaden nicht innerhalb dieser Frist behoben, endet der Anspruch auf Ausgleich der Ertragsverluste nach diesem Zeitraum, der Anlagenbetreiber erhält keine weiteren Ausgleichszahlungen.

Prüfen sollte selbstverständlich sein

Grundsätzlich ist jedem Anlagenbetreiber die regelmäßige Prüfung der Anlage zu empfehlen, unabhängig von der Anlagenleistung. Bei kleineren Anlagen, z. B. auf Einfamilienhäusern, die vom Betreiber im Alltag regelmäßig besichtigt werden können, ist ein anderer Prüfaufwand erforderlich als bei großen Freiflächenanlagen oder bei Anlagen auf landwirtschaftlichen Gebäuden. Der Prüfumfang sollte daher immer vom Installateur bzw. vom Prüfer für den Einzelfall ermittelt und festgelegt werden. Eine vollständige und übersichtliche Anlagendokumentation erleichtern die Prüfung indes deutlich.

Der hier abgedruckte Bericht stellt einen Ausschnitt dar. Den vollständigen Bericht lesen Sie unter www.ikz-select.de. Weitere Themen hier: Blitzschutz, Brandschutz, Exkurs Sandwich-Elemente, Exkurs Flachdächer, Prüffristen, Prüfung nach DGUV 3.

Autor: Jochen Kirch ist von der IHK für München und Oberbayern öffentlich bestellter und vereidigter Photovoltaik-Sachverständiger