Normatives „Wirrwarr“

Spätestens mit dem Ablauf der Übergangsfrist der neuen DIN VDE 0100-712 am 08.04.2019 wurde insbesondere von den Herstellers und Interessensvertretern der Industrie propangiert, dass ab sofort bei allen neu errichteten PV-Anlagen der Einbau eines Überspannungsschutzes Pflicht wäre. Selbst unter Fachexperten wird auf die DIN VDE 0100-712 verwiesen, wenn es um den Einbau von Überspannungsschutzgeräten geht. Dabei ist sich die Normenwelt selbst nicht einige, was sie wo genau haben möchte und wo neben dem „Muss“ ein „Kann“, „Soll“ und insbesondere „Wenn“ steht.

In der neuen VDE 0100-712 gibt es die Aussage, dass die Entscheidung zur Verwendung von Überspannungs-Schutzeinrichtungen in PV-Systemen und deren Auswahl nach DIN EN 62305-3 Beiblatt 5 (VDE 0185-305-3 Beiblatt 5) erfolgt.

Die VDE 0185-305-3, Bbl. 5 behandelt den Schutz von PV-Systemen gegen schädliche Folgen durch Blitzschlag und Überspannung aus atmosphärischen Ursprungs. Zitat: „falls Schutzmaßnahmen gefordert sind oder errichtet werden sollen, werden Maßnahmen beschrieben, um die Sicherheit und Funktion sowie Verfügbarkeit der PV-Anlage zu erhalten“. „Sofern kein äußeres Blitzschutzsystem … vorhanden und auch nicht geplant ist, können die Auswirkungen von Überspannungen und die damit verbundenen wirtschaftlichen Schäden durch Überspannungsschutzgeräte (SPDs) … oder Schirmungsmaßnahmen … reduziert werden.“

Alleine hieraus lässt sich keine grundsätzliche Forderung nach einem Überspannungsschutz ableiten, sondern im Umkehrschluss nur, wenn ein Blitzschutzsystem vorhanden ist. Der Verweis aus der DIN VDE 0100-712 alleine geht also fehl!

Weiterhin führt die Blitzschutznorm aus:

Die Notwendigkeit von Überspannungsschutzmaßnahmen auf der Wechselstromseite des PV-Stromversorgungssystems entscheidet sich nach DIN VDE 0100-443. Ergibt sich deren Notwendigkeit, und soll insbesondere der Schutz der Wechselrichter sichergestellt werden, dann werden auch auf der DC-Seite Überspannungsschutzeinrichtungen benötigt. Sind Kommunikationskreise vorhanden, sollen diese ebenfalls geschützt werden.

Das ist jetzt bereits der zweite Querverweis zu einer anderen Norm.

Die DIN VDE 0100-443 behandelt den Schutz elektrischer Anlagen vor transienten Überspannungen infolge atmosphärischer Einflüsse über das Stromversorgungsnetz, einschl. direkter Blitzeinschläge in das Versorgungssystem und transiente Überspannungen infolge Schalthandlungen. Sie beinhaltet nicht den Schutz von transienten Überspannungen infolge direkter Blitzeinschläge in die bauliche Anlage oder neben der baulichen Anlage.

Weiterhin wird erwähnt: Der Schutz bei Überspannungen muss vorgesehen werden, wenn Folgen zu Erwarten sind auf:

a) Menschenleben, beispielsweise im Medizinbereich

b) Öffentliche Einrichtungen wie Leitwarten, Telefondienste

c) Gewerbe- und Industrieaktivitäten, beispielsweise Gewerbebetriebe, Hotels, landwirtschaftliche Betriebe

d) Ansammlungen von Personen, wie z.B. große Bürogebäude, Schulen, Universitäten

e) Einzelpersonen in Wohngebäuden und kleinen Büros wenn dort Betriebsmittel der Überspannungskategorie I + II errichtet sind

Die Nr. „e)“ ist seit 2016 neu dazugekommen. Die Übergangsfrist ist am Ende 2018 abgelaufen. Damit wird jetzt häufig ausgelegt, dass bei jedem Einfamilienhaus, auf dem eine PV-Anlage errichtet wird, ein Überspannungsschutz anzubringen ist.

Jetzt stellen sich bereits einige Fragen, welche sich ncith so einfach beantworten lassen können:

Wenn ein Überspannungsschaden die Elektronik eines Wechselrichters ausfallen lässt …

  • gibt es dann einen Zusammenbruch einer öffentlichen Einrichtung ?
  • haben wir dann einen Stillstand eines Gewerbebetriebes ?
  • gibt es eine Gefahr für Menschenleben ?
  • was ist, wenn der Wechselrichter z.B. außerhalb eines Wohngebäudes installiert ist?
  • wie sieht es bei Freifeldanlagen aus?

Etwas konkreter wird die DIN VDE 0100-443 aber zusätzlich in Anhang ZA. Dort steht, dass in allen anderen Fällen eine Risikoanalyse durchgeführt werden muss. Unterbleibt diese, ist ein Schutz bei transienter Überspannung vorzusehen.

Die Risikoanalyse im Anhang ZA berechnet sich im Ergebnis mit einem Risikolevel „CRL“ aus dem Produkt

  • eines Umweltfaktors (Lage der Anlage [Land / Stadt])
  • der Häufigkeit der Blitze gegen Erde sowie
  • der Längen der vor der Anlage befindlichen Netzleitungenm jen ach Form mit einem Faktor versehen auf max. 1 km Länge ab dem zu schützenden Gerät.Im Ergebnis wird dann bei einem  CRL von < 1000 ein Überspannungsschutz erforderlich.

Die VDE 0100-712 ergänzt nun im Anhang ZB, dass wenn ein Schutz durch transiente Überspannungen durch DIN VDE 0100-443 gefordert ist, ein solcher Schutz auch auf der Gleichspannungsseite der PV-Anlage angewendet werden muss.

Wenn VDE 0100-443 keinen Schutz fordert – dann ist für die Gleichstromseite ebenso eine Risikoanalyse durchzuführen („kritische Länge). Danach ist ein Überspannungsschutz auf der Gleichstromseite nicht erforderlich, wenn die maximale Länge zwischen dem Wechselrichter und den Anschlusspunkten der PV-Module der verschiedenen Stränge nicht größer ist, wie eine kritische Länge (Lkrit). Diese bestimmt sich aus einem anlagentypisierten Faktor und der Häufigkeit der Blitze gegen Erde pro Quadratkilometer am gegenständlichen Ort.

Zusammenfassend bedeutet dies im Ergebnis:
Überspannungsschutz AC-seitig über Risikoanalyse nach DIN VDE 0100-443 Anhang ZA berechnen. Wird dann ein Überspannungsschutz erforderlich, ist gleichzeitig auch auf der DC-Seite ein Überspannungsschutz einzubauen – und auf der Kommunikationsseite.

Ergibt sich aus Risikoanalyse DIN VDE 0100-443 kein Überspannungsschutz, dann ist DC-seitig eine Risikoanalyse nach DIN VDE 0100-712 Anhang ZB durchzuführen.

Zur normativen Übergangsfrist:

Die Übergangsfrist der DIN VDE 0100-443 endete Ende 2018.
Anwendungsbeginn der neuen Normausgabe der DIN VDE 0100-712 war der 01.10.2016. Die Übergangsfrist zur alten Ausgabe endete am 08.04.2019.
In der Regel sind elektrische Anlagen nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik zu installieren. Die a.a.R.d.T. gelten dann bereits mit Einführung der neuen Norm, spätestens jedoch dann, wenn die Ausführung innerhalb der Übergangsfrist und Abnahme nach der Übergangsfrist erfolgt.

Soweit PV-Anlagen bereits vor dem 08.04.2019 geplant und ausgeführt wurden und die Abnahme nach der Übergangsfrist erfolgt, hat die Ausführung nach der neuesten Norm zu erfolgen; d.h. nach Abnahme 08.04.2019 sind die neuesten normativen Forderungen der DIN VDE 0100-712 umzusetzen.