Solarkollektoren als Brandursachen
Brände an thermischen Solaranlagen
Kaum jemand rechnet damit, dass in Solarkollektoren ein Brand ausbrechen kann. Sieht man sich jedoch das Problem genauer an, gibt es dafür eine relative einfache Erklärung.
Auf immer mehr deutschen Dächern finden sich neben Photovoltaikmodulen, die der Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie dienen, auch Solarkollektoren, welche die Sonnenenergie in nutzbare Wärmeenergie umwandeln. Dass es vereinzelt zu einer Brandinitiierung in oder an Photovoltaikanlagen kommen kann, ist ein bekanntes Phänomen und wird in Fachkreisen viel diskutiert.
Auch sind hier schon einige Rückrufaktionen bekannt geworden. Dass es aber auch in Solarkollektoren zu einer Brandentstehung kommen kann, erscheint auf den ersten Blick etwas überraschend. Bei intensiver Betrachtung dieser Problematik findet sich aber, wie nachstehend dargestellt, eine relative einfache Erklärung. Es ist daher nicht überraschend, dass durch verschiedene Gutachter des Institutes für Schadenverhütung und Schadenforschung der öffentlichen Versicherer e.V. (abgekürzt IFS) zwischenzeitlich mehrere Brandschäden untersucht wurden, die eindeutig in den Kollektoren von thermischen Solaranlagen entstanden sind.
Allgemeine Informationen zu Solaranlagen
Marktdaten
In Deutschland waren Ende 2017 etwa 2,32 Millionen thermische Solaranlagen – auch Solarthermieanlagen oder Solar-Wärmeanlagen genannt – mit einer Kollektorfläche von 20,6 Millionen Quadratmetern installiert (Quelle: BSW-Solar, BDH, Stand 1/2018)
(Abb. 1 bzw. Titelbild)
In solarthermischen Anlagen wird eingestrahlte Sonnenenergie in nutzbare thermische (Wärme-) Energie umgewandelt. Die durchschnittliche Wärmeeinstrahlung auf der Erde beträgt in Abhängigkeit von der geografischen Lage und der Witterung über einen 24-Stunden-Rhythmus 165W/m2. In Europa ist bei Sonnenschein in Abhängigkeit vom Sonnenstand und der Jahreszeit mit einer Energieeinstrahlung von 200 bis 1000 W/m2 zu rechnen. Insgesamt erreicht die Menge der auf der Erde auftreffenden Sonnenenergie einen Wert, der mehr als zehntausendmal größer als der aktuelle Energiebedarf der Menschheit ist.
Solarthermieanlagen dienen der Trinkwassererwärmung und ggf. der Heizungsunterstützung. Es ist zu erwarten, dass die Anzahl der installierten thermischen Solaranlagen und damit auch die Größe der Kollektorflächen in den nächsten Jahren noch deutlich gesteigert werden. Hintergrund dieser Erwartung sind unter anderen die kontinuierlich steigenden Energiepreise und die im Jahr 2007 von der Bundesregierung beschlossenen Klimaschutzziele mit den daraus resultierenden verschärften Anforderungen der Energieeinsparverordnung. In den Klimaschutzzielen wurden eine Senkung des CO2-Ausstoßes in Deutschland bis zum Jahr 2020 um 40 % und ein Umstieg auf erneuerbare Wärmeenergiequellen gesetzlich festgeschrieben. Für Neubauten und grundlegend sanierte Bestandsbauten müssen aktuell 15 % der Heizenergie aus erneuerbaren Energiequellen stammen. Realisiert wird dieses in der Regel durch die Installation einer thermischen Solaranlage zur Warmwasserbereitung oder bei deutlicher Übererfüllung der gesetzlich vorgeschriebenen Mindestanforderungen auch in Kombination mit einer Heizungsunterstützu
Aufbau und Funktion von Solaranlagen
Die in Deutschland am weitesten verbreitete und einfachste Form einer Solarthermieanlage stellt eine Anlage zur Trinkwassererwärmung dar. Diese besteht in der Regel aus mehreren Kollektoren, einem Pufferspeicher, einer Pumpenbaugruppe, einer Regelung und der Verrohrung, durch die eine Wärmeträgerflüssigkeit fließt. Die Dimensionierung der Kollektoren und des Pufferspeichers erfolgt in Abhängigkeit von der benötigten Warmwassermenge und der Kollektorausrichtung.
Die Sonnen- oder Solarkollektoren (aus dem Lateinischen „sol“ für Sonne und „colligere“ für sammeln) haben die Aufgabe, die im Sonnenlicht enthaltene Energie zu sammeln und über eine in einem Rohrsystem zirkulierende Wärmeträgerflüssigkeit an ein anderes Medium, in diesem Fall Wasser, abzugeben. Bei den Kollektoren wird nach der Konstruktionsart in Flach- bzw. Vakuumröhrenkollektoren (letztgenannte bleiben im Weiteren unberücksichtigt) sowie nach der Montageart in Aufdach- bzw. Indachkollektoren unterschieden:
Ein Flachkollektor besteht aus einer Rückwand (Holz oder Blech), auf der sich eine Wärmedämmung befindet, einem Rahmen (Holz oder Metall) und einer Abdeckplatte aus beschichtetem Glas. Das Herzstück des Flachkollektors stellt der Absorber dar. Dieser besteht in der Regel aus Kupferblechen, die zur Steigerung der Wärmesammeleigenschaften speziell beschichtet sind, und ist mit einem Rohrsystem verbunden, durch das die Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert.
Aufdachkollektoren werden auf einem Gestell auf dem Dach oberhalb der Dacheindeckung aufgebaut. Lediglich die Stützen des Gestells und die Rohrleitungen für den Vor- und Rücklauf der Wärmeträgerflüssigkeit durchdringen die Dacheindeckung bzw. die Dachkonstruktion.