Neue Normen für Batteriespeicher und Solarmodule

Seit mehreren Jahren wird an neuen Standards für Photovoltaikmodule und Batteriespeicher gearbeitet. Sie sollen die Sicherheit, Qualität und korrekte Installation am öffentlichen Stromnetz sicherstellen. Zwei liegen inzwischen vor, drei befinden sich im Entwurfsstatus und eine weitere ist für nächstes Jahr angekündigt. 

Seit mehreren Jahren sind Normen für Hausbatteriespeicher in Arbeit. Die Standards sollen die Sicherheit und Netzintegration der Geräte gewährleisten. tashatuvangon/Fotolia

Seit mehreren Jahren sind Normen für Hausbatteriespeicher in Arbeit. Die Standards sollen die Sicherheit und Netzintegration der Geräte gewährleisten. tashatuvangon/Fotolia

Der Absatz von Batteriespeichern für den Hausgebrauch steigt Jahr für Jahr in Deutschland. 2015 wurden rund 18.000 Systeme verkauft. Dieses Jahr erwarten Marktbeobachter wieder eine deutliche Erhöhung der Verkaufszahlen. Nicht ganz Schritt gehalten hat mit dieser Entwicklung die Verabschiedung des notwendigen Regelwerks, damit sich Speichersysteme sicher verhalten – am Stromnetz und im Haus. Nach mehreren Jahren der Arbeit liegt bislang die Anwendungsregel zur Installation und zum Betrieb von stationären Batteriespeichersystemen vor. Drei weitere Normen sollen bis zum Frühling in endgültiger Fassung in Kraft treten.

Standard für Installateure zur Installation von Batteriespeichern

Bei der Anwendungsregel, die bereits öffentlich ist, handelt es sich um die AR-E 2510-2. Sie beschreibt, wie Batteriesysteme in Deutschland installiert, betrieben, demontiert und entsorgt werden sollen. Die Regel gilt für alle Batterietechnologien unabhängig von der chemischen Zusammensetzung der Batteriezellen. Mit dem sachgerechten Transport der Batterie zum Installationsort beginnen die Ausführungen. Ausführlich erläutert wird die elektrische Installation – vom Anschließen des Systems an ein Netz über das Vorbeugen gegen Fehlerströme bis zu den Prüfungen, die am Ende durchzuführen sind. Jeder Betreiber eines Speichers ist in die Betriebsführung einzuweisen. „Auch bei wartungsarmen Systemen mit automatischen Überwachungssystemen ist ein Mindestmaß an Betriebsführung erforderlich“, heißt es. Auf Nachfrage müssen dem Netzbetreiber Dokumente wie ein Übergabeprotokoll zur Einweisung des Anlagenbetreibers, ein Schaltplan, die Anleitung des Herstellers des Speichers und ein Nachweis zur Konformität mit der Anwendungsregel AR-N 4105 ausgehändigt werden können.

Integration von Speichern ins Netz und Verhalten an einem Netz

Wie sich dagegen Erzeugungsanlagen – zu denen stationäre Batteriespeicher nunmehr gezählt werden – am öffentlichen Niederspannungsnetz verhalten sollen, damit sie sich gut in den Netzbetrieb einfügen lassen, ist in der AR-N 4105 formuliert. In ihrer aktuellen Fassung umfasst sie noch keine Batteriespeicher, sondern Photovoltaikanlagen und andere Kraftwerke mit eher kleiner Leistung. Die zweite Edition soll im Frühling 2017 herauskommen und dann auch Batteriespeichersysteme einbeziehen. Anlehnen werden sich die Empfehlungen an einem Hinweis, den das Forum Netztechnik/Netzbetrieb (FNN) im Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik (VDE) vor drei Jahren für den Übergang erarbeitet hat. Der FNN ist das Gremium, in dem Normen für den Netzbetrieb in Deutschland erarbeitet werden.

Ergänzt wird die Anwendungsregel durch eine internationale Norm. Die IEC 61427 beschreibt, wie Speicher an einem Netz betrieben werden sollten, damit eventuelle Störungen im Stromnetz keinen Einfluss auf den Betrieb und die Sicherheit des Systems haben. Teil 1 der Norm (IEC 61427-1) widmet sich dabei Speichern ohne Anbindung an ein öffentliches Stromnetz und Teil 2 (IEC 61427-2) den netzgekoppelten Anlagen.

Zwei Standards für die Sicherheit von Lithium-Ionen-Batterien

Voraussetzung für den sicheren Betrieb eines Speichers ist dabei natürlich, dass er so konstruiert wurde, dass von ihm selbst möglichst keine Gefahr ausgeht. Da die in Speichersystemen heute bevorzugt verwendeten Lithium-Ionen-Batterien brennen und explodieren können, obliegt es den Herstellern, das Risiko klein zu halten. Welchen Anforderungen die Produzenten von Zellen und Batteriesystemen dabei entsprechen sollten, dokumentieren wiederum zwei Normen, die einander ergänzen. Einmal handelt es sich um die internationale Norm IEC 62619. Sie liegt bislang im Entwurf vor und zielt auf den industriellen Einsatz von Lithium-Ionen-Speichern. Einen Trennstrich zwischen der industriellen und der privaten Nutzung eines Batteriesystems zu ziehen, erscheint mitunter schwierig. Wenn daher ein Hersteller von Lithium-Ionen-Speichersystemen für den Hausgebrauch nach dieser Norm testet, wird dies nicht schaden. Denn der Standard soll mit den enthaltenen Tests und Anweisungen dazu beitragen, dass Zellen und Batterien auch bei Fehlbeanspruchung „keine bedeutende Gefährdung darstellen“. Als Gefahren werden Brand, Explosion, das Austreten von Chemikalien und Gasen und das Bersten von Bauteilen genannt.

Für die Sicherheit von Lithium-Ionen-Systemen in Wohnhäusern gibt es die deutsche Anwendungsregel AR-E 2510-50. Im Herbst 2014 erschien diese erstmals im Entwurf. Voriges Jahr wurde dieser komplett überarbeitet. Viele Abschnitte wurden durch Verweise auf andere Normen ersetzt. Neu aufgenommen wurden Prüfungen, die die funktionale Sicherheit und den Brandschutz gewährleisten. Der neue Entwurf kann schon angewendet werden. Frühestens Ende dieses Jahres soll die Regel autorisiert sein und damit endgültig vorliegen, heißt es vom FNN. Wenn die AR-E 2510-50 erscheint, sollte der „Sicherheitsleitfaden Lithium-Ionen Hausspeicher“ seinen Zweck erfüllt haben. Diesen hatten mehrere Verbände und Vereine Ende 2014 herausgebracht, um die Regellücke zu überbrücken. Wie viele Hersteller von Hausspeichern dem Leitfaden folgen, wurde bislang nicht erhoben.

Die Anwendung des Leitfadens wie auch aller anderen genannten Standards beruht auf Freiwilligkeit. Die Hersteller und Installateure müssen die Normen qua Gesetz nicht erfüllen. Allerdings haften sie im Falle eines Schadens auch, weil sie die anerkannten Regeln der Technik nicht eingehalten haben. Verbraucher können bei Angeboten aber natürlich darauf achten, dass nach den Standards gearbeitet wurde und werden soll.

Neue Editionen der Normen für Sicherheit und Qualität von Photovoltaikmodulen

Für Photovoltaikmodule gibt es seit vielen Jahren IEC-Normen, die für ihre Sicherheit und ihre Qualität bürgen. Die letzten Fassungen sind ein wenig in die Jahre gekommen. Neu erschienen ist im März dieses Jahres die IEC 61215. Sie simuliert Kräfte, wie sie in 20 Jahren Lebensdauer an Modulen im Freien wirken können. Es besteht keine Pflicht, Module nach dieser Norm zu testen. Aber es hat sich in der Branche etabliert, Ware mit entsprechenden Zertifikaten in den Handel zu bringen. Mit diesen Zertifikaten begründen Hersteller gemeinhin, dass ihre Module 20 Jahre solide arbeiten können. Da IEC-Normen ihre Gültigkeit nicht mehr verlieren – auch nicht, wenn eine Norm überarbeitet wurde -, können Hersteller auch nach einer älteren Edition testen lassen. Gewöhnlich verlangen die Großhändler und Installateure aber ein Zertifikat nach aktuellem Standard. Anders verhält es sich bei den ins Deutsche übersetzten internationalen Normen: Die DIN-EN-Standards haben eine Übergangszeit von maximal zwei Jahren. Eine DIN-EN-Fassung der IEC 61215 von diesem Jahr existiert aber noch nicht.

Neu ist an der nunmehr dritten Fassung der Norm, dass sie auch die Bestimmungen zum Test von Dünnschichtmodulen enthält. Die ursprünglich für Dünnschichtmodule geltende IEC 61646 ist somit erloschen. Um dennoch die Charakteristika der unterschiedlichen Photovoltaiktechnologien beim Test zu berücksichtigen, gibt es ergänzende Teile: die 61215-1-1 legt Testbedingungen für kristalline Module fest, die 61215-1-2 für solche aus Cadmiumtellurid (CdTe), die 61215-1-3 für Module aus amorphem und mikrokristallinem Silizium und die 61215-1-4 für Fabrikate aus Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGS) und Kupfer-Indium-Selenid (CIS). Die Unterschiede beim Testen betreffen vor allem die Bestrahlung der Module mit Licht zu Beginn der Testsequenzen, die Leistungsmessung selbst und die Prüfung auf mögliche Hot Spots im Modul.

Leistungsmessung erhält stärkere Bedeutung

Darüber hinaus hat sich bei den einzelnen Prüfungen nicht viel geändert. Statt bisher acht gehen nun zehn Module in ein Testverfahren. Am auffälligsten ist, dass es mehr Leistungsmessungen gibt. Nach Edition 2 wird bei einem einzigen Modul die Leistung bei unterschiedlichen Strahlungsstärken ermittelt und bei allen anderen Prüflingen nach jedem Test. Verringert sich die Leistung um mindestens fünf Prozent, gilt ein Test als nicht bestanden.

Dieses Kriterium hat sich nicht verändert. Aber die Leistung bei unterschiedlichen Strahlungsstärken wird nun bei drei Modulen zu Beginn des Testverfahrens gemessen und später noch einmal bei zwei Modulen. Eines davon hat dann bereits 1.000 Stunden in der Klimakammer bei 85 Grad Celsius und 85 Prozent Luftfeuchte verbracht und das andere wurde einem Hot-Spot-Test und einem Bypass-Dioden-Test unterzogen. Vor der abschließenden Leistungsmessung werden sie noch einmal stabilisiert. Den Abschluss des Prüfungszyklus‘ stellt nach wie vor der Isolationstest im Wasserbad dar. Alle Module werden so auf ihre elektrische Sicherheit getestet.

Sicherheitsnorm soll im Frühling in neuer Fassung erscheinen

Noch in Arbeit ist die Überarbeitung der Sicherheitsnorm für Photovoltaikmodule, die IEC 61730. Hier soll es nach Informationen des Magazins des Photovoltaikforums gravierende Änderungen geben. Im September soll der Entwurf der neuen Fassung erscheinen. Er soll zusätzliche Prüfungen zur Verschmutzung enthalten sowie neue Standards für einzelne Bauteile wie Stecker, Kabel und Anschlussdosen. Härter falle die Prüfung mit ultaviolettem Licht aus. Nicht einig geworden sind sich die Beteiligten offenbar beim Thema potenzialinduzierte Degradation (PID). Zwar gibt es einen Test, um eine Neigung von Photovoltaikmodulen zu PID festzustellen, aber die Parameter seien wählbar, heißt es.

Die Anwendung der IEC 61730 ist Pflicht für alle Modulhersteller. Liegt ein Zertifikat für das Bestehen der Prüfungen vor, darf das CE-Kennzeichen auf ein Modul aufgebracht werden. Ohne dieses darf ein Photovoltaikmodul in der Europäischen Union nicht gehandelt werden.

    Autor: Ines Rutschmann » 05.08.2016, 22:54
    Veröffentlicht in: Praxis, Produkte



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