Der Brand im Hung Fuk Court in Hongkong dient als warnendes Beispiel: Wie sollte die Brandsicherheit bei gebäudeintegrierten Photovoltaikanlagen gewährleistet werden?

Der Brand im Hung Fuk Court in Hongkong hat die Sicherheitsbedenken bezüglich gebäudeintegrierter Photovoltaik (BIPV) in den Fokus der Branche gerückt. Diese Systeme sind besonders anfällig für den sogenannten Kamineffekt und bergen ein erhöhtes Risiko, da sich lokale Brände schnell durch Hohlräume nach oben ausbreiten können – was deutlich größere Gefahren birgt als Dachinstallationen. Dies erklärt, warum die meisten Länder weltweit bei der Förderung von BIPV besonders strenge Brandschutzstandards für Fassaden-PV-Systeme anwenden.

I. Warum sind Fassaden-PV-Systeme anfälliger für Brandausbreitung? Erkenntnisse aus Schweizer Fallstudien

Die Schweiz, ein weltweit führender Markt für gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) mit weit verbreiteter Fassadeninstallation, verfügte nicht über einheitliche Standards. Daher beauftragte die Schweizerische Energieagentur Swissolar mit der Entwicklung der vorläufigen Leitlinien für den Brandschutz von hinterlüfteten Fassaden-Photovoltaikanlagen, die Sicherheitsgrenzen für solche Anlagen definieren.

Diese Richtlinie befasst sich primär mit „belüfteten Fassaden-Photovoltaikanlagen“ – Konstruktionen, bei denen eine dekorative Verkleidung die Photovoltaikmodule umschließt und ein belüfteter Hohlraum diese von der Gebäudestruktur trennt. Sie analysiert potenzielle Risiken in vier typischen Brandszenarien, darunter:

Entzündung durch Funken aus benachbarten Gebäuden

Brände, die an Gebäudefundamenten oder Balkonen entstehen

Flammen aus dem Innenraum drangen durch Fensteröffnungen und entzündeten die Fassade.

Elektrische Lichtbögen oder Bauteilausfälle innerhalb der Photovoltaikanlage selbst

Das größte Risiko in diesen Szenarien ist die rasche vertikale Brandausbreitung. Insbesondere wenn die Hohlraumtiefe unzureichend ist, die Materialien nicht ausreichend flammhemmend sind oder die Kabelführung nicht den Vorschriften entspricht, können Flammen innerhalb von Minuten eine gesamte Fassade erfassen.

Das Schweizer Klassifizierungssystem betont außerdem:

Gebäude unter 11 Metern: Relativ geringes Risiko, daher vereinfachte Anforderungen möglich;

Gebäude mit einer Höhe von über 30 Metern: Es müssen höherwertige, schwer entflammbare Materialien und feuerbeständige Tragkonstruktionen verwendet werden; Brandprüfungen sind erforderlich.

Alle Gebäude: Strenge Vorgaben für die Kabelführung, die Glasarten der Module und die Brandschutzklasse der Rückseitenfolie.

Diese Normen sind detaillierter als Chinas aktueller allgemeiner Brandschutzkodex für Gebäude und dienen als Referenz für die zukünftige Standardisierung von Fassaden-PV-Systemen in China.

II. Warum hat der Brand in Hongkong in der Branche solche Besorgnis ausgelöst?

Hongkongs Hochhauswohngebäude sind dicht aneinander gebaut, mit minimalen Abständen zwischen den Gebäuden, hohem Winddruck und komplexen Balkon- und Fassadenkonstruktionen. Sollte sich ein Feuer über die Photovoltaikanlagen an den Außenwänden ausbreiten, wären die Folgen:

Schwierigkeit der Evakuierung

Ausbreitungsgeschwindigkeit

Sekundärbrände, die angrenzende Gebäude betreffen

würde die Werte herkömmlicher Konstruktionen bei Weitem übertreffen. Dies erklärt im Wesentlichen den anhaltenden Fokus der Branche auf die „Sicherheit von Photovoltaik-Außenwänden“ in den letzten Jahren.

Obwohl der Brand im Hung Fuk Court in Hongkong nicht mit Photovoltaikanlagen in Zusammenhang stand, hat dieser Vorfall das öffentliche Bewusstsein geschärft: Jede an der Fassade montierte Installation kann, wenn es an strengen Sicherheitsstandards mangelt, potenziell als Brandbeschleuniger wirken.

Folglich werden die Brandschutzbestimmungen unabhängig von zukünftigen PV-Nutzungsraten zwangsläufig strenger werden.

III. Wie sollten Fassaden-PV-Systeme realisiert werden? Materialien und Verkabelung dürfen nicht vernachlässigt werden.

Auf Grundlage der gesammelten Informationen priorisiert die Branche derzeit folgende Aspekte für Fassaden-Photovoltaik:

1.  Verbesserte Flammschutzklassen für Module und Strukturmaterialien

– Doppelglasmodule müssen aus gehärtetem Glas bestehen.

– Laminatfolien müssen der Norm RF2 (entspricht Chinas B1) entsprechen.

– Die Rückseitenfolien müssen RF3(cr) erreichen

– Bei Tragkonstruktionen mit einer Höhe von mehr als 11 m müssen alle Materialien nicht brennbar sein (RF1/Klasse A).

2. Rationelle Hohlraumtiefenplanung zur Minderung der Kamineffektverstärkung

Eine 40–100 mm breite Sicherheitszone verringert die vertikale Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Feuers erheblich.

3. Standardisierte Kabelführung ist von größter Bedeutung.

Horizontale Kabelbündel dürfen nicht mehr als 6 Adern enthalten.

Vertikale Kabelbündel dürfen nicht mehr als 3 Adern enthalten.

Für Wanddurchführungen sind RF1-zertifizierte Durchführungen erforderlich.

Alle Kabel müssen die Flammschutzklasse RF3(cr) erfüllen.

4. Regelmäßige Inspektionen sind unerlässlich:

Hochhaus: alle 2 Jahre

Mittelhohes Gebäude: alle 3 Jahre

Flachbauten: alle 5 Jahre

Ob basierend auf Schweizer Erfahrungen oder aktuellen chinesischen Vorschriften, das Kernprinzip für Fassaden-PV-Systeme lässt sich wie folgt zusammenfassen:

Der Brandschutz muss bei der Systemplanung und -konstruktion oberste Priorität haben.

IV. Welche besonderen Überlegungen sind bei der Integration von Fassaden-PV mit Energiespeichern zu beachten? Der Ansatz von Highjoule (HJ Group) bietet einen Referenzweg.

Die Kombination von Photovoltaik und Energiespeicherung entwickelt sich zu einem Trend: Immer mehr Gebäude setzen auf den koordinierten Betrieb von Fassaden-Photovoltaikanlagen und dezentralen Energiespeichern, um den Eigenverbrauch zu steigern und die Stromversorgungssicherheit zu erhöhen. Allerdings stellen Energiespeichersysteme selbst elektrische Betriebsmittel dar, deren Brandschutzanforderungen unbedingt beachtet werden müssen.

Die Hui Jue Technology Group hat im Rahmen mehrerer Projekte Folgendes umgesetzt:

✔ Hochsichere Batteriezellen und robuste Konstruktion

Die verringerte Wahrscheinlichkeit eines thermischen Durchgehens senkt das Risiko von Bränden im Zusammenhang mit Batterien erheblich.

✔ Mehrstufiges aktives/passives Schutzsystem

Beinhaltet ein Batteriemanagementsystem (BMS), Rauchmelder, Temperaturregelung und automatischen Abschaltschutz, um potenziellen Risiken wie thermischem Durchgehen oder Kurzschluss vorzubeugen.

✔ Energiemanagementsystem (EMS), das mit PV-Systemen interoperabel ist

Intelligente Koordination synchronisiert die PV-Stromerzeugung an der Fassade mit dem Laden/Entladen des Energiespeichers und mindert so die Brandgefahr durch elektrische Überlastung.

✔ Umweltverträgliche Installationsmethoden

Schutzstrategien für USV-Anlagen gewährleisten einen kontinuierlichen Betrieb auch in komplexen urbanen Gebäudeumgebungen.

Bei Gebäudeanwendungen verbessert die Optimierung des Zusammenspiels von Photovoltaik und Energiespeicherung nicht nur die Energieeffizienz, sondern reduziert durch optimierten Betrieb und Wartung auch das Risiko elektrischer Störungen und senkt somit die Brandgefahr insgesamt.

V. Fassaden-PV ist nicht „zu risikoreich für die Umsetzung“, sondern vielmehr „Sicherheit muss oberste Priorität haben“.

Fassaden-Photovoltaik wird zu einem wichtigen Bestandteil gebäudeintegrierter Photovoltaik (BIPV), doch aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften handelt es sich nicht um eine Standardinstallation, bei der „einfach nur Halterungen angebracht werden müssen“.

Ob es um Materialien, strukturelle Integrität, Energieübertragungssysteme oder die Koordination von Energiespeichern geht – umfassende Standards, wissenschaftliche Planung, verantwortungsvolle Bauausführung sowie nachhaltiger Betrieb und Instandhaltung sind unerlässlich.

Von den Erfahrungen in der Schweiz bis hin zur warnenden Geschichte der Brandkatastrophe in Hongkong – die Branche strebt letztendlich in eine einzige Richtung:

Die Installation von Photovoltaikanlagen an Fassaden ist machbar, jedoch nur unter der Voraussetzung eines strengeren Brandschutzkonzepts.

Bei der Priorisierung der Gebäudesicherheit von Photovoltaikanlagen sollte der Wert von Energiespeichersystemen nicht außer Acht gelassen werden.

Im Zuge des Übergangs städtischer Gebäude hin zu einer kohlenstoffarmen Entwicklung werden immer mehr Photovoltaik- und Energiespeicheranlagen in die Fassaden und Verteilsysteme von Wohn-, Büro- und Geschäftsgebäuden integriert.

Wenn Sie ein gebäudeintegriertes Photovoltaikprojekt planen oder nach stabilen, sicheren Energiespeicherlösungen suchen, laden wir Sie ein, die Energiespeicherangebote von Highjoule (HJ Group) kennenzulernen. Lassen Sie uns gemeinsam die Energiewende hin zu mehr Sicherheit, Intelligenz und Zuverlässigkeit vorantreiben.