Erneuerbare Energiequellen spielen in der Energiewende eine wichtige Rolle. Da erneuerbare Energiesysteme wie Solarparks, Windkraftanlagen und Energiespeicher für eine effiziente Energieumwandlung, -übertragung und -speicherung mit Hochspannungskomponenten arbeiten, darf die Sicherheit nicht ausser Acht gelassen werden. Schliesslich birgt Hochspannung erhebliche Risiken, wie Störlichtbögen und Stromschläge, die zu Geräteausfällen, schweren Verletzungen und sogar zum Tod führen können.
Deshalb werden wir in diesem Artikel näher auf die Gefahren, die durch Hochspannung entstehen, eingehen und entsprechende Sicherheitsmassnahmen vorstellen. Schliesslich sind wir bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien auf Hochspannungssysteme angewiesen, um sie effizienter zu machen.
Welche Gefahren gibt es bei Hochspannung?
Zu den Risiken, die mit Hochspannungsanlagen in erneuerbaren Energiesystemen verbunden sind, gehören Stromschläge, Störlichtbögen und Geräteausfälle. Um effiziente Sicherheitsmassnahmen umsetzen zu können, muss man sich erst über die Gefahren bewusst sein.
- Elektrischer Schlag
- Schwere Verletzungen oder Todesfälle: Während bereits eine Stromstärke von 100 Milliampere schwere gesundheitliche Schäden verursachen kann, können Hochspannungs-Stromschläge zu schweren Verletzungen und sogar zum Tod führen.
- Innere und äussere Verbrennungen: Stromschläge können sowohl äussere als auch innere Verbrennungen verursachen und Gewebe und Organe langfristig schädigen.
- Schädigung des Nervensystems: Elektroschocks mit hohen Spannungen können das Nervensystem stören und zu Lähmungen, Muskelschäden und anderen neurologischen Problemen führen.
- Herzstillstand: Elektroschocks können den normalen Herzrhythmus stören, was zu Herzstillstand und, wenn nicht sofort behandelt, zum Tod führen kann.
- Störlichtbögen: Ein Störlichtbogen kann entstehen, wenn Hochspannungsgeräte eine Fehlfunktion aufweisen oder falsch gehandhabt werden. Dabei handelt es sich um eine plötzliche, energiereiche Entladung von Elektrizität durch die Luft. Die freigesetzte Energie kann intensive Hitze und Licht sowie eine explosive Druckwelle verursachen.
- Schwere Verbrennungen und Verletzungen: Ein Störlichtbogen kann eine Hitze von bis zu 19.000 Grad Celsius erzeugen, die bei Personen in unmittelbarer Nähe, selbst mit Schutzkleidung, zu schweren Verbrennungen und Verletzungen führen kann.
- Explosionsdruck: Die explosive Druckwelle eines Störlichtbogens kann Arbeiter durch den Raum schleudern und körperliche Traumata wie Knochenbrüche und Gehirnerschütterungen verursachen. Es kann auch zu Splitterverletzungen durch umherfliegende Trümmerteile kommen.
- Gehörverlust: Ein Störlichtbogen kann Geräusche von mehr als 140 Dezibel erzeugen, was zu vorübergehenden oder manchmal auch dauerhaften Gehörschäden führen kann.
- Geräteausfälle: Ausfälle von Hochspannungsgeräten können zu Stromausfällen, Bränden und anderen gefährlichen Situationen führen.
- Brandgefahr: Elektrische Fehler in Hochspannungsgeräten können Funken und Hitze erzeugen, die Brände auslösen können. Diese Brände können sich schnell ausbreiten und Gebäude und Anlagen schwer beschädigen.
- Explosionen: Fehlerhafte Hochspannungsgeräte können Explosionen verursachen, die Arbeiter gefährden und zusätzliche Risiken wie gefährliche Gaslecks und umherfliegende Trümmer verursachen.
Welche Hochspannungsgeräte werden in erneuerbaren Energiesystemen verwendet
Das Erkennen und Beheben spezifischer Sicherheitsrisiken erfordert ein Verständnis der Arten von Hochspannungsgeräten, die in erneuerbaren Energiesystemen verwendet werden. Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, hat jeder Gerätetyp bestimmte Anforderungen und Merkmale, die ordnungsgemäss gewartet werden müssen.
Solarparks
Solarparks nutzen eine Reihe von Hochspannungsanlagen, um die Sonnenenergie effizient umzuwandeln und zu verteilen. Zu dieser Ausstattung gehören unter anderem:
| Komponente | Funktion | Arten | Sicherheitsaspekte |
| Wechselrichter | Sie wandeln den von Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um, der vom Stromnetz zur Versorgung von Geräten und Anlagen genutzt werden kann. | Zentralwechselrichter, String-Wechselrichter und Mikro-Wechselrichter, jeweils mit spezifischen Sicherheitsprotokollen | Da Wechselrichter mit hohen Spannungen arbeiten, bergen sie Risiken wie Stromschläge und Störlichtbögen und müssen deshalb geerdet und regelmässig gewartet werden. |
| Transformatoren | Transformatoren ändern die Spannungspegel, um Verluste während der Übertragung zu minimieren. | Aufwärtswandler erhöhen das Spannungsniveau für die Übertragung und Abwärtswandler senken das Spannungsniveau für die lokale Verteilung. | Wenn Hochspannungstransformatoren nicht ordnungsgemäss gewartet werden, können sie sich überhitzen und in Brand geraten. Daher müssen die Kühlsysteme und die Isolierung regelmässig überprüft werden. |
| Schaltanlage | Schaltanlagen isolieren bestimmte Bereiche des Stromnetzes, um Fehlfunktionen zu verhindern und Stromkreise zu steuern und zu sichern. | Leitungsschutzschalter, Trennschalter und Sicherungenerfordern jeweils spezifische Handhabungsverfahren. | Die in Schaltanlagen verwendeten Hochspannungskomponenten können Störlichtbögen verursachen, weshalb sie ordnungsgemäss betrieben und gewartet werden müssen. |
Windkraftanlagen
Windkraftanlagen verwenden folgende Hochspannungsteile, um die kinetische Energie des Windes in elektrische Energie umzuwandeln:
| Komponente | Funktion | Arten | Sicherheitsaspekte |
| Generatoren | Generatoren erzeugen Strom aus der mechanischen Energie der rotierenden Rotorblätter | Synchron- und Asynchrongeneratoren, die jeweils eigene Sicherheits- und Wartungsanforderungen haben. | Hochspannungsgeneratoren können Störlichtbögen und Stromschläge verursachen, weshalb auch sie geerdet und regelmässig überprüft werden müssen. |
| Transformatoren | Die Transformatoren der Windkraftanlagen erhöhen die von den Turbinen erzeugte Spannung, bevor sie den Strom ins Netz einspeisen. | Transformatoren im Umspannwerk und vor Ort an der Turbinenbasis werden zur Erhöhung der Spannung für die Übertragung ins Netz verwendet. | Wie auch die Transformatoren von Solarparks sind sie anfällig für Überhitzung und müssen daher ordnungsgemäss isoliert und regelmässig gewartet werden. |
| Kontrollsysteme | Kontrollsysteme überwachen die Systemleistung und ändern die Blattwinkel, um einen sicheren Betrieb der Windturbinen zu gewährleisten. | Überwachungs- und Datenerfassungssysteme (SCADA), speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) und Zustandsüberwachungssysteme. | In diesen Systemen werden Hochspannungsteile und komplizierte Elektronik verwendet, die eine vorsichtige Handhabung und häufige Software-Updates erfordern. |
Energiespeichersysteme
Um Angebot und Nachfrage in erneuerbaren Energiesystemen auszugleichen, sind Energiespeichersysteme, wie Batteriespeicher, unerlässlich. Hier sind einige der wichtigsten Komponenten von Energiespeichersystemen, die sorgfältig behandelt werden müssen:
| Komponente | Funktion | Arten | Sicherheitsaspekte |
| Batteriepacks | Batteriepacks stabilisieren das Netz, indem sie die von erneuerbaren Anlagen erzeugte Energie für eine spätere Nutzung speichern. | Lithium-Ionen-Batterien, Durchflussbatterien und Blei-Säure-Batterien, für die jeweils spezifische Sicherheitsprotokolle und Handhabungsanforderungen gelten. | Bei Hochspannungsbatterien besteht die Gefahr von Stromschlägen, thermischem Durchgehen und Feuer, weshalb die Temperatur und der Zustand regelmässig überprüft werden müssen. |
| Energieumwandlungssysteme | Diese Systeme, zu denen häufig Wechselrichter und Gleichrichter gehören, wandeln die gespeicherte Energie in eine Form um, die vom Netz genutzt werden kann. | Bidirektionale Wechselrichter und Gleichrichter, die je nach Systembedarf Energie in verschiedene Richtungen umwandeln. | Bei hohen Spannungen und anspruchsvollen Geräten ist eine sorgfältige Handhabung und Wartung erforderlich. Zudem müssen sie angemessen gekühlt und geerdet sein. |
| Schutzsysteme | Durch die Verhinderung von Überladungen, Tiefentladungen und anderen gefährlichen Situationen gewährleisten Schutzsysteme die sichere Funktion von Energiespeichersystemen. | Batteriemanagementsysteme (BMS), Leitungsschutzgeräte und Wärmemanagementsysteme. | Um einen ordnungsgemässen Betrieb und Schutz vor elektrischen Risiken zu gewährleisten, müssen diese Systeme regelmässig überprüft und gewartet werden. |
Weitere Arten von Hochspannungsgeräten in erneuerbaren Energiesystemen
- Kabel und Steckverbinder: Hochspannungserdkabel, Freileitungen und Steckverbinder übertragen Strom innerhalb und zwischen Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien. Beschädigte oder schlecht verlegte Kabel können zu elektrischen Schlägen und sogar zu Bränden führen.
- Überspannungsschutzgeräte: Blitzableiter, Überspannungsschutzgeräte und Überspannungsableiter für transiente Spannung (TVSS) sind Beispiele für Geräte, die Hochspannungsgeräte vor Spannungsspitzen und Überspannungen schützen, die durch Blitzeinschläge oder andere Störungen verursacht werden.
Grundlegende Sicherheitsmassnahmen für Hochspannungsgeräte in erneuerbaren Energiesystemen
Beim Umgang mit Hochspannungsgeräten ist die strikte Einhaltung von Sicherheitsprotokollen erforderlich, um die Sicherheit der Arbeiter zu gewährleisten und die Integrität der erneuerbaren Energiesysteme zu erhalten. Diese Aktionen umfassen eine Reihe von Massnahmen, die im Folgenden aufgeführt sind.
Persönliche Schutzausrüstung (PSA)
Bei der Verwendung von Hochspannungsgeräten ist das Tragen der richtigen persönlichen Schutzausrüstung für die Sicherheit unerlässlich. Die Arbeitnehmer müssen isolierte Hochspannungshandschuhe und -schuhe tragen, um sich vor Stromschlägen zu schützen, da diese Artikel speziell für den Schutz gegen die bei ihren Aufgaben auftretenden Spannungen ausgelegt sind. Zum vollständigen Schutz der Augen und des Kopfes vor Trümmern und Stössen sind ausserdem Schutzbrillen und Helme erforderlich. Andere Arten von PSA sind Gehörschutz, Schutzmasken und Schutzkleidung. In unserem Leitfaden finden Sie weitere Informationen über die Bedeutung von PSA in der Elektronikindustrie.
Lockout/Tagout-Verfahren
Lockout/Tagout-Verfahren (LOTO) sind unerlässlich, um eine unbeabsichtigte Reaktivierung von Hochspannungsanlagen zu vermeiden, wenn diese gewartet oder repariert werden. Um die Gefahr eines Stromschlags zu verringern, muss das Gerät vor Beginn der Arbeiten unbedingt spannungsfrei geschaltet werden. Verriegelungsvorrichtungen dienen als physische Barriere, um eine unbeabsichtigte Aktivierung des Geräts zu verhindern, indem sie sicherstellen, dass es nicht versehentlich wieder unter Strom gesetzt werden kann. Darüber hinaus sollten alle Mitarbeiter über den Zustand der Geräte informiert werden, indem sie deutlich kennzeichnen, dass sie repariert werden, was die Sicherheit erhöht und Missverständnisse vermeidet.
Ausbildung und Zertifizierung
Schulung und Zertifizierung sind ein weiterer wichtiger Bestandteil der Sicherheitspraktiken. Der Umgang mit Hochspannungsgeräten sollte nur qualifiziertem und zertifiziertem Personal gestattet sein. Damit ist gewährleistet, dass jeder mit den notwendigen Informationen und Fähigkeiten ausgestattet ist, um mit den Risiken und der Komplexität von Hochspannungsanlagen umzugehen. Regelmässige Schulungen stellen sicher, dass die Mitarbeiter mit den neuesten Sicherheitsvorschriften und Notfalltechniken vertraut und für alle Eventualitäten gerüstet sind.
Wartung und Inspektion der Ausrüstung
Durch die regelmässige Inspektion und Wartung von Hochspannungsanlagen können potenzielle Probleme, wie Abnutzungserscheinungen und etwaige Mängel, früh erkannt und behoben werden. Mit der vorausschauenden Wartung können Unternehmen Zeit und Geld sparen, da der Zustand der Geräte mit Echtzeitdaten durch künstliche Intelligenz (KI), das Internet der Dinge und maschinellem Lernen (ML) kontinuierlich überwacht wird.
Sicherheit im Arbeitsbereich
Wenn Hochspannungsgeräte vorhanden sind, ist es wichtig, einen sicheren Arbeitsbereich zu schaffen. In der Nähe von Hochspannungsbereichen muss eine deutliche Beschilderung angebracht werden, um das Personal vor möglichen Gefahren zu warnen. Diese Warnschilder müssen deutlich und sichtbar sein. Da nur befugte Arbeitnehmer Hochspannungsstandorte betreten dürfen, sollten physische Barrieren Unbefugte am Zutritt hindern, damit es nicht zu Unfällen kommt.
Dokumentation und Aufbewahrung von Unterlagen
Zu guter Letzt sind eine sorgfältige Dokumentation und Aufzeichnungen unerlässlich, um die Historie von Inspektionen, Wartungsarbeiten und Zwischenfällen im Zusammenhang mit Hochspannungsanlagen zu verfolgen. Während die Auswertung und Aufzeichnung von Ereignissen die Entwicklung von Sicherheitsstandards ermöglicht, hilft das Führen umfangreicher Aufzeichnungen bei der Identifizierung von Mustern und Verbesserungsmöglichkeiten.
Fazit
Die Integration von Hochspannungsanlagen in erneuerbare Energiesysteme ist wichtig für die Energiewende. Aufgrund der mit Hochspannungsbauteilen verbundenen Gefahren sind jedoch strenge Sicherheitsverfahren erforderlich, um die Mitarbeiter zu schützen und die Zuverlässigkeit dieser Systeme zu gewährleisten. Durch das Verständnis der spezifischen Gefahren von Stromschlägen und Störlichtbögen, sowie durch die Kenntnis der verschiedenen Arten von Hochspannungsgeräten, die in Solarparks, Windturbinen und Energiespeichersystemen verwendet werden, können die Arbeitnehmer die Bedeutung strenger Sicherheitsprotokolle besser einschätzen.
Um die Risiken zu verringern, müssen bestimmte Sicherheitsstandards eingehalten werden. Dazu gehören das Tragen persönlicher Schutzausrüstung, umfassende Schulungen und Zertifizierungen, die Einhaltung von Lockout/Tagout-Protokollen und die Gewährleistung eines sicheren Arbeitsplatzes. Durch die Einhaltung dieser Sicherheitsverfahren kann der Sektor der erneuerbaren Energien sein Personal schützen, Unfälle vermeiden und den langfristigen und effizienten Betrie. Damit werden nicht nur Menschenleben gerettet, sondern auch das allgemeine Ziel des Aufbaus einer zuverlässigen und robusten Infrastruktur für erneuerbare Energien gefördert, die den Weg für eine nachhaltigere und saubere Zukunft für alle ebnet.
