Warum ist Blitzschlag für Photovoltaikanlagen besonders gefährlich?

Die Zerstörungskraft eines Blitzes liegt nicht nur in der Wahrscheinlichkeit eines Treffers, sondern vor allem in der gewaltigen Energiemenge, die in kürzester Zeit freigesetzt wird. Ein typischer Direkteinschlag kann Stromstärken von 30–200 kA und Spannungen von bis zu 100 Millionen Volt erreichen – und das innerhalb weniger Mikrosekunden. Die Schädigung erfolgt dabei vor allem durch drei physikalische Effekte:

• Thermischer Effekt: Wenn Blitzstrom durch metallische Leiter, Solarmodule oder Kabel fließt, kann die Temperatur lokal in Sekundenbruchteilen auf mehrere Tausend Grad Celsius ansteigen. Dies führt zu geschmolzenem Metall, geplatzten Verbindungen und zerstörten Modulen.
• Elektromagnetische Induktion: Der Blitz erzeugt ein starkes elektromagnetisches Feld, das auch in nahegelegenen Leitungen hohe Induktionsspannungen von mehreren Tausend Volt erzeugen kann – besonders gefährlich für empfindliche Niederspannungskomponenten wie RS485-Busse, Kommunikationsmodule und Überwachungssysteme.
• Potenzialanhebung: Wenn der Blitz in den Boden einschlägt, breitet sich der Strom über das Erdnetz aus. An den Erdungspunkten können so kurzfristige Spannungsdifferenzen von Dutzenden bis Hunderten Volt entstehen. Diese sogenannte "Gegenkopplung durch Erdpotenzial" kann über Erdleitungen rückwirkend Wechselrichter, Batterien oder andere Systemkomponenten beschädigen.

Photovoltaikanlagen bestehen aus vielen in Reihe geschalteten Halbleiterbauteilen, die äußerst empfindlich auf transiente Überspannungen reagieren. Bereits bei Spannungsspitzen über 1 kV können Bypass-Dioden, MOSFETs und ähnliche Bauteile durchschlagen. Hinzu kommt, dass PV-Systeme häufig in unverdeckten, offenen oder metallisch aufgebauten Bereichen installiert werden – also in natürlichen Risikozonen, in denen sie deutlich anfälliger für Blitzeinschläge sind als herkömmliche Haushaltsgeräte.

Der Blitzschutz einer Photovoltaikanlage dient daher nicht nur dem Schutz vor extremem Wetter, sondern ist eine sicherheitskritische Maßnahme, die sich gezielt an der Systemarchitektur und Funktionsweise der Anlage orientieren muss.

(Schaubild: Drei typische Blitzschadenspfade in PV-Systemen – Direkteinschlag, induktive Überspannung, Erdpotenzialrückkopplung)

1. Warum sind Photovoltaikanlagen bei häufigem Blitzeinschlag besonders gefährdet?

Im Gegensatz zu herkömmlichen Elektrogeräten werden Photovoltaikanlagen meist auf Dächern, in offenen Flächen oder in Höhenlagen installiert – und befinden sich damit naturgemäß in besonders blitzgefährdeten Bereichen. Die Auswirkungen eines Blitzes beschränken sich jedoch nicht nur auf direkte Treffer. Um geeignete Schutzmaßnahmen zu treffen, sollte man die drei typischen Schadenpfade eines Blitzeinschlags verstehen:

1. Direkter Blitzeinschlag: die zerstörerischste Variante

Wenn ein Blitz direkt in PV-Module, Montagestrukturen oder die Gebäudespitze einschlägt, entstehen sofort extreme Ströme und Temperaturen, die zu folgenden Schäden führen können:

• Durchschlag von Bypass-Dioden, Zerstörung einzelner Solarzellen
• Kabelbrände oder -brüche durch hohe Hitze, die Hotspots verursachen können
• Ausfall ganzer Modulreihen oder sogar des kompletten Systems

Besonders gefährdet sind hohe, ungeschützte Dächer in Gewitterzonen. Dort wird dringend empfohlen, Blitzschutzanlagen zu installieren, ein durchdachtes Erdungskonzept umzusetzen und die Ableitungen von empfindlichen Steuerleitungen fernzuhalten.

2. Elektromagnetische Induktion: eine unterschätzte Gefahr

Auch ohne direkten Treffer kann ein Blitzschlag durch die freigesetzte elektromagnetische Welle in metallischen Strukturen oder Kommunikationsleitungen hohe Induktionsspannungen erzeugen und dabei kritische Komponenten beschädigen:

• Kommunikationsmodule (z. B. Datenlogger, RS485-Bus)
• Schnittstellen von Wechselrichtern
• Niederspannungsgeräte wie Monitoring-Systeme

Überschreitet die induzierte Spannung 1 kV, können Störungen in der Kommunikation auftreten oder im Extremfall Lichtbögen und Brände entstehen. Daher sollte man an Wechselrichtern, Combiner-Boxen und Kommunikationsanschlüssen mehrstufige Überspannungsschutzgeräte (SPDs) einsetzen sowie auf Abschirmung und Potenzialausgleich achten.

3. Erdpotenzial-Rückkopplung: die versteckte Rückwirkung

Schlägt der Blitz in den Boden oder nahegelegene Strukturen ein, fließt der Strom durch das Erdnetz und kann über Erdungskabel rückwirkend in das PV-System eindringen, mit möglichen Folgen wie:

• Beschädigung von Combiner-Boxen
• Überladung von Batteriesystemen, Leistungsverlust oder sogar Explosion
• Rückwärtige Überspannungen aus dem Netz, die Wechselrichter oder Verbraucher angreifen

Wenn das Erdungssystem nicht normgerecht aufgebaut ist – etwa mit zu hohem Erdungswiderstand oder fehlender Trennung von anderen Netzen – steigt das Risiko einer solchen Rückkopplung erheblich. Es wird empfohlen, den Erdungswiderstand auf ≤ 4 Ω zu begrenzen, auf getrennte Erdungssysteme zu achten und an kritischen Stellen Trenn- oder Strombegrenzungseinrichtungen zu integrieren.

2. Müssen Photovoltaikanlagen grundsätzlich mit einem Blitzableiter ausgestattet werden?

1. Ist ein Blitzableiter in allen Szenarien erforderlich?

2. Wichtige Hinweise bei der Installation von Blitzableitern

Auch wenn ein Projekt grundsätzlich für die Installation eines Blitzableiters geeignet ist, müssen bestimmte Anforderungen erfüllt sein, um Wirksamkeit und Sicherheit zu gewährleisten:

• Der Blitzableiter muss höher als die Module positioniert sein und einen Schutzkegel bilden – empfohlen wird ein Schutzwinkel von maximal 45°, um eine vollständige Abdeckung sicherzustellen.
• Zwischen Blitzableiter und Modulen sollte ein Abstand von mindestens 5 Metern eingehalten werden, um Schattenwurf und Ertragsverluste zu vermeiden.
• Der Erdungswiderstand des Blitzableiters sollte ≤ 4 Ω betragen und an ein zuverlässiges Erdungssystem angeschlossen sein, um sogenannte „Scheinerdungen“ zu vermeiden.
• Ableitungen sollten außen an der Gebäudestruktur verlaufen und nicht mit den PV-Kabeln gekreuzt werden, um induktive Spannungen zu verhindern.
• Die Installation muss von einem zertifizierten Elektrofachbetrieb gemäß den geltenden Blitzschutznormen (z. B. IEC 62305 oder GB 50057) durchgeführt werden.

Schema: Blitzschutzsystem einer PV-Anlage

Ein falsch installierter Blitzableiter kann den Blitz anziehen, aber nicht sicher ableiten, was das Risiko für die Anlage noch erhöht. Deshalb ist eine strikte normgerechte Ausführung unabdingbar. Die Entscheidung für oder gegen einen Blitzableiter sollte projektbezogen getroffen werden – unter Berücksichtigung der Gebäudehöhe, des baulichen Umfelds und der lokalen Gewitterhäufigkeit.

3. Für welche Photovoltaikprojekte lohnt sich die Investition in ein vollständiges Blitzschutzsystem?

Blitzschutz ist nicht für jede PV-Anlage zwingend vorgeschrieben. Doch in bestimmten Fällen ist er – aus Kostensicht, Risikobewertung und regulatorischer Perspektive – vom „Kann“ zum „Muss“ geworden. Die folgenden drei typischen Szenarien sollten bei der Planung eines vollständigen Blitzschutzsystems besonders berücksichtigt werden.

1. PV-Anlagen in blitzintensiven Regionen

Befindet sich das Projekt in Regionen mit hoher Gewitterhäufigkeit – wie dem Mittelmeerraum, Gebirgsregionen oder Küstengebieten – sollte unabhängig von der Anlagengröße ein vollständiges Blitzschutzkonzept vorgesehen werden. In solchen Gebieten treten im Sommer häufig Gewitter auf. Selbst wenn die Wahrscheinlichkeit eines einzelnen Treffers gering ist, ist das System langfristig einer dauerhaften Wiederholungsbelastung ausgesetzt. Die Folge können Schäden an Komponenten und Kommunikationssystemen oder im Extremfall ein kompletter Systemausfall oder Brand sein.

Empfohlen wird ein kombiniertes Schutzkonzept:

• Äußerer Schutz: Blitzableiter und Potenzialausgleichsring
• Innerer Schutz: Mehrstufige SPDs an den Wechselrichtern und Kommunikationsanschlüssen; ggf. zusätzliche Netztrennvorrichtungen für besonders exponierte Standorte

2. Systeme mit Speicher- oder Niederspannungskomponenten

PV-Anlagen mit Batteriespeichern, intelligenter Überwachung, RS485-Kommunikation oder Fernsteuerung enthalten zwar meist keine große Leistung, aber empfindliche Niederspannungselektronik. Besonders in gewerblichen Dachanlagen, landwirtschaftlichen Gewächshäusern oder dezentralen Datenstationen ist das Risiko hoch, dass induktiv eingekoppelte Blitze zu Kommunikationsstörungen oder Systemausfällen führen.

Solche Systeme erfordern eine verstärkte interne Schutzstrategie:

• Mehrstufige SPDs an Kommunikationsschnittstellen, Speicheranschlüssen und Niederspannungseingängen des Wechselrichters
• Lückenloser Potenzialausgleich und ein geschlossenes Erdungssystem zur Vermeidung von Überspannungseintrag über Datenleitungen

3. Anlagen auf leichten, ungeschützten Dachkonstruktionen

Auf ländlichen Hallendächern, landwirtschaftlichen Nutzbauten oder kleinen Lagerhallen kommen häufig Leichtkonstruktionen aus Trapezblech oder Sandwichpaneelen zum Einsatz. Diese Dächer sind ungeschützt, ohne Umgebungsabschirmung und können als lokale Erhebung leicht zum Ziel für direkte Blitzeinschläge werden. Zudem fehlt diesen Bauwerken oft ein vorgeplantes Erdungskonzept, was im Schadensfall zu Durchschlägen oder Undichtigkeiten führen kann.

Empfohlen wird hier eine kostenschonende Außenlösung ohne zusätzliche Traglast:

• Einsatz von leichten Blitzableitern, Grundableitungen und segmentierter Erdung
• Ergänzt durch integrierte Blitzschutzkomponenten direkt an den Modulen, um einen effektiven Schutzkreis mit minimalem Aufwand zu schaffen

4. Wie lässt sich ein „ausreichendes“ Blitzschutzsystem mit minimalem Aufwand realisieren?

Nicht jede Photovoltaikanlage erfordert ein aufwendiges und teures Komplettsystem zum Blitzschutz. Bei begrenztem Budget und kalkulierbarem Risiko kann durch sinnvolle Produktauswahl und gezielte Systemvereinfachung ein kostenoptimierter Schutz realisiert werden. Die folgenden drei Empfehlungen dienen als praktische Entscheidungsgrundlage für Unternehmen:

1. Externer Schutz: reduziert, aber nicht verzichtbar

Für kleine bis mittelgroße PV-Anlagen auf offenen Dächern mit deutlichen Metallstrukturen ist ein umfassendes Blitzableitersystem oft nicht nötig. Dennoch sollte ein Basisschutz mit einfacher Fangstange oder Ableitung und zuverlässiger Erdung nicht fehlen.
Durch den Einsatz von leichtem Trägersystem mit integrierter Ableitung lässt sich der Blitzstrom effektiv und ohne zusätzliche Last ins Erdreich ableiten – eine der kosteneffizientesten Schutzmaßnahmen.

2. Interner Schutz: Fokus auf kritische Knotenpunkte

Verfügt das System über Niederspannungskomponenten wie Speicher, Überwachung oder Fernzugriff, sollte der Schutz auf zentrale Stellen konzentriert werden. Mehrstufige Überspannungsschutzgeräte (SPDs) an Kommunikationsschnittstellen, Wechselrichtereingängen und Combiner-Boxen verhindern übermäßige Systemkosten.
Der Einsatz von austauschbaren SPD-Modulen erleichtert zudem die Wartung und reduziert langfristig die Betriebskosten.

3. Nutzung integrierter Schutzfunktionen moderner Module

Viele hochwertige PV-Module verfügen bereits über integrierten Bypass-Diodenschutz, niedrige Induktivität oder optimierte Erdungsschnittstellen, die die Auswirkungen von Induktionsblitzen oder Erdpotenzialdifferenzen mindern können.
Es empfiehlt sich, solche Produkte bereits in der Planungsphase zu bevorzugen – in Kombination mit einem „Leichtschutz plus Modulsynergie“-Ansatz lässt sich der Gesamtaufwand für den Blitzschutz deutlich senken.

Für Gebäudeintegrierte PV-Systeme (BIPV) bietet es sich an, Blitzschutz, Erdung und SPDs direkt in der Planungsphase auf Systemebene zu integrieren – für eine bestmögliche Verbindung von Funktionalität und Sicherheit.

Weitere Umsetzungshinweise:

• PV-Kabel sollten nicht in der Nähe von metallischen Dachinstallationen (z. B. Antennen, Warmwasserbereiter) verlaufen, um Induktionspfade zu minimieren
• Alle Kabeldurchführungen durch Wände oder Dächer sollten fachgerecht abgedichtet sein, um Wasseransammlungen und Brandgefahr zu vermeiden
• Regelmäßige Prüfung der SPDs auf Alterung sowie Kontrolle von Erdungskabeln auf Korrosion oder Lockerung
• Es dürfen keine Gegenstände auf Modulen abgelegt werden – dies kann Hotspots verursachen und zur Brandgefahr führen

Fazit

In der gewitterreichen Sommerzeit ist der Blitzschutz von Photovoltaikanlagen keineswegs nur eine formale Pflicht, sondern ein zentraler Faktor für den langfristigen, stabilen Betrieb und die Investitionsrendite einer Anlage. Von der Projektauswahl über die klimatische Standortanalyse bis hin zur Systemstruktur und Stromverteilung – jede einzelne Entscheidung beeinflusst den Mehrwert der Blitzschutzmaßnahmen.

Nur wenn ein stufenweises Bewertungssystem, eine szenariobasierte Planung und eine geschlossene Umsetzung etabliert und konsequent umgesetzt werden, kann eine PV-Anlage sicher und zuverlässig Strom erzeugen – und dabei langfristig stabile Erträge für Betreiber und Investoren sichern.

Seit 2008 ist Maysun Solar sowohl ein Investor als auch ein Hersteller in der Photovoltaikbranche und bietet kommerzielle und industrielle Solardachlösungen ohne Investition. Mit 17 Jahren Erfahrung auf dem europäischen Markt und einer installierten Kapazität von 1,1 GW bieten wir vollständig finanzierte Solarprojekte, die es Unternehmen ermöglichen, ihre Dächer zu monetarisieren und Energiekosten ohne Vorabinvestition zu senken. Unsere fortschrittlichen IBC, HJT und TOPCon Module und Balkonsolaranlagen garantieren hohe Effizienz, Langlebigkeit und langfristige Zuverlässigkeit. Maysun Solar übernimmt alle Genehmigungen, Installationen und Wartungen und gewährleistet einen nahtlosen, risikofreien Übergang zu Solarenergie bei gleichzeitiger Bereitstellung stabiler Erträge.

Quellenverzeichnis

IEC. (2010). IEC 62305 – Schutz bei Blitzentladungen. International Electrotechnical Commission. https://webstore.iec.ch/publication/2472

Phoenix Contact. (2023). Blitz- und Überspannungsschutz für Photovoltaikanlagen. Phoenix Contact GmbH & Co. KG. https://www.phoenixcontact.com/en-us/products/lightning-and-surge-protection

SMA Solar Technology AG. (2022). Technische Information – Überspannungsschutz für Wechselrichter. SMA Solar Technology AG. https://www.sma.de/en/products/solar-inverters.html

Meteonorm. (2024). Globale meteorologische Datenbank für Ingenieure und Planer. Meteotest AG. https://meteonorm.com

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