Wir möchten der Frage nachgehen, was überhaupt ein Lichtbogen ist, wie dieser zustande kommt und was ein Lichtbogen anrichten kann. Denn in Verbindung mit einer Photovoltaikanlage und Brandschäden kommt der Begriff „Lichtbogen“ recht häufig vor.
Was ist ein Lichtbogen?
Ein Lichtbogen ist zwischen zwei Elektroden eine sich selbst erhaltende Gasentladung. Selbsterhalten deshalb, da der Lichtbogen eine ausreichend hohe elektrische Potentialdifferenz aufweist und durch Stoßionisation die benötigte hohe Stromdichte aufrecht erhält. Eine Potentialdifferenz beschreibt nichts anderes als die Spannung und bei einer Stoßionisation werden Elektronen durch einfallende, hinreichend schnelle Elektronen aus Atomen oder Molekülen herausgeschlagen. Dadurch werden diese ionisiert. Die Gasentladung selbst bildet ein Plasma in dem Atome oder Moleküle zum Teil ionisiert sind. Das Gas wird durch freie Ladungsträger elektrisch leitfähig. Ein Lichtbogen besitzt eine Temperatur von mehreren tausend Grad Celsius.
Das ganze ergibt dann einen Lichtbogen, wie auf dem unteren Bild schön zu sehen ist.
Wie entsteht ein Lichtbogen?
Am einfachsten kann dies anhand des Schweißens erklärt werden. Dazu werden ein metallischer Werkstoff sowie die Schweißelektrode benötigt. Der Werkstoff wird an einem Pluspol angeschlossen, die Elektrode an einen Minuspol. Der Stromkreis (Gleichstrom) ist noch offen, da keine Verbindung zwischen den beiden besteht. Berührt nun die Elektrode den metallischen Werkstoff entsteht ein Lichtbogen, da der Stromkreis geschlossen wird. Der Werkstoff kann nun verarbeitet (geschweißt) werden. Die hohen Temperaturen bringen das Metall zum schmelzen. Vergrößert man nun den Abstand zwischen der Elektrode und dem Werkstoff, wird der Lichtbogen zwischen den beiden größer bzw. länger, bis er, je nach Spannungshöhe, abreisst.
Was kann ein Lichtbogen anrichten?
Nehmen wir an, das Solarkabel eines Solarmoduls wurde auf Grund von Wind am Dach aufgescheuert oder durch einen Tierverbiss (Marder) beschädigt. Die Isolierung des Kabels ist dermaßen beschädigt, so dass die Adern des Kabels zu sehen sind. Da die Solaranlage tagsüber unter hoher Spannung steht, kann ein Lichtbogen dadurch entstehen, sobald das offene Kabel nur in die Nähe eines spannungsführenden Teils gelangt. Das eigentliche Problem dabei ist, dass bei einer Solaranlage zwischen Solarmodulen und Wechselrichtern Gleichstrom anliegt. Dadurch bleibt der Lichtbogen solange erhalten, bis die Spannung der Solaranlage nachlässt und der Lichtbogen abreist. Das kann mitunter einen ganzen Tag andauern. Der Dachstuhl etc. kann durch den Lichtbogen anfangen zu brennen. Aber Achtung: Wird bei der Installation der Solaranlage nicht fachgerecht gearbeitet, kann ein Lichtbogen schon alleine dadurch entstehen, sobald ein Steckverbinder nicht richtig verbunden ist.
[youtube http://www.youtube.com/watch?v=zGtG_ad1zjQ]