Durchführung einer FMEA* zur Erstellung eines Sicherheitskonzeptes
(* Failure Mode and Effects Analysis; Fehlermöglichkeits- und -Einflussanalyse)
Wie bei jeder technischen Anlage besteht bei Photovoltaik-Anlagen mit integrierten Energiespeichern als komplexe elektrotechnische Anlagen mit einer Vielzahl von Einzelkomponenten das Risiko, dass durch Fehler in der Anlage Schäden auftreten können. Für die Vertreiber und Betreiber von PV-Anlagen mit Speichern, wie auch für Versicherungen, besteht daher der Bedarf nach einer Einschätzung dieses Risikos.
Der Ablauf einer FMEA gliedert sich, wie nachfolgend beschrieben, in Risikoanalyse, Risikobewertung und Risikominimierung. Letztere Handlungsweise wird solange wiederholt, bis die ergriffenen Maßnahmen das Risiko auf ein vertretbares Minimum reduzieren (Abbildung 1).
- Risikoanalyse: Erkennen und Identifizieren von Gefährdungen für alle Lebensabschnitte (Produktion, Lagerung, Transport, Installation, Betrieb, Instandhaltung, Demontage, Recycling) und alle Systemebenen (System, Pack, Modul, Zell-Block, Zelle, Zellmaterial), ausgehend vom und einwirkend auf das BESS.
- Risikobewertung: Ermittlung der Schwere und Wahrscheinlichkeit des Risikos und Beurteilung der Akzeptanz des sich ergebenden Risikoniveaus.
- Risikominimierung: Maßnahmen zur Minderung der nicht akzeptablen Risiken und Nachweis der Wirksamkeit der Maßnahme. Anschließende Wiederholung des Risikobeurteilungsprozesses.
Die eigentliche Risikobewertung wird üblicherweise in einem FMEA Formblatt dargestellt (Abbildung 2). Hierbei werden die risikorelevanten Bauteile identifiziert und einer Funktion zugewiesen. Abschließend wird das Risiko nach den folgenden drei Kriterien auf einer Skala von 1 bis 10 (Tabelle 1) beurteilt:
- Auftrittswahrscheinlichkeit
- Bedeutung des Risikos
- Entdeckungswahrscheinlichkeit des möglichen Risikos.
Aus den drei Einzelkriterien wird durch Multiplikation (A mal B mal E) die sogenannte Risikoprioritätszahl „RPZ“ berechnet, mit dem Ziel, einen festgelegten Wert zu unterschreiten. Wurde dieser Wert noch nicht erreicht, gilt es, vorbeugende Maßnahmen zu definieren, um die Bewertung der einzelnen Kriterien zu verbessern.
Bewertungs- punkte |
A Auftritts- wahrscheinlichkeit |
B Bedeutung |
E Entdeckungs- wahrscheinlichkeit |
| 1 | Unwahrscheinlich | Unwahrscheinlich | Hoch |
| 2-3 | Sehr gering | Geringfügig | Mäßig |
| 4-6 | Gering | Mittelschwer | Gering |
| 7-8 | Mäßig | Schwerer Fehler | Sehr gering |
| 9-10 | Hoch | Äußerst schwerwiegend | Unwahrscheinlich |
Tab. 1: FMEA Kritikalitätsmatrix
In diesem Arbeitspaket sollen die Erkenntnisse der Risiken aus den einzelnen Arbeitspaketen in einer FMEA zusammengefasst werden, um diese dem aktuellen Stand der Technik gegenüberzustellen und um eventuelle Restrisiken und offene Fragestellungen aufzuzeigen, um so zukünftige Maßnahmen zur Risikovermeidung zu definieren.
Hierzu wurden die Sicherheitsgrundsätze aus der Anwendungsregel VDE-AR-E 2510-50:2017 und dem Sicherheitsleitfaden für Li-Ionen-Hausspeicher 11/2014 in die Betrachtung der FMEA einbezogen, um darauf aufbauend die zusätzlichen Erkenntnisse aus dem SPEISI-Projekt einzuarbeiten. Schlussendlich sollen daraus geeignete Optimierungsmaßnahmen abgeleitet werden, um einen möglichen Handlungsbedarf für die zukünftige Entwicklung aufzuzeigen.
Abb. 1: Ablaufdiagramm Risikoanalyse
Abb. 2: Konventionelles FMEA-Formblatt