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ESD - Die tödliche Gefahr

Verfasst von Kirsten Panzer am 21. Juni 2021
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ESD - Tödliche Spezialität aus Amerika

Electric Shock Drowning - ESD - ist in Europa weitgehend unbekannt. In den Verei­nigten Staaten - und in einigen anderen Ländern - ent­wickelt sich Strom im Wasser zu der wahr­scheinlich häufigsten Todes­ursache im Wasser­sport und birgt auch für Boots­eigner ein nicht unbe­trächt­liches Gefahren­poten­zial.
Aufgefallen ist diese Entwicklung im Jahr 1999. Der Sohn eines Boots­eigners wollte ein wenig im Hafen schwim­men. Kaum im Wasser, fing er an zu schreien, ging unter und wurde nach weni­gen Minuten tot geborgen. Bei einer Obduk­tion wurde fest­ge­stellt, dass die eigent­liche Todes­ursache ein elek­tri­scher Strom­schlag war.

Bis zu diesem Zeitpunkt wurde allgemein davon ausge­gangen, dass die wach­sende Anzahl von Bade­unfäl­len in Yacht­häfen auf die zuneh­mende Popu­lari­tät des Boots­sports zurück­zu­füh­ren war - die Zahl der Boote stieg stän­dig an, sodass die Menge der damit verbun­denen Un­fäl­le logi­scher­weise eben­falls zuneh­men musste. Erst 2009 fiel auf, dass diese Ent­wick­lung in Europa und ande­ren Gegen­den bei wei­tem schwächer aus­ge­prägt war. Man begann, die Todes­fälle näher zu unter­suchen, auch weil viele dieser Ereig­nisse einem be­stimm­ten Schema zu folgen schie­nen. Es zeich­nete sich eine klare Häu­fung in Häfen mit Land­strom­an­schlüs­sen ab. Darauf­hin durch­ge­führ­te Ermitt­lungen in Bezug auf die Todes­ur­sachen führ­ten zu dem er­schrecken­den Ergeb­nis, dass mehrere Hun­dert Men­schen jedes Jahr durch Feh­ler in den elek­tri­schen Anla­gen - sowohl an Land als auch auf den Boo­ten - um‘s Leben kamen - und kommen.

Was schützt europäische Schwimmer?

Um diese Frage beantworten zu können, muss man ein wenig weiter ausholen und in die Geschichte der Normen und Richt­linien eintauchen. Zunächst aber: Welche Zutaten sind nötig, um solch einen Unfall auszu­lösen? Wie gelangt der Strom in das Wasser? Wo doch der Strom im Land­strom­an­schluss­kabel bequem vom Land zum Boot und zu­rück fließen kann?
Drei Vor­aus­set­zun­gen müssen erfüllt sein: Es muss ein Iso­la­tions­feh­ler in der elek­tri­schen Anlage an Bord vor­lie­gen - damit der Strom auf an­de­re lei­ten­de Teile im Boot, bei­spiels­weise den Rumpf oder den Mo­tor - über­ge­hen kann. Zwei­tens: Feh­len­de oder mangel­hafte Er­dung des Wech­sel­strom­sy­stems - bei in­tak­ter Er­dung würde der Strom den Weg zurück zum Land durch den Schutz­leiter bevor­zugen. Oder, bei aus­rei­chen­der Fehler­strom­stärke, eine Siche­rung oder einen Schutz­schal­ter aus­lösen. Drit­tens: Feh­len­der Feh­ler­strom­schutz­schalter am land­sei­ti­gen Strom­an­schluss, auch RCD, GFP, GFCI oder - in Deutsch­land - FI genannt.

Erdung von Metallrümpfen

Ist der Rumpf eines Stahl- oder Alu­mi­nium­boo­tes geer­det (links), kann ein Feh­ler­strom, der zum Bei­spiel durch einen Iso­la­tions­fehler in den Rumpf ge­langt ist, ge­ord­net durch den Schutz­leiter zur Strom­quel­le zurück­fließen. In den meisten Fällen ist der Fehler­strom so groß, dass eine der vor­ge­la­ger­ten Siche­rungen aus­löst. Ohne Er­dung (rechts) muss sich der Strom einen ande­ren Weg zu­rück zur Erde su­chen: Dieser führt bei Boo­ten und Yach­ten grund­sätz­lich durch das Was­ser. Hinzu kommt, dass - je nach Strom­stärke - der Fehler über län­gere Zeit un­be­merkt blei­ben kann, da keine Siche­rung aus­löst. Daher ist die Erdung des Wech­sel­strom­sys­tems grund­sätz­lich vor­ge­schrie­ben. Die oft ge­äußer­ten Vor­be­hal­te gegen eine Erdung - dass diese elek­tro­ly­tische Korro­sion för­de­re und zu Un­fäl­len füh­ren kön­ne - sind schlicht und ein­fach falsch. Das Gegen­teil ist der Fall.

Der fehlende Schalter

Damit wären wir auch bei der Erklä­rung für die länder­spe­zi­fi­sche Ver­tei­lung der Un­fäl­le: Wäh­rend in Euro­pa, Au­stra­lien und Neu­see­land Feh­ler­strom­schutz­schalter in den Strom­an­schlüs­sen der Yacht­häfen zwin­gend vor­ge­schrie­ben sind, fehlt diese Vor­schrift in den USA und an­de­ren ame­rika­nischen Ländern. Böse Zun­gen be­haup­ten, das läge daran, dass die mei­sten Anla­gen in die­sen Län­dern so schlecht er­rich­tet seien, dass ein Feh­ler­strom­schutz­schal­ter per­ma­nent aus­lösen würde. Dies war auch in Deutsch­land einer der Grün­de für die Skep­sis vieler Elek­tri­ker gegen­über diesen 1984 neu­mo­di­schen Schutz­schal­ter: Sie zwan­gen die Elek­tri­ker zu einer abso­lut sau­be­ren Tren­nung von Schutz- und Neu­tral­leiter. Feh­ler­strom­schutz­schal­ter an Bord - wie in der DIN EN ISO 13297 vor­ge­schrie­ben - schüt­zen nur den Berei­ch hin­ter der Ver­tei­lung. Sind die Lei­ter zwi­schen dem Strom­an­schluss an Land und der Bord­netz­ver­tei­lung nicht durch einen land­sei­ti­gen Schutz­schal­ter ab­ge­sichert, kann zum Bei­spiel ein an der Fuß­reling durch­ge­scheu­ertes Land­strom­kabel das Schiff unter Strom setzen, ohne dass der bord­ei­ge­ne Schutz­schal­ter aus­löst. Hier muss dann die Schutz­maß­nah­me „Schutz­er­dung“ über­neh­men.

Schutzerdung

Die Einführung der Schutzerdung hatte eine ähnliche Aus­wir­kung auf das Un­fall­ge­sche­hen im Be­reich der Elek­trik wie die Feh­ler­strom­schutz­schal­ter: Die An­zahl der töd­li­chen Un­fäl­le wurde hal­biert. Mit der Schutz­er­dung werden im Feh­ler­fall auf­tre­ten­de Ströme mit einem ei­ge­nen Lei­ter - dem grün-gel­ben Schutz­leiter - sicher gegen Erde abge­leitet. So müssen elek­trisch lei­tende Ge­häuse von elek­tri­schen Ge­rä­ten - zum Bei­spiel das Ge­häu­se eines Toa­sters - mit dem Schutz­leiter ver­bun­den sein. Da die­ser di­rekt mit der Erde - also dem poten­tial der Erd­ober­flä­che - ver­bun­den ist, kann dort kei­ne ge­fähr­liche Span­nung mehr auf­tre­ten. Trotz­dem wird - be­son­ders von Alu­rumpf­eignern - im­mer wie­der pro­pa­giert, dass eine Er­dung des Wech­sel­strom­net­zes zum bal­di­gen Un­ter­gang der Yacht füh­re. Außer­dem könn­ten durch die Ver­bin­dung des Rump­fes mit dem Wech­sel­strom­system ge­fähr­liche Span­nun­gen in das Was­ser ge­lan­gen.

Fehlerstromschutzschalter

Diese umgangsprachlich FI genannten Schutz­schal­ter - korrekt heißen sie auch in Deutsch­land RCD (Resi­dual Cur­rent Devi­ce) - ver­gleich­en die Ströme in Außen- und Neu­tral­lei­ter eines Strom­krei­ses. Fin­det er dort Ab­wei­chun­gen, die des­sen Be­mes­sungs­strom über­schrei­ten - in der Re­gel für Men­schen nicht ge­fähr­liche 30 Milli­ampere, - un­ter­bricht er den Strom­kreis. Durch diese Schal­ter wurde in Deutsch­land die Zahl der Strom­toten nach 1984 nahe­zu hal­biert. Feh­ler­strom­schutz­schal­ter lösen nicht aus, wenn ein Mensch zwei Außen­leiter (zum Bei­spiel in Drei­pha­sen­sys­temen) oder Außen- und Neu­tral­leiter be­rührt, da dann kein Feh­ler­strom entsteht.

Spannungsdifferenz

Beides stimmt so nicht. Löcher im Rumpf entstehen nicht durch Erdung. Im Ge­gen­teil: Die Wahr­schein­lich­keit, dass durch Feh­ler im Gleich- oder Wech­sel­strom­system der Yacht Span­nun­gen auf den Rumpf ge­lan­gen, ist ohne Er­dung we­sent­lich größer. Ein ka­tho­di­scher Kor­ro­sions­schutz (Opfer­ano­den) kann nur dann auch ge­gen von außen einwirkende galvanische Korrosion - zum Beispiel durch die berüchtigte eiserne Spundwand - wir­ken, wenn über die Schutz­erdung eine lei­ten­de Ver­bin­dung zur Erde be­steht. Nur unter be­stimm­ten Vor­aus­set­zungen ist es über­haupt mög­lich, dass über den Schutz­leiter des Land­strom­an­schlus­ses Fremd­span­nun­gen in das ei­ge­ne Netz im­por­tiert wer­den.
Eine dieser Vor­aus­set­zungen ist, dass der Schutz­leiter an Land nicht kor­rekt ge­er­det ist oder dass zwis­chen der land­sei­tigen und der Schiffs­erde eine Span­nungs­diffe­renz be­steht. Gegen diese eher sel­te­nen Ereig­nisse hel­fen eine Tren­nung des Land­an­schlusses - Stecker ziehen-, ein gal­va­ni­scher Iso­la­tor oder ein Trenn­trans­for­ma­tor.

Vorschrift

Das zweite Argument gegen die Erdung - dass dadurch gefähr­liche Span­nun­gen in den Rumpf ge­bracht wer­den kön­nen - ist voll­kom­men un­sin­nig. Ohne Er­dung kön­nen theo­re­tisch be­lie­big hohe Span­nun­gen auf dem Rumpf lie­gen, die erst wahr­ge­nom­men wer­den, wenn da­raus ein Schaden ent­steht. Mit Er­dung und dem vor­ge­schrie­be­nen RCD wird hin­ge­gen be­reits bei sehr ge­rin­gen Span­nun­gen oder Feh­ler­strö­men ein Schutz­schal­ter aus­ge­löst. Schließ­lich und end­lich ist die Er­dung des Wech­sel­strom-Bord­net­zes keine Op­tion, son­dern ver­bind­lich vor­ge­schrie­ben. So­wohl in der in­ter­na­tio­nal gül­ti­gen ISO 13297 - in Deutsch­land als DIN EN ISO er­schie­nen als auch in der ame­ri­ka­ni­schen ABYC E-11 ist die Er­dung klar und deut­lich fest­ge­legt.

Fehlerströme - Der Weg zum Land

In Schiffen mit fach­ge­recht aus­ge­führ­ter Er­dung (1) wer­den Feh­ler­span­nun­gen über den Schutz­lei­ter zur Erde - in die­sem Fall dem Land­strom­an­schluss - zurück­ge­führt. Es kön­nen keine ge­fähr­li­chen Span­nun­gen auf dem Rumpf oder auf an­de­ren lei­ten­den Tei­len an Bord auf­tre­ten. Ist keine Er­dung vor­han­den oder ist diese unter­bro­chen (2), sucht sich der Feh­ler­strom einen an­de­ren Weg zu­rück zum Land - even­tuell auch unter Be­tei­li­gung eines an­de­ren Schif­fes. Die­ser führt im­mer durch das Was­ser, schwimmen in der Nähe des Schif­fes wird dann in salz­armen Ge­wäs­sern zu einer lebens­ge­fähr­lichen An­ge­le­gen­heit.

Fremde Schiffe

Ist das eigene Schiff mit Schutzerdung und einem Fehler­strom­schutz­schal­ter aus­ge­stat­tet, kann mit ziem­li­cher Si­cher­heit davon aus­ge­gan­gen wer­den, dass da­von keine Ge­fähr­dung durch vaga­bun­die­rende Ströme im Was­ser aus­geht. Dies heißt jedoch nicht, dass alle an­de­ren Boo­te oder die land­sei­ti­ge In­stal­la­tion si­cher sind. Daher der Rat der ame­ri­ka­ni­schen ESDPA (Elec­tric Shock Drow­ning Pre­ven­tion As­so­cia­tion), nicht nä­her als 100 Me­ter an einen Ha­fen mit Strom­an­schluss heran zu schwim­men oder gar von einem dort fest­ge­mach­ten Boot ins Was­ser zu sprin­gen.

Besonders gefährlich sind Anlagen in Süß­wasser, da dieses Strom schlechter leitet als der mensch­liche Körper. Aber auch in Salz­was­ser kön­nen gefährliche Ströme auftreten, wenn ein­zel­ne Teile - bei­spiels­weise Propeller - unter Span­nung stehen und diese be­rührt werden können.

Fazit

Fehlerstromschutzschalter und Erdung können verhindern, dass das eigene Schiff Ströme im Was­ser verur­sacht. Galva­nische Iso­la­toren, Trenn­trans­for­ma­to­ren oder ein­fach die Tren­nung vom Land­netz kön­nen ver­hin­dern, dass Feh­ler im Land­strom­netz Schä­den am ei­ge­nen Schiff verur­sachen. In Län­dern ohne Fehlerstromschutzschalter im Land­strom­an­schluss sollte man nicht in der Nähe der Strom­ver­sor­gung in das Was­ser gehen.

Zum Schluss eine Bemer­kung: In Europa, Neusee­land und Au­stra­lien gab es seit der Ein­füh­rung der Feh­ler­strom­schutz­schal­ter im Land­strom­anschluss keinen einzi­gen Fall von ESD.

Leiter - Namen, Farben und Funktionen

In europäischen Wechselstromsystemen gibt es drei Leiter, deren Namen und Farben im Lau­fe der Jah­re mehr­mals gewech­selt haben. Da sind zu­nächst die bei­den strom­füh­ren­den Lei­ter: Außen- und Neu­tral­lei­ter. Der Außen­lei­ter ist braun oder schwarz und weist eine Span­nung von 230 Volt gegen Erde auf. Bild­lich wird er gerne als der Lei­ter dar­ge­stellt, der den Strom von der Strom­quelle zum Ver­brau­cher führt - was streng genom­men bei Wech­sel­strom nicht ganz kor­rekt ist. Er kann bei drei­pha­sigen An­lagen auch grau gefärbt sein. Wei­te­re Be­zeich­nun­gen sind „Phase“ oder der Kenn­buch­stabe „L“.

Der Neutralleiter ist im Betrieb ebenfalls strom­füh­ren­d und bringt - wieder bild­lich - den Strom vom Ver­brau­cher zu­rück zur Quel­le. Seine Span­nung gegen Erde soll Null sein. Er ist heu­te blau, hieß früher „Null­leiter“ - Kenn­buch­stabe „N“ und war bis 1965 grau gefärbt.
Der Schutzleiter ist grün-gelb, in ameri­ka­ni­schen Yach­ten auch grün, und darf im nor­ma­len Be­trieb kei­nen Strom füh­ren. Er wur­de auch als „Erd­leiter“ be­zeich­net und hat die Kenn­buch­sta­ben „PE“. In äl­te­ren An­la­gen kann der Schutz­leiter auch rot sein. Die Span­nung gegen Erde ist grund­sätz­lich Null Volt.

Michael Herrmann, yachtinside.de

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  Kommentare

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Hallo alle zusammen.
Danke für den hervorragenden Fachlichen Bericht .
Beste Grüße und Gesundheit Michael

Fachlich einwandfrei Beschrieben

By Michael.D on 24.06.2021 19:30:56

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