Fotowoltaika. Bezpieczeństwo pożarowe

dwóch strażaków gasi pożar instalacji fotowoltaicznej

W wielu miejscach w Internecie, a nawet w prasie lokalnej podnoszona jest co jakiś czas kwestia ognioodporności instalacji fotowoltaicznych. Malowane są przy tym sugestywne obrazy domów płonących jak pochodnie zapalone od fotowoltaicznej iskry. W dzisiejszym tekście postaram się rozwiać obawy wszystkich tych, którzy boją się ognia powstałego w wyniku pracy elektrowni słonecznej.

Na początek trochę statystyki. Z badań prowadzonych w Niemczech, Wielkiej Brytanii, Holandii i we Włoszech jasno wynika, że instalacje fotowoltaiczne są w zasadzie niepalne i powodowane przez nie pożary to zaledwie promil wszystkich tego typu zdarzeń w badanym okresie. Wg badań holenderskiego urzędu TNO w 2018 r. ilość pożarów domowych elektrowni słonecznych to zaledwie 0,014% z ponad 170 tys. zarejestrowanych instalacji fotowoltaicznych, jeszcze lepiej wyglądają statystyki w Niemczech i Wielkiej Brytanii, gdzie odsetek objętych pożarem instalacji wynosi niecałe 0,006% ogółu. W Polsce nie prowadzi się takich statystyk, ale jak na podstawie danych przekazanych przez wykonawców, którzy zazwyczaj są informowani o zdarzeniu, szacuje Stowarzyszenie Branży Fotowoltaicznej Polska PV, pożary instalacji fotowoltaicznych oscylują wokół 1 promila. Jeśli do tego dodamy fakt, że około 60% tych pożarów wywołanych jest przez czynniki zewnętrzne, niezależne od instalacji, to naprawdę nie ma się czego bać.

Bezpieczna instalacja fotowoltaiczna – montaż is king

Mimo niezaprzeczalnego bardzo wysokiego bezpieczeństwa pożarowego zdarza się jednak, że instalacja fotowoltaiczna się zapali. Pisałem już, że za ponad połowę pożarów odpowiadają czynniki zewnętrzne (56%), np. wyładowania atmosferyczne, to w pozostałych wypadkach najczęściej zawinił wadliwy montaż (18%) lub błędy projektowe (9%). Niewielki wpływ mają też wady komponentów instalacji, choć takie również się zdarzają, szczególnie przy sprzęcie niskiej jakości (17%)*.

Stąd tak ważne jest, by właściwie dobrać ekipę montującą. Warto zdać się na firmy z doświadczeniem, rozważmy takie, dla których instalacje fotowoltaiczne to niejedyna gałąź biznesu, ale które działają w branży energetycznej. Daje to nam większą gwarancję, że takie przedsiębiorstwo nie zniknie z rynku, gdy skończy się boom na fotowoltaikę, albo zostaną wprowadzone bardziej wymagające regulacje prawne. Takie rozwiązanie szczególnie ważne jest przy instalacjach biznesowych, gdzie firma energetyczna jest w stanie zaproponować dodatkowe możliwości dochodu lub oszczędności, nawet jeśli inwestor stawia instalację większą niż 50 kW i nie mieści się w kategorii prosumenta.

Zobacz kompleksową ofertę Lerta SA dla biznesu

Jakie są więc najczęstsze przyczyny pożaru zawinionego przez błąd ludzki i/lub sprzętowy? Rozkład powodów może być w każdym kraju nieco inny, np. polską bolączką są błędy przy montażu, które wynikają z braku doświadczenia monterów. Musiało się to zdarzyć przy bardzo dużym wysypie firm montujących moduły fotowoltaiczne, z których nie wszystkie są wystarczająco przygotowane do pracy z konstrukcjami pod napięciem, nie palą się one również do inwestowania w szkolenia przygotowujące do instalacji modułów PV. Inna sprawa, że takich szkoleń jest na rynku wciąż za mało.

Najczęstsze błędy montażowe to wadliwa instalacja lub nieprawidłowy dobór tzw. szybkozłączek, nieodpowiednie poprowadzenie przewodów, niestosowanie na nich osłon czy używanie nieodpowiednich przejść, które mogą prowadzić do powstania łuku elektrycznego, stającego się bezpośrednią przyczyną pożaru.

Drugim co do częstości zdarzeń jest awaria urządzeń, na przykład modułów fotowoltaicznych. Punktem newralgicznym są tu tzw. hotspoty, czyli przegrzewające się ogniwa w modułach. W skrajnych przypadkach hotspot może osiągać temperaturę nawet kilkuset stopni Celsjusza. Czasami zagrożenie pożarowe wynika z niefortunnego przymocowania falownika do materiału palnego, na przykład do drewnianej płyty.

Rzadziej za samozapłon instalacji fotowoltaicznej odpowiadają błędy projektowe, które sięgają kilku procent spalonych instalacji. Należą do nich na przykład zbyt duża liczba połączeń równoległych przy zbyt małych przekrojach żył przewodów, prowadząca do przekroczenia dopuszczalnej obciążalności prądowej kabli i w konsekwencji do ich zapalenia.

Do najczęstszych przyczyn pożarów wywołanych błędem ludzkim należą:

  • Montowanie podzespołów na materiałach palnych –moduły fotowoltaiczne, czy falowniki podczas pracy mogą nagrzać się do bardzo wysokich temperatur. Gdy w okolicy znajdzie się łatwopalne tworzywo, ryzyko pojawienia się ognia drastycznie wzrasta.
  • Niewłaściwy dobór lub montaż tzw. szybkozłączek – mieszanie różnych typów złączek (typu MC4 z typem H4) bądź mieszanie ich rodzajów (złączki od różnych producentów).
  • Źle wykonane rozdzielnice DC.
  • Niedokręcone śruby – wydawać by się mogło, że to błahostka, ale zbyt luźna śruba łatwo może wypaść, co może sprawić, że podtrzymywane przez nią elementy instalacji zaczną pracować i będą narażone na uszkodzenia mechaniczne (np. przetarcia przewodów).
  • Źle poprowadzone przewody – niestety, wcale nie rzadko zdarzają się instalacje fotowoltaiczne, w których przewody przeprowadzane są w miejscach narażonych na tarcia czy przygniecenia lub niewłaściwy sposób (luźno, bez odpowiednich mocowań, bez dodatkowych osłon UV). Innym przykładem często popełnianego błędu może być tworzenie tzw. pętli indukcyjnych.
  • Zbyt duża liczba połączeń równoległych, przy przewodach o zbyt małych przekrojach.
  • Brak uziemień – połączenia wyrównawcze, szerzej znane jako uziemienia, poprawiają bezpieczeństwo instalacji fotowoltaicznej pod kątem potencjalnych przepięć, ryzyka porażenia czy wyładowań elektrycznych. Niestety, wielu instalatorów całkowicie pomija ten aspekt.

 Sprawdź naszą ofertę fotowoltaiki

Pożar elektrowni słonecznej - jak go uniknąć?

Bez względu na zakres przepisów regulujących kwestie ochrony przeciwpożarowej, warto przestrzegać pewnych zasad, których stosowanie ogranicza ryzyko pożaru.

  • Właściwy projekt instalacji – tu trzeba zwrócić uwagę, czy elementy instalacji zostały odpowiednio rozmieszczone, w szczególności, czy nie znajdują się bezpośrednio nad ścianą oddzielenia przeciwpożarowego. Należy też unikać montażu modułów na palnym podłożu. Jeśli to niemożliwe, instalacja powinna znajdować się przynajmniej kilkanaście centymetrów nad nim.
  • Dobór sprawdzonych podzespołów – na etapie projektu warto też zwrócić uwagę na wykorzystywane urządzenia. Podzespoły renomowanych marek ograniczają ryzyko pożaru związane z awarią sprzętu.
  • Dbałość o najwyższe standardy montażu – należy unikać popełniania opisanych wcześniej błędów, takich jak stosowanie szybkozłączek różnych typów i producentów, niewłaściwe momenty dokręcenia, czy brak dodatkowej ochrony UV dla przewodów. Wskazane jest również używanie odpowiednich narzędzi (np. kluczy dynamometrycznych czy precyzyjnych ściągaczy izolacji), które nie uszkodzą elementów zestawu. W praktyce sprowadza się to dokładnej analizy ofert na instalację fotowoltaiczną i niekierowanie się jedynie niską ceną usługi.
  • Badania i pomiary – przed odbiorem instalacji zaleca się dokonać pomiaru rezystancji izolacji. Pozwala on upewnić się, że nie jest ona uszkodzona na trasach kablowych. Ważne jest badanie kamerą termowizyjną, jako że daje ono możliwość wykrycia przegrzewających się elementów, na przykład hotspotów, albo źle wykonanej złączki konektorów, która również się nagrzewa, czy też nieprawidłowego podłączenia do falownika. Przydatne są również badania ciągłości połączeń wyrównawczych i ochronnych.
  • Regularne przeglądy – instalacje fotowoltaiczne z reguły nie wymagają większej uwagi, jednak dla zachowania wysokich standardów bezpieczeństwa warto co jakiś przeprowadzić czynności serwisowe, takie jak: sprawdzenie urządzeń zabezpieczających, ocena czystości paneli fotowoltaicznych czy pomiary kontrolne. Jeśli mamy taką możliwość (a wiele firm udostępnia ku temu narzędzia), warto na bieżąco monitorować pracę instalacji fotowoltaicznej, aby możliwie jak najszybciej wyłapać potencjalne problemy.

Pali się!

Nie namawiam nikogo do samodzielnego gaszenia pożaru instalacji fotowoltaicznej. Pozostawmy to specjalistom! Jedynym wypadkiem kiedy sami możemy coś zrobić, jest niewielki pożar wewnątrz budynku w okolicy inwertera. Do jego ugaszenia używamy gaśnicy proszkowej przeznaczonej do urządzeń elektrycznych. Przed rozpoczęciem gaszenia koniecznie trzeba wyłączyć inwerter oraz zabezpieczenia prądu stałego. Jeśli nie mamy takiej możliwości, należy wezwać pogotowie energetyczne.

W każdym innym wypadku należy wezwać straż pożarną. Podczas zgłoszenia poinformujmy strażaków, że jadą do pożaru instalacji fotowoltaicznej i w miarę możliwości udostępnijmy służbom schemat instalacji z zaznaczeniem poszczególnych połączeń, urządzeń i kabli. Mimo, że w Polsce nie ma jakichś specjalnych wytycznych, jak gasić instalację fotowoltaiczną, to czeskie badania (w 2012 roku Czesi wywołali dwa pożary instalacji, by zbadać zjawisko i stworzyć procedury) pokazują, że  elektrownie słoneczne można gasić wodą w ten sam sposób, jak inne urządzenia elektryczne pod napięciem 400 V. 

Co ważne, badanie to pozwoliło ustalić, że moduły, nawet te objęte pożarem, jeśli tylko padają na nie promienie słoneczne, produkują prąd. Dlatego niezmiernie istotne jest wyłączenie głównego wyłącznika prądu w budynku jednorodzinnym, bądź przeciwpożarowego wyłącznika prądu w budynkach użyteczności publicznych lub przemysłowych.

Czekając na przyjazd straży pożarnej, podczas pożaru bezwzględnie nie powinno się:

  • dotykać metalowych części instalacji,
  • stawać na panelach fotowoltaicznych,
  • demontować modułów,
  • rozłączać przewodów przy panelach fotowoltaicznych,
  • dotykać metalowych elementów dachu.

Podsumowując: instalacja fotowoltaiczna, gdy zostanie właściwie zaprojektowana i zamontowana, jest równie bezpieczna jak inne urządzenia elektryczne pracujące w domu. Dlatego decydując się na inwestycję, warto wybierać tylko kompetentnych wykonawców, którzy będą stosować się do obowiązujących norm montażowych i zasad bezpieczeństwa. Warto również samemu zadbać o wdrożenie praktyk przeciwpożarowych, które mogą zminimalizować ryzyko związane z ogniem. Nie od parady będzie też zatroszczenie się o zabezpieczenie finansowe, jakim jest ubezpieczenie instalacji, które zminimalizuje skutki ewentualnego pożaru.

*Dane zaczerpnięte z badania TÜV Rheinland – Fraunhofer z 2015 r.