Pět typů potenciálních požárních hrozeb fotovoltaických systémů a jejich ochrana

Fotovoltaické systémy soustavně dokazují, že jsou nejhodnotnějším zdrojem pro alternativní výrobu energie. V roce 2019 dosáhla jejich produkce ročního výkonu 120 GW. Profesionálně a v souladu s platnými předpisy instalované a udržované fotovoltaické systémy jsou za normálních provozních podmínek mimořádně bezpečné. Nicméně s rozvojem distribuce různých fotovoltaických systémů provozovaných na zemi, na střechách nebo stavebně integrovaných do budov je třeba na určité požární riziko dbát (stejně jako v souvislosti s elektrickou rozvodnou sítí). 

Mezi roky 1995 a 2012 došlo v Německu ke 400 případům požárů, které měly souvislost s fotovoltaickými systémy.

Ve 180 případech byly příčinou požáru fotovoltaické součásti. Pro obraz o měřítku významnosti je třeba podtrhnout, že těchto 180 případů představovalo méně než 0,1 % požárů v Německu za uvedené období.

Požár v německé továrně Norderney v srpnu 2013 způsobil škodu několika milionů eur. (IEA)

Potenciální rizika fotovoltaických systémů a jejich ochrana

1. Spalování a znečištění vzduchu

Některé součásti fotovoltaických systémů jsou hořlavé, neboť obsahují polymery. Například: fólie s EVA a polymerové zadní díly modulů, polymery v kabeláži, rozvodné skříně a měniče. Německé ministerstvo pro hospodářství a techniku zjistilo, že systém na 9 kWp s 38 standardními fotovoltaickými moduly obsahuje 60 kg polymerního materiálu jen v samotných modulech. Ve srovnání topným olejem mohou polymery působit zvyšování teploty (PE: 46 MJ/kg > topný olej: 43 MJ/kg)

Při požáru a po něm může fotovoltaický systém produkovat emise tekuté, pevné i plynné. Pro lidi nepředstavují vzhledem k nízkým koncentracím nebezpečných látek ve fotovoltaických systémech nebezpečí. Pokud jsou však součástí systému moduly obsahující nánosy olova (c-Si), kadmia nebo selenu, mohou při zásahu přijít do styku s nebezpečnými kovy hasiči.

Ochrana: 

  • hasiči musí být informováni o fotovoltaických modulech, jejich typech a rozmístění, aby mohli svůj postup plánovat bezpečně,
  • hasiči musí pracovat v ochranných maskách, tzn. být chráněni proti škodlivým, případně jedovatým plynným látkám,
  • nečistoty z poškozených fotovoltaických modulů vyžadují při likvidaci odborné zacházení.

2. Posunutí a pády

Prostorová omezenost a nepřístupnost střech s fotovoltaickými systémy může být příčinou uklouznutí a pádů.

Ochrana: 

  • konstruovat lávky určité šířky a nepohybovat se na krajích střech, značit elektrické kabely,
  • uchovávat a aktualizovat výkresovou dokumentaci jejich rozvodů

3. Zborcení

Fotovoltaické systémy zatěžují střešní konstrukci a může dojít ke zborcení střechy. Toto nebezpečí se zvyšuje oslabením nosných prvků při požáru. Moduly mohou při požáru padat a ohrozit osoby v domě i zasahující hasiče.

Ochrana: 

  • opatrnost při koncipování konstrukce, podle potřeby konzultace se statikem,
  • informovanost hasičů o fotovoltaickém systému na střeše

4. Oblouková porucha, závada uzemnění

Součástí fotovoltaických systémů jsou moduly s vysokým stejnosměrným napětím, na nichž mohou v případě závady vznikat nesamozhášecí oblouky. Oblouk trvá do vypnutí proudu nebo oddálení kontaktů.

 

Vlivem těchto oblouků může docházet k rozpájení kontaktů na modulech nebo v elektroinstalaci modulů.

Horší kvalita rozvodných skříní s nestabilními kabelovými spoji a netěsnosti skříně mohou být příčinou koroze nebo nedostatečného odvodu tepla. Oblouková porucha může vznikat také kvůli nedostatečně kvalitním diodám.

Dalším rizikem mohou být nestejně zapojené vodiče konektorů různých výrobců. Intenzivním zahříváním některých součástí se může značně zvyšovat elektrický přechodový odpor.

Ochrana:

5. Nebezpečí úrazu elektrickým proudem

Fotovoltaické moduly za dostatečně silného působení světla produkují elektřinu. Platí to i pro umělé světlo například z halogenových lamp a fotovoltaické systémy mohou být elektricky nebezpečné. Totéž ohrožení platí při působení světla vznikajícího blízkým požárem.

Zpráva UL o bezpečnosti hasičů a fotovoltaických systémů (CESA)

Další nebezpečí představuje pro hasiče nutnost proniknout střechou k fotovoltaickému systému. Jde zejména o odstřih vedení pod proudem, při kterém téměř vždy vzniká oblouk a závažné nebezpečí úrazu elektrickým proudem.

Odstřih vedení solárního panelu pod proudem (video)

I poškozené moduly mohou produkovat proud, který může ohrozit hasiče a osoby zasahující při lokalizaci požáru. Zkoušky UL ukazují, že i po poškození způsobeném teplem nebo ohněm produkuje 60 % modulů proud.

Ochrana:

  • odpojení fotovoltaického systému,
  • vybaveni hasičů osobními dýchacími přístroji,
  • vybavení systému rychlovypínačem pro ochranu hasičů před kontaktem s kabely pod proudem

Rychlovypínač:

V USA vyžaduje předpis National Electric Code NEC 2017 v části NEC 690.12, aby stejnosměrné napětí na vedení modulů bylo možné do 30 sekund po vypnutí rychlospínače snížit na 80 V. V Německu podle předpisu VDE-AR-E 2100-712 nesmí po vypnutí v celém fotovoltaickém poli napětí překročit 120 V. Dodržení nejpřísnějších předpisů umožňují následující technické prostředky.

Požární bezpečnostní spínač Santon (DFS)

Zařízení se instaluje v blízkosti fotovoltaického systému. Pokud v případě požáru hasiči vypnou okruh AC, spínač Santon odpojí stejnosměrný proud v blízkosti solárních modulů a místo zásahu se stane pro hasiče podstatně bezpečnějším. DFS se bude chovat stejně i když teplota vzroste na 100 ˚C.

Jakmile se znovu zapne napájení DFS střídavým proudem, DFS automaticky sepne stejnosměrný proud.

Řešení SolarEdge

SolarEdge je jeden z mála výrobců solárních zařízení, který nabízí integraci funkce rychlého vypnutí. Aplikací následujících metod lze napětí v řetězci snížit na hodnotu číselně rovnou počtu modulů v řetězci (v řetězci 30 modulů tedy na 30 V):

  • vypnutí jističe střídavého proudu nebo jiné odpojení přívodu střídavého proudu do měniče (záměrně nebo v důsledku závady),
  • vypnutí vypínače měniče,
  • vypnutí vypínače stejnosměrného proudu (platí pro měniče s bezpečnostní jednotkou DC).

Bližší informace o systému SolarEdge naleznete zde: Srovnání: SolarEdge vs. optimalizátory Tigo.

Řešení Tigo

Tigo umožňuje dva způsoby splnění podmínek rychlého vypínání podle NEC 690.12.

  1. Tigo Flex MLPE používá bezdrátovou komunikaci elektroniky modulů TAP a TS4. Flex MLPE vyžaduje pro rychlé vypínání TAP a CCA (Cloud Connect Advanced).
  2. TS4‑F používá komunikaci PLC a vysílač RSS. TS4‑F provádí rychlé vypnutí pouze bez monitorování úrovně modulů.

Oba způsoby jsou použitelné pro všechny hlavní typy měničů a fotovoltaických modulů. V nouzové situaci, např. při požáru, standardně musí první zasahující rozpojit jistič střídavého proudu budovy. Přerušením přívodu ze sítě dojde k vypnutí měniče a CCA nebo vysílače RSS. Po vypnutí CCA nebo vysílače RSS umožňují jednotky bezpečnostní TS4 (TS4-S, TS4-O, TS4-L a TS4-F) automaticky odpojovat na úrovni modulů a úplně vypnout výstup napětí a proudu. I pokud tedy personál při nouzovém zásahu neprovede odpojení modulů, dokážou jednotky TS4 detekovat standardní bezpečnostní protokol a na kritický stav reagovat. Tentýž koncept se vztahuje na systémy s TS4-F. Pokud se používají externí vysílače RSS, musí tyto být podle podmínek NEC 690.12 vypnuté současně s měničem.

Bližší informace k zařízení Tigo poskytuje podpora Tigo.

Přihlaste se k odběru newsletteru

aby vám neunikly žádné novinky!