Pożary fotowoltaiki - mity i rzeczywistość, Ing. Bronislav Bechník, Ph.D.

Jakiś czas temu, niemieckie i czeskie media szerzyły famę, twierdząc, że strażacy nie gaszą elektrownie fotowoltaiczne, ponieważ są one dla nich szczególnie niebezpieczne.

Eksperymentalny pożar

Na początku 2012 roku, na opuszczonym budynku lotniska został przeprowadzony próbny pożar dwóch małych systemów fotowoltaicznych. Moduły zostały umieszczone na metalowym pokryciu dawnej sali gimnastycznej. Podczas pożaru mierzono parametry elektryczne obu systemów.

Większy systemu zawierał 12 sztuk modułów fotowoltaicznych z komórek wykonanych technologią monokryształów krzemowych, jeden moduł posiadał nominalną moc 155Wp. Ogólna wydajność systemu - 1,86 kWp - zaspakaja potrzeby zwykłego domu jednorodzinnego. Napięcie wyłączonego systemu może przekraczać 500 V (przy mroźnej pogodzie). Przy optymalny punkcie pracy jest napięcie około 360 V. Takie parametry są w dzisiejszych czasach realizowane poprzez 8 szt. modułów o mocy nominalnej około 240 Wp. Napięcie przy wyłączeniu  w tym przypadku wynosi około 320 V, maksymalne około 400 V, przy optymalnym punkcie pracy jest napięcie około 240 V.

Z punktu widzenia bezpieczeństwa, druga opcja jest bardziej odpowiednia i dlatego zaleca się, aby projekt systemu przewidywał raczej mniejszą ilość modułów połączonych szeregowo.

Mniejszy system składał się z 2 sztuk modułów tego samego typu umiejscowionych na  pokryciu z dachówek ceramicznych, dodatkowo położonych na dachu zamiast blachy. Wydajność mniejszego systemu - 310 Wp - zaspakaja potrzeby małego domku przeznaczonego do rekreacji. Panele połączono równolegle, dlatego napięcie wynosiło około 30 V, maksymalne napięcie wyłączonego systemu wynosiło mniej niż 50 V. Taki system w normalnych warunkach nie stanowi zagrożenia dla strażaków.

Przed pożarem przeprowadzono liczne pomiary skupiając się na potencjalnej (nie)bezpieczności jednokierunkowej siłowej instalacji elektrycznej podczas gaszenia pożaru. Nieco zaskakujące było na przykład odkrycie, że przewody znajdujące się w małej odległości od siebie i zatopione w płytkim zbiorniku z wodą, mogą spowodować w pewnej odległości napięcie krokowe przekraczająca 100 V. Po przerywaniu jednokierunkowej siłowej dystrybucji prądu pod napięciem (U0C 480V) przy użyciu standardowych technik gaszenia pożaru stwierdzono, że nawet w czasie zachmurzenia powstaje łuk elektryczny nawet do 2 A. Bardzo znaczące było również stwierdzenie, że pewne rodzaje butów strażackich posiadają zaskakująco niskie zdolności izolacyjne.

W obu testowanych systemach były podczas pożaru mierzone voltamperowe charakterystyki i była odnotowywana temperatura modułów PV. Odnotowano także wartości napięcia przy wyłączeniu U0C. Stwierdzono, że moduły produkują energię nawet w temperaturach powyżej 100 °C, aż do momentu widocznego uszkodzenia pożarem. Napięcie, może się jednak pojawić w pewnych okolicznościach i na modułach z widocznym uszkodzeniem.

Pogoda nie była najlepsza dla wytwarzania energii elektrycznej systemem fotowoltaicznym, średnia moc promieniowania padającego była około 200W/m2. Na podstawie mierzonych zmian charakterystyk VA można jednak wywnioskować zachowanie systemu w różnych warunkach oświetleniowych.

W trakcie eksperymentu był nagrany zapis wideo i były sporządzone termowizyjne zdjęcia z przebiegu całego pożaru i kolejnych faz interwencji strażaków. Uzyskane informacje były wykorzystane do przygotowania metodycznego arkusza z instrukcją likwidacji pożaru elektrowni fotowoltaicznych.

Arkusz metodyczny Straży Pożarnej Republiki Czeskiej

Na podstawie wyników uzyskanych podczas wyżej wymienionego eksperymentalnego pożaru wydała Generalna Dyrekcja Straży Pożarnej i Ratownictwa Republiki Czeskiej w grudniu 2012 metodyczny arkusz z opisem taktycznych działań w przypadku pożaru elektrowni fotowoltaicznych.

W zasadzie, elektrownie fotowoltaiczne można gasić wodą w ten sam sposób jak inne urządzenia elektryczne pod napięciem 400 V. W Niemczech są stosowane przy gaszeniu urządzeń elektrycznych podobne zasady, są jednak stosowane przy napięciu do 1000 V, to jest dla większości typów modułów fotowoltaicznych maksymalne systemowe napięcie (napięcie  szeregowo połączonych modułów).

Podstawową zasadą jest to, by przeprowadzać gaszenie w ten sposób, jakby chodziło o urządzenie pod prądem, bo nawet po odłączeniu od sieci elektrowni fotowoltaicznej lub modułów od inwertora, nie można wykluczyć, że przewody prowadzące z modułów fotowoltaicznych będą zasilane.

Podczas pożaru konstrukcji dachu z elektrownią PV potrzeba przede wszystkim zażądać odłączenia elektrowni PV od zewnętrznej sieci elektrycznej i o odłączenie modułów od inwertora. Jest niezbędne zapobiec rozprzestrzenianiu się ognia poza dach już ogniem ogarnięty, tego można dokonać interwencją od dołu w celu ochrony struktury nośne dachu (chłodzeniem, by uniknąć utraty jej zdolności nośnej) i aby zapobiec rozprzestrzenianiu się ognia do wnętrza budynku, a także interwencją rozdrobnionym strumieniem na zewnętrzną konstrukcję dachu z wysokościowych urządzeń technicznych (bez drabin rozsuwanych) lub z innego odpowiedniego miejsca poza palącym się dachem, tak samo jak przy gaszeniu podobnych urządzeń i przewodów pod prądem z napięciem do 400 V.

Podczas pożarów rozwiniętych na dużej przestrzeni tworzyć luki w konstrukcji dachu, w dostatecznej odległości od ściany ognia, przy tym jest wręcz zakazane odmontowywać lub w inny sposób usuwać moduły PV.

Ze względu na ryzyko porażenia prądem elektrycznym, jest konieczne unikać kontaktu z przewodzącymi częściami dachu i modułów; nie wstępować na moduły, nie dotykać się metalowych struktur konstrukcji lub dachu jeżeli są widocznie połączone ze strukturą nośną modułów. Do pracy na dachu przeznaczyć tylko niezbędną liczbę strażaków, na dach nie wolno posyłać strażaków podczas gaszenia przewodzącymi środkami gaszenia.

Moduły fotowoltaiczne są mało palne i nie przyczyniają się do natężenia ognia, dlatego ich gaszenie jest potrzebne wyłącznie w naglącym przypadku. Jednak należy pamiętać na ryzyko upadku konstrukcji nośnej lub upadających paneli, w tym przypadku konieczne jest natychmiastowe opuszczenie zagrożonego miejsca pożaru.

W czasie pożaru w budynku, na dachu którego mieści się elektrownia PV jest przede wszystkim konieczne określić rozmiar ognia w budynku. W przypadku ognia, który sięga do głównej instalacji elektrycznej i nie można wykluczyć, że chodzi o przewody EPV, należy postępować tak, jak przy gaszeniu urządzenia elektrycznego pod prądem. Musimy się domagać i upewnić się o odłączeniu elektrowni PV od zewnętrznej sieci elektrycznej i odłączeniu modułów od inwertora. W pierwszym rzędzie potrzeba zabezpieczyć, żeby ogień się nie rozprzestrzenił do technologicznego obiektu EPV lub przewodów kablowych prowadzących do EPV.

Ryzyko pożarów systemów fotowoltaicznych

W mediach niemiecki, podobnie jak nieco później w mediach czeskich, zaczęły się pojawiać około roku 2010 alarmujące informacje, które wyolbrzymiały niebezpieczeństwo fotowoltaiki w przypadku pożaru. Niektóre informowały o domniemanych urazach porażenia prądem strażaków gaszących urządzenia fotowoltaiczne, inne podawały, że strażacy nie gaszą budynków z urządzeniami fotowoltaicznymi, dlatego że jest to zbyt niebezpieczne a  tylko chronią budynki sąsiednie. Według innych systemy fotowoltaiczne uważane są za szczególnie niebezpieczne, ponieważ nie można je wyłączyć.

By ocenić ryzyko związane z pożarem w budynkach z zainstalowanym systemem fotowoltaicznych był w Niemczech realizowany projekt badawczy o nazwie Ocena ryzyka pożaru systemów fotowoltaicznych i rozwój koncepcji bezpieczeństwa dla ograniczania ryzyka.

Projekt koncentruje się na analizie zagrożeń i słabości w systemach fotowoltaicznych i w ich częściach składowych, ocenia możliwości zaprószenia pożaru i analizuje właściwości łuku elektrycznego, wykrywa możliwości pożaru i informuje  o zapobieganiu jego powstania. Na podstawie analiz zaleca środki i procedury, które zabezpieczają system fotowoltaiczny od pożaru. Jednocześnie przygotowano zalecenia do walki z ogniem systemów fotowoltaicznych.

Wybrane doniesienia mediów poddano szczegółowemu dochodzeniu, podczas którego porównywano doniesienia medialne z oficjalnymi raportami samych strażaków, i z raportami firm ubezpieczeniowych i ich likwidatorów. Okazało się, że informacje przedstawione w mediach były na ogół błędne.

Na przykład, przy gaszeniu budynku w miejscowości Rösrath doszło do porażenia strażaka prądem, budynek miał jednak instalowany system słoneczno termiczny (klasyczne kolektory do ogrzewania wody) a nie fotowoltaiczny, zobacz obrazek.

Obrazek: Ujęcie z telewizyjnych wiadomości o pożarze w Rösrath.

W związku z twierdzeniem, że strażacy nie gaszą budynków z EPV, jest często cytowany przypadek pożaru budynku z systemem fotowoltaicznym w Schwerinsdorf w lutym 2010 r., zobacz obrazek.

oficjalnym raporcie dowódcy strażaków stwierdzono jednak, że strażacy opuścili budynek, ponieważ zagrażało jego zawalenie (był to budynek drewniany).Raport wyraźnie twierdzi, że system fotowoltaiczny nie był przyczyną pożaru budynku [...], ale bronił interwencji strażaków.

Twierdzenie, że systemy fotowoltaiczne są szczególnie niebezpieczne, ponieważ nie można wyłączyć, jest tylko częściowo prawdziwe, tz. systemy fotowoltaiczne obecnie nie są zaprojektowane tak, by w razie konieczności  osiągnąć taki stan, by w przewodach nie było żadnego napięcia, ale jest nieprawdziwe twierdzenie, że ​​w związku z tym systemy fotowoltaiczne są szczególnie niebezpieczne. Istnieją przepisy dotyczące sprzętu przeciwpożarowego pod napięciem do 1000 V (DIN VDE 0132 Brandbekämpfung im Bereich elektrischer Anlagen - Gaszenie urządzeń elektrycznych).

Ryzyko porażenia prądem istnieje przy każdym gaszeniu wewnątrz budynku, kiedy tworzy się gęsty dym. Na przykład, przewody ze spaloną izolacją są w takiej sytuacji „niewidzialne", właśnie  to był przypadek pożaru w miejscowości Rösrath, było to jednak normalne okablowanie domu, nie przewody z systemu fotowoltaicznego.

  • Podczas gaszenia muszą być przestrzegane następujące zasady [DIN VDE 0132]:
  • Odległości 1 m między strażakiem i urządzeń elektrycznych pod prądem
  • Odległości 1 m w czasie gaszenia rozproszonym strumieniem z prądownicy C zgodnie z DIN 14365
  • Odległości 5 m w czasie gaszenia pełnym strumieniem z prądownicy C zgodnie z DIN 14365
  • Przy innych prądownicach utrzymywać odległość podaną przez producenta

Aby zmniejszyć ryzyko przygotowano projekt dyrektywy VDE-AR-E 2100-712, który obejmuje działania organizacyjne, budowlane i techniczne w celu zmniejszenia ryzyka porażenia prądem podczas gaszenia systemów fotowoltaicznych. W przypadku istniejących systemów, jest wyraźne zalecenie umieścić podstawowe informacje na temat systemu fotowoltaicznego - schemat połączeń, rozmieszczenie poszczególnych elementów i kabli. W każdym przypadku informacje te powinny być dostępne dowódcy strażaków. Przy montażu nowych systemów, zaleca się prowadzić kable na zewnątrz obudowy budynku, przynajmniej jednokierunkowe kable instalować według ochrony przeciwpożarowej, zgodnie z normami i zainstalować zdalnie kierowane wyłącznik lub łączniki zwierające na poziomie poszczególnych modułów lub stringów.

Wniosek

Ryzyko związane z pożarem EPV jest zdecydowanie mniejsze, niż mogłoby się wydawać na podstawie sprawozdań w mediach w Niemczech (a nawet więcej w Czechach). Ryzyko porażenia prądem elektrycznym jest takie same, jak podczas gaszenia innych urządzeń elektrycznych pod prądem. Szczególnym problemem jest tylko to, że większość istniejących EPV nie można doprowadzić do stanu bez napięcia.

W przypadku pożaru urządzenia elektrycznego pod prądem zostały opracowane standardowe procedury.Różnica między Czechami i Niemcami jest tylko w górnej granicy napięcia. Podczas gdy w Niemczech, można standardowo gasić wodą urządzenia elektryczne pod prądem z napięciem do 1000 V, w Czechach jest to tylko do 400 V.

Na teraz już istnieją rozwiązania techniczne, które umożliwiają osiągnąć stan obwodu bez napięcia. Dlatego je można jedynie polecić.

Źródło: FOTOWOLTAIKAINFO.PL

Komentarz do artykułu


W górę