Czy instalacje PV są bezpieczne pod względem pożarowym?

2021-04-22

W wielu źródłach szczególnie internetowych można spotkać się z informacją o niebezpieczeństwie, jakie wiąże się z użytkowaniem instalacji PV. Wskazuje się na zagrożenie pożarowe, niebezpieczeństwo ściągania wyładowań atmosferycznych na obiekt na którym są moduły PV, niebezpieczeństwo przepięć w instalacji itp. W Internecie można spotkać także doniesienia o pożarach instalacji PV, gdzie „redaktorzy” bezkrytycznie informują o „ciemnej stronie modułów PV” oraz o „modułach PV, które utrudniały gaszenie pożaru” [11][12][13][14][15].

Jak jest na prawdę? Czy inwestycja w instalację PV faktycznie naraża nas na jakieś szczególne niebezpieczeństwo pożarowe? Czy straż pożarna będzie miała problem z ugaszeniem pożaru obiektu, na którym jest instalacja PV?

Dotychczasowe analizy i raporty stanu bezpieczeństwa instalacji PV

Warto w przypadku niewiedzy oddać głoś renomowanym instytucjom. Bezpieczeństwo instalacji PV w Europie oraz w wybranych krajach badało i to wielokrotnie kilka rzetelnych instytucji o ugruntowanej pozycji takich jak TÜV Rheinland, Fraunhofer Institut für Solarelektronik z Niemiec oraz BRE National Solar Centre z Wielkiej Brytanii. Analiza TÜV Rheinland z roku 2015 wykazała, że w roku 2013 zaledwie 0,016% z funkcjonujących wówczas 1,3 mln instalacji uległo uszkodzeniu wskutek działania wysokiej temperatury lub pożaru. Podobna analiza BRE National Solar Centre wykazała, że do roku 2017 zamontowano w Wielkiej Brytanii ponad 1 mln instalacji PV, a uszkodzenia wskutek działania wysokiej temperatury lub ognia z winy samych instalacji PV stwierdzono w mniej niż 0,006% instalacji fotowoltaicznych. Instytucja ta ponad wszelką wątpliwość wskazała, że przy prawidłowej instalacji systemy PV są po prostu bezpieczne! [1][2][5][6].

Należy zdecydowanie powiedzieć, że wadliwe elementy instalacji fotowoltaicznych stosunkowo rzadko są przyczyną szkód i awarii. W analizie przeprowadzonej przez TÜV Rheinland wykazano, że wadliwe elementy instalacji PV spowodowały 17% wypadków, a w raporcie BRE National Solar Centre wskazano 9%. W przypadku obu analiz wykazano, że aż 70% uszkodzeń instalacji PV nastąpiło wskutek działania wysokiej temperatury (co np. spowodowało pożar) miało miejsce z powodu czynników zewnętrznych, albo z powodu błędów montażowych [5][6][7][8].

Czy instalacje PV są bezpieczne pod względem pożarowym?

Fot. Zestawienie przyczyn awarii instalacji PV wg danych TÜV Rheinland [1][6]

Bardzo dobrym źródłem informacji są statystyki awarii i uszkodzeń w instalacjach fotowoltaicznych na podstawie danych z niemieckiego zakładu ubezpieczeń Mannheimer Versicherung przedstawionych poniżej. Poza przyczynami rodzaju „Inne”, najwięcej szkód przyniosły w Niemczech wg tego źródła dla instalacji PV wyładowania atmosferyczne i przepięcia (26%) oraz uszkodzenia mechaniczne w wyniku działania sił wiatru i śniegu (łącznie 23%). Na te punkty należy więc zwrócić szczególną uwagę na etapie projektu i wykonania instalacji [9][10].

Czy instalacje PV są bezpieczne pod względem pożarowym?

Fot. Statystyki awarii i uszkodzeń w instalacjach fotowoltaicznych na podstawie danych z niemieckiego zakładu ubezpieczeń Mannheimer Versicherung [9]

Bezpieczeństwo pożarowe instalacji PV w Polsce

W Polsce nie są prowadzone statystyki na temat pożarów wywołanych przez instalacje PV. Należy oczywiście oczekiwać, że wraz ze wzrostem liczby instalacji PV tego typu przypadki będą się pojawiać. Oczywiście są to wydarzenia „medialne” i będą nagłaśniane. Analizując jednak dane z rynków zagranicznych warto uświadomić sobie, że mimo wszystko są to zdarzenia bardzo rzadkie oraz to, jak ważny jest wybór odpowiedniej, czyli doświadczonej firmy projektowej i montażowej. Tylko taka firma może zagwarantować, że podczas montażu instalacji PV na naszym dachu będzie przestrzegać niezbędnych zasad, które ograniczą do minimum jakikolwiek przykre niespodzianki podczas jej eksploatacji. Polska branża PV prowadzi w tym względzie działania edukacyjne publikując np. „Fotowoltaiczny dekalog dobrych praktyk - 10 zasad bezpiecznej instalacji PV PPOŻ [21].

Naprzeciw działaniom prewencyjnym wyszły też ostatnie zmiany w przepisach prawa budowlanego odnoszących się do urządzeń fotowoltaicznych o mocy zainstalowanej elektrycznej większej niż 6,5 kW, wprowadzają obowiązek uzgodnienia z rzeczoznawcą do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych projektu tych urządzeń oraz zawiadomienia organów Państwowej Straży Pożarnej. Oczywiście granica 6.5kWp wskazana przez ustawodawcę jest czysto umowna. Mniejsze instalacje też wymagają aby stosować zasady bezpiecznej instalacji PV w zakresie PPOŻ [19][21].

Bezpieczeństwo pożarowe instalacji PV

Dotychczas przeprowadzone analizy przyczyn powstania zdarzeń pożarowych z powodu działania instalacji PV wykazują, że główną przyczyną ich powstawania jest sama charakterystyka instalacji PV po stronie prądu stałego - DC. Prąd stały w instalacji fotowoltaicznej ma pewne cechy, które mogą go czynić po prostu groźnym:

  • Napięcia nawet do 1000V, natężenia rzędu kilkudziesięciu amper – wartości niebezpieczne dla życia.
  • Łatwość powstawania łuku elektrycznego przy zwarciu.

Powstanie i utrzymywanie się łuku elektrycznego wynika z natury prądu stałego. Poniżej zdjęcie przedstawiające łuk elektryczny prądu stałego po zwarciu.

Czy instalacje PV są bezpieczne pod względem pożarowym?

Foto - Łuk elektryczny prądu stałego po zwarciu w instalacji PV. Źródło: www.youtube.com/watch?v=S9a2oPCIMr0&t=46s

Powstający łuk elektryczny jest wystarczająco gorący, aby stopić szkło, miedź i aluminium oraz zainicjować spalanie otaczających materiałów. Łuk elektryczny może zostać spowodowany utartą ciągłości przewodu prądu stałego np. przez stosowanie złej jakości złączy, korozją elementów łączeniowych, gdy są źle zabezpieczone. Bardzo częstym przypadkiem powstania łuku elektrycznego jest też uszkodzenie izolacji przewodów. A takie uszkodzenie izolacji może wywołać szereg czynników np. [20]:

  • Degradacja izolacji spowodowana ekspozycją na promieniowanie UV.
  • Pękanie izolacji niezabezpieczonych przewodów z powodu zmian temperatury.
  • Starzenie się materiału izolacyjnego niskiej jakości.

  • Uszkodzenia niezabezpieczonej izolacji przewodów spowodowane przez gryzonie, owady, ptaki.

  • Uszkodzenia izolacji powstałe podczas nieprofesjonalnej instalacji, wskutek prac budowlanych itp.

  • Wnikanie wody do skrzynki przyłączowej modułu PV.

Prozaiczną przyczyną powstawania łuków elektrycznych może być np. stosowanie łączników wtykowych DC różnych firm. Dodatkowo im więcej punktów łączenia przewodów na dachu, tym większe niebezpieczeństwo powstania łuku elektrycznego i wybuchu pożaru. Jeśli wykonujemy systemy z optymalizatorami prądu stałego to połączeń jest dwa razy więcej niż przy standardowym układzie. Taką instalację powinna wykonywać firma z doświadczeniem i wiedzą [10][11].

Obecnie instalacje PV trudno sobie wyobrazić bez monitorowania parametrów pracy. Dobrej klasy inwertery potrafią już aktywnie chronić przed występowaniem łuku elektrycznego w instalacji i precyzyjnie wskazywać miejsce występowania. Renomowane marki inwerterów do fotowoltaiki potrafią odróżnić np. łuk pomiędzy biegunem dodatnim i ziemią od łuku pomiędzy np. 3 i 4 modułem w stringu oraz szybko zareagować, a następnie wyświetlić precyzyjne informacje o usterce [6][20].

Rozwiązania firmy Huawei w tym zakresie pozwalają np. na aktywną ochronę przed łukiem elektrycznym w instalacji PV przez samodzielnie uczenie się nowych funkcji łuków, dokładne wykrywanie zwarć łukowych za pomocą algorytmu lokalnej sieci neuronowej oraz wyłączenie falownika w ciągu 0,5 sekundy po zdiagnozowaniu zwarcia łukowego [22].

Instalacje fotowoltaiczne należy także regularnie poddawać specjalistycznym przeglądom i kontrolom zgodnie z dokumentacją techniczną. Najważniejsze jest jednak zadbanie o profesjonalny montaż i uruchomienie instalacji. Jak pokazują powyższe badania niemieckie i brytyjskie, do głównych przyczyn uszkodzeń należą błędy montażu. Dlatego tak ważne jest zadbanie, aby firma instalacyjna mogła udowodnić swoje wysokie kwalifikacje, aby uniknąć nieprzyjemności w przyszłości [16][17][18][19].

Nie jest też prawdą, że strażacy mają obawy, co do gaszenia obiektów z instalacjami PV. Dotychczas w Niemczech nie stwierdzono ani jednego przypadku obrażeń strażaka wywołanych z winy instalacji fotowoltaicznej podczas gaszenia pożaru [2][5][6][8][9].

Polskie służby pożarnicze są regularnie szkolone z zakresu technologii gaszenia obiektów z instalacjami PV. Ustawowe zapisy co do wymogów PPOŻ w zakresie wykonawstwa instalacji PV ten temat uporządkowały [12][17].

Podsumowanie

Kończąc analizę na pewno nie należy wyciągać wniosków z doniesień prasowych, że instalacje PV są z natury zagrożeniem dla ludzi podczas eksploatacji, czy też w ich przypadku jest większe zagrożenie pożarowe. Podobnie jak wiele innych instalacji wykonywanych w budynkach, wymagają one zachowania procedur technicznych i jakości technologii wykonania. Oszczędności na bezpieczeństwie i procedurach zawsze oznaczać mogą w tym przypadku bolesne konsekwencje.

Pożary są bardzo mało prawdopodobne w systemach PV, gdy są odpowiednio zaprojektowane i zainstalowane. Potwierdziły to analizy wyspecjalizowanych instytucji międzynarodowych przeprowadzone na bardzo dużych grupach weryfikowanych instalacji PV. Systemy fotowoltaiczne można uczynić jeszcze bezpieczniejszymi, usuwając najczęstsze przyczyny powstawania łuków prądu stałego w obwodzie prądu stałego, które są najczęściej związane z błędami ludzkimi na etapie projektowania i montażu.

Instalacje fotowoltaiczne nie są oczywiście niepalne! Jak każdy system elektryczny w tym przypadku produkujący prąd, mogą ulec zapaleniu. Zwarcie w instalacji, uderzenie pioruna bądź nieumiejętne jej rozłączanie to najbardziej prawdopodobne przyczyny pożaru. Zwarcie może też nastąpić w panelach fotowoltaicznych, jeśli są słabej jakości, a także wówczas, gdy niewłaściwie dobrano zabezpieczenia elektryczne całego systemu.

Na pewno warto uczyć się na błędach od innych. Wystarczy wziąć za przykład rynek włoski PV, gdzie diagnozowano zdarzenia pożarowe wywołane instalacjami PV w ostatniej dekadzie. W tym przypadku widać, że ilość pożarów zwiększała się w tym kraju wraz z dużą dynamiką branży PV w latach 2010-2012 i tylko w pierwszym okresie rozwoju. Pożary były wiec w okresie boomu inwestycyjnego i były spowodowane brakiem doświadczenia i kwalifikacji projektantów i wykonawców.

Czy instalacje PV są bezpieczne pod względem pożarowym?

Fot. Pożary związane z instalacjami fotowoltaicznymi we Włoszech [7]

Wraz z rozwojem i stabilizacją rynku we Włoszech ilość pożarów spadała. Polski rynek jest teraz w fazie dynamicznego (są tacy, którzy twierdzą, że nawet „szalonego”) wzrostu. Okres taki charakteryzuje się tym, że z jednej strony będą tacy, którzy pewne działania będą chcieli robić „na skróty”, aby po prostu zarobić. Z drugiej strony popyt na instalacje PV, duża ilość firm zajmujących się montażem PV może spowodować braki wykwalifikowanej kadry. Na pewno w związku z tym należy być obecnie nieufnym w relacji do ofert zaprojektowania i wykonania instalacji PV w „szokująco atrakcyjnej cenie” lub „po kosztach”.

Źródła

  1. Sepanski et al.: Assessing Fire Risks in Photovoltaic Systems and Developing Safety Concepts for Risk Minimization. TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH, 2018
  2. Laukamp et al.: PV Fire Hazard - Analysis and Assessment of Fire Incidents”, 28th EU PVSEC 2013, Paryż, 2013
  3. >www.biznesalert.pl/rapacka-czy-nalezy-sie-obawiac-pozarow-domowej-fotowoltaiki> - dostęp 12.04.2021
  4. >Bende D.: Brandincidenten met fotovoltaïsche (PV) systemen in Nederland, TNO, 2019
  5. BRE National Solar Center, Fire and Solar PV Systems - Investigations and Evidence, 2017 - >https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/630639/fire-solar-pv-systems-investigations-evidence.pdf> - dostęp 12.04.2021
  6. www.sma-sunny.com/en/fire-safety-of-pv-systems - dostęp 12.04.2021
  7. Fiorentini L. et al.: Fires in Photovoltaic Systems: Lessons Learned from Fire Investigations in Italy.SFPE emerging TRENDS enewsletter, Issue 99, 2015
  8. GUIDELINE - Assessing Fire Risks in Photovoltaic Systems and Developing Safety Concepts for Risk Minimization - U.S. Department of Energy - >www.energy.gov/sites/prod/files/2018/10/f56/PV%20Fire%20Safety%20Fire%20Guideline_Translation_V04%2020180614_FINAL.pdf> - dostęp 12.04.2021
  9. Schadenstatistik Photovoltaik. Schadenursachen nach Stückzahlen. Mannheimer Versicherung 2010
  10. >www.solairgen.com/failure-causes-in-solar-pv-systems> - dostęp 12.04.2021
  11. www.biznesalert.pl/fotowoltaika-usa-pozary-oze-energetyka - dostęp 12.04.2021
  12. >www.beskidzka24.pl/ciemna-strona-mocy-panele-fotowoltaiczne-nie-takie-piekne-jak-je-maluja - dostęp 12.04.2021
  13. www.gov.pl/web/kppsp-grodzisk-wielkopolski/pozar-budynku-z-panelami-pv - dostęp 12.04.2021
  14. www.bielsko.biala.pl/nasygnale/aktualnosci/45113/pozar-budynku-mieszkalnego-na-dachu-panele-fotowoltaiczne-foto - dostęp 12.04.2021
  15. www.gov.pl/web/kppsp-gorlice/pozar-budynku-przemyslowego-wyposazonego-w-instalacje-fotowoltaiczna-w-miejscowosci-korczyna - dostęp 12.04.2021
  16. www.gov.pl/web/kppsp-olawa/panele-fotowoltaiczne--czy-bac-sie-pozaru - dostęp 12.04.2021
  17. www.ppoz.pl/index.php/ratownictwo-i-ochrona-ludnosci/1518-instalacje-fotowoltaiczne-jak-gasic - dostęp 12.04.2021
  18. www.slideshare.net/eko-blog/jakich-bledow-unikac-przy-montazu-instalacji-fotowoltaicznych - dostęp 12.04.2021
  19. www.inzynierbudownictwa.pl/ochrona-odgromowa-i-przepieciowa-instalacji-fotowoltaicznej - dostęp 12.04.2021
  20. www.acsolarwarehouse.com/news/solar-fires-dc-arc-faults-on-solar-systems - dostęp 12.04.2021
  21. Fotowoltaiczny dekalog dobrych praktyk 10 zasad bezpiecznej instalacji PV PPOŻ www.polskapv.pl/wp-content/uploads/2020/02/SBF-PORADNIK-2020-PDF-v2-1.pdf - dostęp 12.04.2021
  22. www.solar.huawei.com/pl/FusionSolarResidential - dostęp 12.04.2021
Ekspert ds OZE - dr inż. Adam Mroziński
Dr inż. Adam Mroziński - naukowiec, działacz na rzecz biznesu, dydaktyk.
Dr inż. Adam Mroziński - naukowiec, wspiera rozwój relacji uczelnia-biznes, dydaktyk. Autor patentów z zakresu ekologii i OZE nagradzanych na wystawach krajowych i międzynarodowych. Wykładowca UTP w Bydgoszczy, Wydział Inżynierii Mechanicznej oraz Dyrektor Centrum Kompetencji - Interdyscyplinarnego Centrum Odnawialnych Źródeł Energii na UTP

więcej informacji o autorze
Zostań partenrem i sprzedawaj fotowoltaikę

Flixenergy.pl Zostaw nam swoje dane a zadzwonimy do Ciebie w przeciągu 24h

Nasz adres

ul. Szosa Bydgoska 60a
87-100 Toruń

Umów się na spotkanie!

Ciasteczka


Używamy plików cookies, aby ułatwić Ci korzystanie z naszego serwisu oraz do celów statystycznych. Jeśli nie blokujesz tych plików, to zgadzasz się na ich użycie oraz zapisanie w pamięci urządzenia. Pamiętaj, że możesz samodzielnie zarządzać cookies, zmieniając ustawienia przeglądarki.

Polityka Prywatności i Polityka Cookies
Akceptuj & Przeglądaj
ładowanie strony...