Instalacje fotowoltaiczne od kilku lat zagościły na naszych dachach. Społeczeństwo zainteresowane odnawialnymi źródłami energii podjęło ekonomiczną, w perspektywie kilkunastu lat decyzję, instalując panele. Ich niepodważalną zaletę można ująć w kilku słowach, jako obniżenie kosztów energii elektrycznej, a niedoskonałości i wątpliwości wymieniono poniżej:

• wieloletni czas oczekiwania na zwrot kosztów, szczególnie przy kredytowaniu inwestycji
• bliżej nieokreślony sposób utylizacji i recyklingu zużytych paneli
• oraz dodatkowe zagrożenie pożarowe od instalacji elektrycznej

Do tego systemy fotowoltaiczne nadal nie zapewniają skutecznego magazynowania energii, co dało się odczuć podczas ostatnich wichur w lutym w Polsce (tysiące odbiorców pozostało bez prądu nawet przez dwa dni). Natomiast w styczniu zerwała się konstrukcja paneli fotowoltaicznych z dachu firmy w Białymstoku. Podsumowując dywagację o alternatywnych źródłach energii należy dodać, że stoimy przed perspektywą budowy elektrowni atomowych w naszym kraju (co do tej pory się nie udało), ale jak mówi Krzysztof Broszkowski – Manager w Dziale Operacyjnym firmy FG Energy, nawet jeśli prąd będzie pochodził z elektrowni jądrowej, to nie spowoduje to nagłego spadku cen energii elektrycznej, a jedynie „uniezależnienie się” od sieci krajowych dystrybutorów i produkcja „własnego” prądu pozwoli na oszczędności w domowym budżecie. Instalacja paneli słonecznych jest szczególnie zalecana przy dużych poborach prądu (klimatyzacja, sauna) i w kombinacji z innymi OZE (np. pompą ciepła).

Wprowadzenie
Zadaniem instalacji fotowoltaicznych jest przetwarzanie energii słońca bezpośrednio w energię elektryczną. Jest to jeden z przykładów odnawialnych źródeł energii (OZE).

Wyróżnia się trzy podstawowe typy instalacji fotowoltaicznych:

• on-grid – instalacja podłączona do sieci elektroenergetycznej
• off-grid – instalacja niepodłączona do sieci elektroenergetycznej, co wymaga magazynowania energii
• hybrydowa – instalacja łącząca w sobie rozwiązania z on-grid oraz off-grid, z możliwością przyłączenia innych źródeł energii z grupy OZE

Z uwagi na charakter budowy i pracy, instalacja PV może w stanach awaryjnych stanowić zagrożenie porażeniowe dla ludzi.

Instalacja fotowoltaiczna pracuje zarówno podczas dziennego oświetlenia, jak i (w niepełnym zakresie) w warunkach ograniczonego oświetlenia (np. sztucznego). Pomimo iż ryzyko porażenia jest niewielkie, nie da się go całkowicie wyeliminować.

Instalację fotowoltaiczną (PV, ang. photovoltaic) można podzielić na część stałoprądową (panel-falownik) oraz zmiennoprądową (falownik-instalacja elektryczna w budynku).

Podczas prowadzonych działań ratowniczych strażacy muszą mieć na uwadze różnorodne zagrożenia, których nie sposób jest wymienić w jednym opracowaniu. Biorąc to pod uwagę, podczas formułowania zamiarów taktycznych, trzeba mieć zawsze na uwadze przede wszystkim bezpieczeństwo ekip ratowniczych.

Zasada działania instalacji fotowoltaicznej

1. Moduły fotowoltaiczne
Głównym składnikiem takiej instalacji są moduły fotowoltaiczne (rys. 1). Są to urządzenia elektryczne, w których przy wykorzystaniu zjawiska fotoelektrycznego zachodzi bezpośrednia przemiana energii promieniowania świetlnego (naturalnego lub sztucznego) w energię elektryczną. Każdy moduł fotowoltaiczny zbudowany jest z ogniw fotowoltaicznych, które połączone są ze sobą szeregowo lub szeregowo-równolegle. Całość jest odpowiednio zabezpieczona i umieszczona w obudowie tworzącej moduł (rys. 2). Napięcie znamionowe instalacji PV, np. o mocy 400 W, wynosi do 50 V. Sprawność modułu silnie zależy od natężenia promieniowania słonecznego. W celu uzyskania większych mocy moduły PV łączy się ze sobą szeregowo lub równolegle. Połączenie szeregowe powoduje wzrost napięcia w obwodzie DC (prądu stałego) proporcjonalnie do liczby połączonych modułów. Tak spięte moduły tworzą łańcuchy (stringi), z których energia elektryczna przekazywana jest za pomocą połączeń kablowych do falowników (inwerterów). Moduły fotowoltaiczne połączone wzajemnie ze sobą tworzą panel PV.
2. Falownik (ang. inverter)
Falownik (rys. 3) to urządzenie przekształcające energię elektryczną z prądu i napięcia stałego na energię w postaci prądu i napięcia przemiennego, zgodnego z wymaganymi parametrami sieci elektrycznej (w Polsce 230/400 V, 50 Hz). Falowniki dobiera się indywidualnie do potrzeb danej instalacji, uwzględniając przy tym m.in. wielkość instalacji i sposób pracy. Falownik może być zainstalowany w różnych miejscach (na zewnątrz i wewnątrz obiektu), które spełnia wymogi jego montażu podane przez producenta. Falownik nie tylko przetwarza energię elektryczną, ale jednocześnie realizuje następujące zadania:

• utrzymuje parametry prądu elektrycznego zgodne z wymogami publicznej sieci energetycznej
• monitoruje w sposób ciągły parametry pracy instalacji
• automatycznie odłącza system od sieci w przypadku zaniku napięcia prądu przemiennego AC

Uwaga! Nadal na odcinku między falownikiem a modułami może występować napięcie DC.

Innym stosowanym rozwiązaniem są mikrofalowniki (rys. 4) zwane również mikroinwerterami. Różnica w stosunku do falowników polega na tym, że są one bezpośrednio przyłączone do każdego pojedynczego modułu PV, z którego konwertują prąd stały (DC) na prąd przemienny (AC). Z uwagi na wskazanie montażu mikrofalownika do modułów, ich liczba w instalacji może wynosić od jednego do nawet kilkudziesięciu sztuk, przy założeniu maksymalnie jednego mikrofalownika na cztery moduły. Jedną z korzyści ich stosowania jest obniżenie napięcia po stronie DC do wartości bezpiecznej.
3. Okablowanie
Do prawidłowej pracy instalacji PV powinny być stosowane przewody specjalne tzw. solarne. Stałoprądowa część instalacji PV (na odcinku panel-falownik) prowadzona jest przewodami w podwójnej izolacji odpornej na promieniowanie UV i wpływ warunków atmosferycznych. W dużych instalacjach stosuje się kable jednożyłowe o przekroju od 4 mm2 do 120 mm² . Zabronione jest stosowanie „zwykłych” przewodów użytkowanych w instalacjach elektrycznych 230 V.

Zaleca się aby przewody prowadzone były w rurach, kanałach kablowych, zlokalizowanych wewnątrz lub na zewnątrz obiektu budowlanego. W praktyce zdarza się, że trasy kablowe prowadzone są ciągami wentylacyjnymi, co jest niezgodne z przepisami ochrony przeciwpożarowej.

Przewody prądu stałego (DC) łączy się ze sobą za pomocą konektorów (złączek) dedykowanych do instalacji PV (rys. 5). Obecnie spotykanym standardem są konektory typu MC4. Jednakże nie wszyscy producenci używają oryginalnych złączy, lecz złącza z nimi kompatybilne, o zbliżonej budowie. Niestety występowały przypadki, w których słabej jakości złącza pękały podczas montażu lub mrozów. Powodowało to zmniejszenie powierzchni styków lub siły docisku co prowadziło do wydzielania się nadmiernej ilości ciepła czy powstania łuku elektrycznego, na skutek wzrostu wartości rezystancji.
4. Zabezpieczenia
Jedną z ważniejszych części instalacji fotowoltaicznych są urządzenia zabezpieczające i kontrolujące. Należą do nich zabezpieczenia nadmiarowo-prądowe (bezpieczniki, wyłączniki), rozłączniki, ograniczniki przepięć. Falownik, z uwagi na charakter swojej pracy, może również pełnić funkcje zabezpieczające.

W niektórych, z reguły bardziej rozbudowanych instalacjach fotowoltaicznych, spotyka się dodatkowe formy zabezpieczeń, np. optymalizatory mocy (rys. 6). Montowane są one pod modułami PV, poza swoim podstawowym przeznaczeniem polegającym na zoptymalizowaniu sprawności modułów, w razie awarii lub rozłączenia systemu PV, posiadają dodatkową funkcję zmniejszenia napięcia DC na modułach i przewodach do bezpiecznego poziomu. Uruchamiają się w momencie zaniku napięcia zasilającego lub odłączenia falownika, automatycznie zmniejszając napięcie modułów do 1 V. Dodatkowo falownik i optymalizator wyłączą się pod wpływem ekstremalnie wysokiej temperatury lub gdy wystąpi łuk elektryczny.

Rozłączniki bezpieczeństwa (rys. 7) – są urządzeniami służącymi do załączania i rozłączania napięcia stałego pochodzącego z modułów fotowoltaicznych. Ich sterowanie odbywa się automatycznie poprzez sieć prądu przemiennego. Celem ich działania jest rozłączenie obwodu prądu stałego w momencie przerwy w zasilaniu po stronie prądu przemiennego i automatyczne załączenie obwodu prądu stałego po przywróceniu zasilania prądu przemiennego. Taka sytuacja następuje w przypadku awarii sieci energetycznej lub umyślnego wyłączenia zasilania budynku, gdy istnieje zagrożenie pożarowe. Rozłączniki automatyczne nie wymagają obsługi, a dzięki umiejscowieniu ich w pobliżu modułów, dają dodatkową korzyść, polegającą na obniżeniu napięcia na trasach kablowych po stronie DC.
5. Dodatkowe wyposażenie instalacji PV
Do dodatkowego wyposażenia instalacji fotowoltaicznej należą:

• magazyn energii – stałoprądowy bank energii zwykle wykonany na bazie baterii akumulatorów. Mogą one tworzyć system połączonych ze sobą szeregowo-równolegle baterii o całkowitej pojemności kilkuset Ah przy różnym napięciu sięgającym nawet 48 V (stanowią kluczowy element większości instalacji off-grid)
• regulator ładowania – służący do kontrolowania procesu ładowania magazynów energii w systemach fotowoltaicznych (chroni baterie przed przeładowaniem oraz nadmiernym rozładowaniem, a w konsekwencji przed ich uszkodzeniem)

Zagrożenia występujące przy pracy w obrębie systemów fotowoltaicznych
Do zagrożeń związanych z pracą w pobliżu systemów fotowoltaicznych należą:

• Ryzyko porażenia łukiem elektrycznym. Łuk elektryczny powstaje zwykle przy rozłączaniu obwodów pod napięciem. Przykładowo, uderzenie toporem strażackim w przewód zasilający pracującej instalacji fotowoltaicznej mogłoby spowodować powstanie łuku elektrycznego pomiędzy biegunami dodatnim i ujemnym. Z tego powodu niszczenie przewodów zasilających jest zabronione. Należy również pamiętać, że nawet po przecięciu przewodu zasilającego, fragment od panelu do miejsca przecięcia nadal znajduje się pod napięciem.
• Ryzyko upadku z wysokości.
• Spadające elementy z dachu. Podczas prowadzenia działań w obrębie instalacji PV należy liczyć się ze spadającymi jej fragmentami, co jest szczególnie prawdopodobne w przypadku pożarów obejmujących pionowo zamontowane panele (np. na elewacji budynku).
• Ryzyko poparzenia.
• Występowanie gazów toksycznych w trakcie spalania elementów instalacji. Ogniwa fotowoltaiczne w trakcie spalania wytwarzają trzy główne szkodliwe związki chemiczne, takie jak: rakotwórczy tellurek kadmu CdTe (zwykle w instalacjach komercyjnych lub użytkowych), arsenek galu GaAs (wysoce toksyczny irakotwórczy), fosfor P (dawka śmiertelna wynosi 50 mg), czy chlorowodór HCl powstały podczas topienia się izolacji przewodów (wysoce toksyczny, w reakcji z wodą tworzy kwas solny).
• Ryzyko porażenia prądem podczas prac rozbiórkowych szczególnie w systemach z potencjalnymi awariami i uszkodzonymi komponentami – niezależenie od odłączenia zasilania obiektu, część instalacji od modułu fotowoltaicznego do falownika może znajdować się pod napięciem, nawet podczas działań po zmierzchu, w przypadku oddziaływania takich źródeł światła jak: księżyc w pełni, płomień, sztuczne oświetlenie miejsca prowadzenia działań.
• Ryzyko wystąpienia napięcia na konstrukcji montażowej. Należy pamiętać, że nawet jeden uszkodzony element instalacji taki jak moduł, konektor, przewód może spowodować pojawienie się napięcia na metalowych elementach przewodzących obiektu i instalacji.

Porażenie prądem elektrycznym
Porażenie prądem elektrycznym jest jednym z zagrożeń typowych w służbie pożarniczej. Powszechność użytkowania energii elektrycznej, a także nowoczesne technologie, na czele z rozwijającą się elektromobilnością i stale rosnącym udziale instalacji fotowoltaicznych, stwarzają wyzwanie dla służb ratowniczych. Obiekt pod napięciem to fragment instalacji lub urządzenia elektrycznego, którego cechuje potencjał elektryczny wyższy niż potencjał ziemi, przyjmowany jako 0 V. W niektórych sytuacjach, np. izolowanych od ziemi układach zasilania, różnica potencjałów występuje pomiędzy biegunami źródła napięcia. Z praktycznego punktu widzenia oznacza to, że jeżeli obiekt pod napięciem zostanie uziemiony, np. poprzez dotknięcie dłonią, nastąpi przepływ prądu rażeniowego przez ciało człowieka do ziemi. Innymi słowy, człowiek stanie się częścią obwodu elektrycznego. Należy pamiętać, że napięcie jest zawsze przyczyną, a przepływ prądu skutkiem. A zatem czym wyższe napięcie obiektu, tym większy prąd przepłynie przez ciało człowieka. Należy również podkreślić, że jeżeli człowiek będzie skutecznie odizolowany od ziemi (np. poprzez obuwie dielektryczne), dotknięcie obiektu pod napięciem nie spowoduje porażenia. Sprawi to jedynie, że człowiek będzie znajdował się pod napięciem. Co do zasady, czym wyższe napięcie obiektu, tym skutki porażenia mogą być groźniejsze.

Po dotknięciu obiektu pod napięciem, rezystancja ciała człowieka oraz posiadanych środków ochrony indywidualnej (obuwie, rękawice) będzie wpływać na wartość prądu rażenowego. Wartość ta, z kolei, przyczynia się do skutków porażenia odniesionych bezpośrednio do organizmu strażaka. Prąd elektryczny przepływający przez żywy organizm wywołuje w nim różne zmiany fizyczne, chemiczne oraz biologiczne.

Na skutki porażenia prądem elektrycznym wpływają następujące czynniki:

• elektryczne (rodzaj, wielkość natężenia, czas przepływu prądu)
• fizjologiczne (stopień rozwoju organizmu człowieka, stan naskórka)
• zewnętrzne (czynniki wpływające na zmniejszenie rezystancji ciała ludzkiego, np. wilgotność, wysoka temperatura)

Zgodnie z obowiązującymi normami, za próg wyczuwalności uznaje się wartość prądu 0,5 mA. Należy pamiętać, że jest to wartość dużo niższa od typowych prądów znamionowych domowych instalacji elektrycznych (np. 16 czy 25 A). Już taka wartość natężenia prądu stanowi zagrożenie wystąpienia niekontrolowanych odruchów.

Skutki porażenia prądem
Warto podkreślić, że poza zakłócaniem naturalnych dla organizmu sygnałów elektrycznych przekazywanych przez układ nerwowy, istota porażenia prądem wiąże się z wydzielaniem ciepła od rezystancji tkanek, wzrostu ich temperatury i niszczeniem struktur biologicznych. Dlatego prąd elektryczny może oddziaływać na organizm ludzki w sposób pośredni lub bezpośredni. Działanie pośrednie powstające bez przepływu prądu przez ciało człowieka, powoduje takie urazy jak:

• oparzenia ciała wskutek pożarów wywołanych zwarciem elektrycznym lub spowodowane dotknięciem do nagrzanych elementów
• groźne dla życia oparzenia ciała łukiem elektrycznym, a także metalizacja skóry spowodowana osadzaniem się roztopionych cząstek metalu
• uszkodzenia wzroku wskutek dużej jaskrawości łuku elektrycznego
• uszkodzenia mechaniczne ciała w wyniku upadku z wysokości lub upuszczenia trzymanego przedmiotu

Uwaga! Tradycyjne systemy PV pracują pod napięciem do 1000 V DC.

Potencjalne przyczyny pożarów instalacji fotowoltaicznych
Systemy fotowoltaiczne stale sprawdzają się jako jedne z najbardziej preferowanych źródeł alternatywnej energii, a rocznie (dane na 2019 r.) instaluje się panele o łącznej mocy ponad 120 GW. Systemy fotowoltaiczne są wyjątkowo bezpieczne w normalnych warunkach pracy, jeśli są instalowane i konserwowane przez profesjonalistów zgodnie z przepisami i wytycznymi dotyczącymi instalacji elektrycznych. Jednak wraz z rosnącą dystrybucją różnych systemów fotowoltaicznych działających zarówno na ziemi, na dachach, a nawet zintegrowanych z budynkami, należy wziąć pod uwagę ryzyko możliwego pożaru w miejscu instalacji systemów fotowoltaicznych (tak jak w przypadku każdej sieci energetycznej).

W latach 1995–2012 w Niemczech zgłoszono 400 pożarów związanych z systemami fotowoltaicznymi. W 180 przypadkach źródłem pożaru był pojedynczy element fotowoltaiczny. Aby podkreślić bezpieczeństwo systemów fotowoltaicznych, należy wspomnieć, że te 180 przypadków stanowiło mniej niż 0,1% wszystkich pożarów w Niemczech w tym okresie. Jednym z przykładów tego typu pożarów w tym kraju był pożar w fabryce w Norderney w sierpniu 2013 r. (spowodował szkody wynoszące miliony euro).

Różne elementy systemu fotowoltaicznego są palne ze względu na zawartość polimerów, na przykład: folia do enkapsulacji EVA (ang. ethylene vinyl acetate) i polimerowa warstwa tylna w modułach, polimery w kablach, puszkach połączeniowych i falownikach. Badania prowadzone przez niemieckie Federalne Ministerstwo Gospodarki i Technologii wykazały, że w przypadku systemu o mocy 9 kWp (jednostka ta nie dorobiła się jeszcze swojego polskiego odpowiednika) z 38 standardowymi modułami fotowoltaicznymi jest do 60 kg materiału polimerowego z samych modułów. Polimery mogą wytwarzać podwyższoną temperaturę porównywalną z temperaturą oleju opałowego. Ciepło spalania polietylenu (46 MJ/kg) jest nawet wyższe niż oleju opałowego (43 MJ/kg).

Podczas pożaru i bezpośrednio po nim, system fotowoltaiczny może potencjalnie emitować szkodliwe związki w postaci cieczy, ciał stałych lub dymu. Sami użytkownicy mogą czuć się bezpiecznie wobec toksycznych produktów spalania ze względu na niewielką ilość niebezpiecznych substancji występujących w systemach fotowoltaicznych. Jednak strażacy interweniujący w zdarzeniu mogą być narażeni na niebezpieczne poziomy stężeń metali, takich jak ołów, kadm i selen, jeśli w systemie znajdują się moduły cienkowarstwowe.

Jak zmniejszyć to zagrożenie?
Strażacy muszą być poinformowani o istnieniu modułów fotowoltaicznych, ich lokalizacji i rodzaju, aby odpowiednio i bezpiecznie zaplanować swoje działania.

Strażacy muszą używać masek, aby chronić się przed szkodliwym i potencjalnie toksycznym gazem.

Odpady z uszkodzonego miejsca instalacji fotowoltaicznej wymagają profesjonalnej utylizacji.

Ograniczenie przestrzeni na dachu po instalacji systemu PV utrudnia dostęp i może powodować poślizgnięcie czy upadek z wysokości.

Jak „pomóc” strażakom?
Należy zachować przejścia o określonej szerokości i odpowiednie odstępy od granic dachu.

Należy oznaczyć przewody prądu stałego i zachować aktualny schemat układu okablowania.

Urządzenia fotowoltaiczne zwiększają obciążenie dachu, co może prowadzić do potencjalnego zawalenia się dachu w czasie pożaru. Zagrożenie to rośnie, jeśli belki nośne zostaną osłabione z powodu działania ognia i wysokiej temperatury. Moduły także mogą spaść na ziemię podczas pożaru, zagrażając zarówno mieszkańcom, jak i ratownikom.

Ostatecznie należy:

• Zachować poprawność techniczną podczas procesu projektowania, ewentualnie skonsultować się z inżynierem budowlanym.
• W przypadku wzywania straży pożarnej, poinformować o obecności na dachu systemu fotowoltaicznego.

Systemy fotowoltaiczne mają wysokie napięcie DC, które potencjalnie może wytworzyć łuk w przypadku wystąpienia awarii. Może on trwać do momentu wyłączenia napięcia lub zwiększenia odległości między stykami.

Powodem łuków elektrycznych mogą być źle przylutowane złącza ogniw lub nieprawidłowe połączenia między złączami ogniw a szynami zbiorczymi wewnątrz modułu.

Niskiej jakości puszki połączeniowe z niepewnymi stykami przewodów i nieutrzymujące szczelności mogą prowadzić do korozji, słabego odprowadzania ciepła, a niskiej jakości bypassy mogą również powodować zwarcia łukowe.

Inne ryzyko może powstać w przypadku stosowania złączy dwóch różnych producentów.

Opór przejścia elektrycznego może znacznie wzrosnąć, powodując intensywne nagrzewanie się uszkodzonego elementu.

Jak temu zapobiec?
Należy wybierać tylko wysokiej jakości komponenty systemu fotowoltaicznego, takie jak moduły fotowoltaiczne, kable, falowniki. Nie należy jednocześnie stosować złączy różnych producentów.

Moduły fotowoltaiczne wytwarzają energię tak długo, jak są wystawione na wystarczająco silne źródło światła. Nawet sztuczne źródła światła z lamp halogenowych mogą wytwarzać wystarczającą moc do zasilania systemów fotowoltaicznych do niebezpiecznego poziomu. To samo zagrożenie może powstać od światła pochodzącego z płomieni.

W raporcie UL (ang. Underwriters Laboratories) dotyczącym bezpieczeństwa strażaków i systemów fotowoltaicznych (dostępnym na stronie CESA, ang. Clean Energy States Alliance) zgromadzono zalecenia dotyczące bezpieczeństwa pożarowego systemów PV.

Zgodnie z polskimi przepisami konieczne prace wyburzeniowe i rozbiórkowe wykonywane są tylko w okolicznościach uzasadnionych stanem wyższej konieczności (prawo ich zarządzenia ma strażak kierujący akcją ratowniczą). W takich okolicznościach kierujący akcją może posłużyć się prawem odstąpienia od zasad działania uznanych powszechnie za bezpieczne. Potencjalne ryzyko dla strażaka stanowi potrzeba otworzenia dachu, aby uzyskać dostęp do systemu fotowoltaicznego. Oznacza to niekiedy konieczność przecięcia przewodów pod napięciem – jest to element działania ratowniczego, który prawie zawsze powoduje wytworzenie łuku i może stanowić znaczne zagrożenie niebezpiecznego porażenia prądem. Cięcie okablowania paneli słonecznych pod napięciem musi więc przebiegać w sposób profesjonalny.

Nawet uszkodzone moduły mogą nadal wytwarzać energię, która może zagrażać strażakom-ratownikom podczas demontażu i składowania. Test UL pokazał, że nawet po uszkodzeniu spowodowanym przez ciepło lub ogień, 60% modułów może nadal działać z pełną mocą.

Jak sobie z tym radzić?
Odłączyć zasilanie systemu fotowoltaicznego.

Strażacy muszą być wyposażeni w aparaty ochrony dróg oddechowych.

Należy uruchomić procedurę szybkiego wyłączenia, aby wyeliminować ryzyko bezpośredniego kontaktu strażaków z przewodem prądu stałego pod napięciem.

Uwaga! Szybkie wyłączenie (ang. Rapid Shutdown) zostało wprowadzone w Stanach Zjednoczonych w celu zmniejszenia liczby pożarów i poprawy bezpieczeństwa strażaków gaszących systemy fotowoltaiczne.

Szybkie wyłączanie zostało po raz pierwszy wprowadzone w Narodowym Kodeksie Elektrycznym (NEC) z 2014 r., aby zapewnić strażakom prostą metodę łatwego odłączania przewodów prądu stałego instalacji słonecznej w celu zapewnienia bezpiecznych działań na dachu budynku podczas pożaru. W standardowym układzie PV z falownikiem, nawet gdy jest on wyłączony, okablowanie DC z układu słonecznego pozostaje pod napięciem przy słonecznej pogodzie.

W Stanach Zjednoczonych, zgodnie z sekcją 690.12 National Electric Code 2017, napięcie prądu stałego na przewodach modułu musi być niższe niż 80 V po czasie 30 sekund od szybkiego wyłączenia.

W Niemczech norma VDE-AR-E 2100-712 dopuszcza napięcie nie większe niż 120 V w całym generatorze fotowoltaicznym po wyłączeniu.

Dzięki dalej opisanym rozwiązaniom instalatorzy mogą spełnić nawet najbardziej rygorystyczny standard.

Urządzenie Santon switch można zainstalować w pobliżu ciągów fotowoltaicznych. W przypadku pożaru, gdy strażak wyłącza obwód prądu przemiennego, wyłącznik ten bezpośrednio odłącza prąd stały w bezpośredniej bliskości modułów słonecznych, co sprawia, że miejsce to jest znacznie bezpieczniejsze dla strażaków. Wyłącznik przeciwpożarowy prądu DFS zachowa się w ten sam sposób, jeśli temperatura wzrośnie powyżej 100°C. Po powrocie zasilania prądem zmiennym urządzenie DFS automatycznie włącza zasilanie prądem stałym.

SolarEdge jest jednym z niewielu producentów sprzętu solarnego, który zapewnia zintegrowaną funkcję szybkiego wyłączania. W przypadku zastosowania jednej z poniższych metod napięcie ciągu zostanie zredukowane do równej liczby modułów w ciągu (jeśli w ciągu jest 30 modułów, to w czasie 30 s napięcie ciągu wynosi 30 V):

• Wyłącznik AC falownika jest wyłączony lub napięcie AC do falownika jest odłączone inną metodą (celowo lub w wyniku błędu)
• Przełącznik ON/OFF falownika jest wyłączony
• Wyłącznik prądu DC jest wyłączony (dotyczy tylko inwerterów z modułem bezpieczeństwa)

Istnieją dwa sposoby spełnienia wymagań NEC 690.12 w zakresie szybkiego wyłączenia (Rapid Shutdown):

• Produkty Tigo Flex MLPE (ang. Module Level Power Electronics) wykorzystują bezprzewodową komunikację między elektroniką modułu TAP i TS4. Flex MLPE wymaga TAP (ang. Tigo Access Point) i CCA (ang. Cloud Connect Advanced) w celu szybkiego wyłączenia.
• Transmiter TS4-F wykorzystuje komunikację PLC i nadajnik RSS. TS4-F wykonuje tylko szybkie wyłączanie bez monitorowania na poziomie modułu.

Oba rozwiązania można zastosować do wszystkich głównych falowników i modułów fotowoltaicznych. W sytuacjach awaryjnych, takich jak pożar, standardową procedurą dla ratowników pierwszego rzutu jest odłączenie wyłącznika obwodu prądu przemiennego w budynku. Ta utrata zasilania z sieci powoduje wyłączenie falownika i modułu Cloud Connect Advanced (CCA) lub nadajnika RSS. Za każdym razem, gdy CCA lub RSS wyłącza się, jednostki TS4 służące do zapewnienia bezpieczeństwa (TS4-S, TS4-O, TS4-L i TS4-F) automatycznie wchodzą w tryb odłączenia na poziomie modułu i całkowicie wyłączają napięcie wyjściowe i zasilanie. Tak więc, nawet jeśli ekipa ratownicza nie aktywuje bezpośrednio odłączenia poziomu modułu, jednostki TS4 są przystosowane do uruchomienia standardowego protokołu bezpieczeństwa i reagowania na sytuacje kryzysowe. Ta sama koncepcja dotyczy systemu opartego na TS4-F. Jeśli używane są zewnętrzne nadajniki RSS, należy je wyłączyć w tym samym czasie, co falownik, aby spełnić wymagania NEC 690.12.

Zakończenie
Problem bezpieczeństwa pożarowego systemów fotowoltaicznych został od początku dostrzeżony przez krajowe służby ratownicze z Komendą Główną Państwowej Straży Pożarnej na czele. Dlatego wiele informacji, które znalazły się w opracowaniu, zaczerpniętych zostało z niezatwierdzonej jeszcze procedury „Standardowe zasady postępowania podczas zdarzeń w obrębie instalacji fotowoltaicznych”. Jest to kolejny zbiór dobrych praktyk po opublikowanych „Standardowych zasadach postępowania podczas zdarzeń z samochodami osobowymi z napędem elektrycznym”.

Norbert Tuśnio

fShare

Tweet