Fotowoltaika a bezpieczeństwo pożarowe

19 września 2020 weszła w życie nowelizacja ustawy Prawo budowlane oraz niektórych innych ustaw (Dz.U. 2020 poz. 471). Wprowadza ona zmiany w zasadach postępowania przeciwpożarowego dla instalacji fotowoltaicznych o mocy większej niż 6,5 kWp. Zmiana przepisów ma na celu zwiększenie bezpieczeństwa pożarowego instalacji w Polsce. Niestety, nowe przepisy nie są jasno sprecyzowane i mogą sprawić wiele trudności w ich interpretacji. Co polskie przepisy mówią o bezpieczeństwie pożarowym dla instalacji i jakie rozwiązania są najskuteczniejsze?

Bezpieczeństwo pożarowe instalacji fotowoltaicznych – nowe prawo budowlane

Instalacje fotowoltaiczne same w sobie nie przyczyniają się do zwiększenia ryzyka pożaru. Według statystyk opracowanych przez TÜV Rheinland we współpracy z instytutem Systemów Energetyki Słonecznej im. Fraunhofera, wynika, że sam system był powodem pożaru w zaledwie 0,016% wszystkich instalacji PV w Niemczech!

Badania zostały przeprowadzone na grupie 1,3 miliona instalacji fotowoltaicznych. Analizy mówią, również, że promil pożarów, wynika głównie z błędów instalatorskich lub zastosowania niekompatybilnych złączek MC4. Innym powodem pożarów są czynniki zewnętrzne, takie jak wyładowania atmosferyczne. Najrzadziej zagrożenie spowodowane jest awarią urządzeń. Dlatego najważniejszą kwestią w utrzymaniu bezpieczeństwa jest stosowanie wysokich standardów instalacyjnych.

Chcesz wiedzieć więcej o bezpieczeństwie pożarowym instalacji fotowoltaicznych? Pobierz bezpłatnego ebooka.

Wymagania dla instalacji powyżej 6,5 kWp zgodnie z nowym prawem budowlanym

Według nowych przepisów, każdy projekt urządzeń instalacji fotowoltaicznej o mocy powyżej 6,5 kWp, będzie musiał zostać uzgodniony z rzeczoznawcą do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych pod względem zgodności z wymaganiami ochrony przeciwpożarowej. Instalacja będzie musiała też zostać zgłoszona do organów Państwowej Straży Pożarnej. 

Zapisy ustawy nie wyczerpują tematu. Ustawa nie określa jednoznacznie w jakim zakresie projekt powinien być uzgodniony z rzeczoznawcą, co więcej nie wskazuje na to jaki system zabezpieczeń powinien być zastosowany. 

Nowelizacja rozgranicza instalacje na te “o mocy do 6,5 kWp oraz większej”, nie bierze również pod uwagę typu budynku. To znaczy, że takie same przepisy dotyczą niewielkich instalacji domowych o mocy np. 7kWp jak i tych komercyjnych o dużo wyższej mocy.

Systemy zabezpieczeń PV przed pożarem testowane na rynku

Z racji tego, że przepisy są nieprecyzyjne, wykonawcy mają szerokie pole do interpretacji, a zastosowane rozwiązania mogą się okazać nieefektywne.

Na rynku testowane są już rozwiązania:

OPCJA 1 – DODATKOWE SKRZYNKI DC NA DACHU

Jednym ze stosowanych rozwiązań jest montowanie dodatkowych skrzynek zabezpieczających po stronie prądu stałego na dachu z instalacją. Trzeba tu jednak wziąć pod uwagę, iż częstą przyczyną powstania zagrożenia pożarowego instalacji fotowoltaicznych są powstające łuki elektryczne na łączeniach typy MC4. Dodatkowe skrzynki DC na dachu zwłaszcza ze złączkami MC4 mogą zwiększyć prawdopodobieństwo błędów instalatorskich.

Złączki MC4 muszą być tego samego typu i producenta, niekompatybilne stwarzają ryzyko awarii, a w konsekwencji pożaru. Dodatkowo, zabezpieczenia takie posiadają nieraz wyłącznik temperaturowy, który przy określonej temperaturze, jaka na rozgrzanym dachu nierzadko może się pojawić, sprawia, że przestają one działać.

OPCJA 2 – OPTYMALIZATORY MOCY

Innym promowanym lokalnie na polskim rynku rozwiązaniem jest stosowanie optymalizatorów powodujących elektroniczne obniżenie napięcia na pojedynczym panelu do 1V, jednak  zgodnie z badaniami wykonanymi przez BRE National 25 Solar Center (BRE 2017b), wyłączniki systemów PV w obwodzie DC nie są w 100% bezpieczne, ponieważ uszkodzony układ fotowoltaiczny może nadal być zasilany energią. Co więcej, urządzenia te bardzo często nie spełniają wymogów rozłączników stosowanych w ochronie przeciwpożarowej.

Połączenia modułów fotowoltaicznych, a także podłączenia powstałych ciągów do inwertera konieczne są złącza DC. Zastosowanie optymalizatorów sprawia, że liczba punktów kontaktowych znacznie się zwiększa (prawie 3-krotnie!). A im więcej połączeń na dachu, tym większe jest ryzyko pożaru. Optymalizatory zwiększają także prawdopodobieństwo wystąpienie błędów instalacji i niedopasowania złączy prądu stałego, co również może prowadzić do niebezpiecznych sytuacji. 

OPCJA 3 – Bezpieczeństwo pożarowe instalacji fotowoltaicznych od Columbus

O zmianach w ustawie wiadomo nie od dziś, dlatego w trosce o bezpieczeństwo naszych Klientów, Columbus przez ostatnie klika miesięcy wypracował razem z ekspertami – producentami, dostawcami oraz rzeczoznawcami PPOŻ, własny model zabezpieczeń, które opierają się na analizie statystyk i danych niemieckiego rynku fotowoltaicznego.

Naszym priorytetem było nie tylko znalezienie dobrych rozwiązań spełniających nowe wymogi, ale i takich, które przekraczają pod względem niezawodności proponowane w ustawie wymagania. Zdecydowanie bardziej efektywnym i bezpiecznym od przedstawionych wyżej rozwiązań stosowanych w branży PV, jest system trwałego i widocznego rozłączenia obwodu elektrycznego. Najważniejsze elementy zabezpieczeń stosowane przez nas to:

• rozdzielnica zabezpieczająca AC,wraz z zastosowaniem odpowiednich ograniczników przepięć, 
• wyłącznik nadmiarowo-prądowy DC z wyzwalaczem, dzięki któremu w razie niebezpieczeństwa możemy trwale i widocznie przerwać obwód elektryczny poprzez zastosowanie awaryjnego wyłącznika
• skrzynki z wyłącznikiem awaryjnym wyprodukowane są bez złączy MC4 oraz wyprodukowane już z gotowymi przewodami na wyjściach z falownika. Połączenia w skrzynkach są sprawdzane bezpośrednio w warunkach produkcyjnych, co pozwala na 100% pewność jakości przygotowanych skrzynek,
• system Columbus Safe – czyli taśmy samogaszące montowane w skrzynkach elektrycznych. Jest to materiał kompozytowy zbudowany z mikrokapsułek wypełnionych środkiem gaśniczym pod wysokim ciśnieniem. Uwolniony pod wpływem wysokiej temperatury gaz wypiera tlen z ogniska pożaru, tłumi pierwszy płomień i gwałtownie chłodzi otoczenie, a także zapobiega ponownemu zapłonowi.

Nasze instalacje wykonywane są zgodnie z autorskim standardem montażowym (czytaj: Montaż instalacji fotowoltaicznej), obejmującym niemal 90 punktów kontrolnych, opracowanymi na bazie doświadczeń zachodnich sąsiadów. Podstawy bezpiecznej instalacji w Columbus zapewniają:

• przeszkoleni instalatorzy, którzy stosują się do opracowanych przez nas standardów instalacyjnych,
• niezawodne inwertery Solis wyposażone w funkcje monitorowania instalacji 24h, dopasowane do mocy instalacji i spełniające warunki zakładów energetycznych,
• najwyższej jakości, certyfikowane komponenty instalacji renomowanych producentów. 

Według danych zgromadzonych przez Columbus dla skutecznej ochrony przeciwpożarowej największe znaczenie mają:

• szkolenie instalatorów z dokładności,
• ograniczenie połączeń wykorzystujących złącza MC4,
• kontrola jakości u producentów komponentów,
• stosowanie odpowiednich zabezpieczeń wraz z wyłącznikiem awaryjnym.

Prawidłowa instalacja, dobór komponentów i zabezpieczeń, ma ogromne znaczenie dla bezpieczeństwa całego systemu fotowoltaicznego. W Columbus przykładamy szczególną wagę do standardów instalacyjnych. Opracowane przez nas zasady techniczne pozwalają na budowę bezpiecznej i niezawodnej instalacji spełniającej wszelkie wymagania ochrony przeciwpożarowej. 

Chcesz wiedzieć więcej o bezpieczeństwie pożarowym instalacji fotowoltaicznych? Pobierz bezpłatnego ebooka.

Jakie są najczęstsze błędy podczas montażu i użytkowania instalacji fotowoltaicznych?
Montaż i użytkowanie instalacji fotowoltaicznych wymagają dużej precyzji oraz przestrzegania odpowiednich standardów. Niestety, błędy na tych etapach mogą prowadzić do problemów technicznych, spadku wydajności, a w skrajnych przypadkach – do zagrożeń pożarowych. Oto najczęstsze błędy i ich konsekwencje:

1. Nieprawidłowe połączenia elektryczne
   Złącza MC4, które nie są odpowiednio zaciśnięte, niedopasowane lub luźne, mogą powodować iskrzenie, co zwiększa ryzyko pożaru. Dlatego korzystanie z odpowiednich narzędzi do montażu złączek oraz dokładne sprawdzenie ich jakości po instalacji.
2. Brak odpowiedniego zabezpieczenia kabli
   Przewody narażone na promieniowanie UV, działanie wilgoci lub uszkodzenia mechaniczne (np. przez gryzonie) mogą z czasem ulec degradacji, co prowadzi do zwarć. Stąd rekomenduje się wykorzystanie kabli odpornych na promieniowanie UV oraz dodatkowych osłon, np. rur ochronnych.
3. Nieodpowiedni montaż paneli
   Panele zamontowane bez odpowiedniej wentylacji (zbyt blisko dachu lub innych powierzchni) mogą się przegrzewać, co obniża ich wydajność i zwiększa ryzyko awarii. Natomiast zachowanie właściwego dystansu między panelami a powierzchnią montażową, zgodnie z zaleceniami producenta pomoże w tym, by ustrzec się – w skrajnym przypadku – pożaru fotowolatiki.
4. Zastosowanie niskiej jakości komponentów
   Używanie tanich lub podrabianych falowników, złączek czy kabli, które nie spełniają norm, może prowadzić do awarii instalacji.
5. Niewłaściwe uziemienie systemu
   Brak prawidłowego uziemienia zwiększa ryzyko przepięć i może powodować zagrożenie pożarowe fotowoltaiki podczas burzy.
6. Montaż bez uwzględnienia warunków atmosferycznych
   Instalacje narażone na silne wiatry, grad czy duże opady deszczu mogą ulec uszkodzeniu, jeśli nie zastosowano odpowiednich zabezpieczeń. Dlatego specjaliści rekomendują stosowanie certyfikowanych systemów montażowych odpornych na ekstremalne warunki pogodowe.
7. Zaniedbanie konserwacji i przeglądów
   Brak regularnej kontroli stanu technicznego instalacji (np. złącz, kabli czy falowników) prowadzi do kumulacji drobnych usterek, które mogą eskalować w poważniejsze problemy.
   Rozwiązanie: Regularne przeglądy przeprowadzane przez certyfikowanego instalatora, co najmniej raz w roku.
8. Nieodpowiednia dokumentacja instalacji
   Brak schematów i dokumentacji technicznej utrudnia późniejsze serwisowanie i lokalizowanie usterek.
9. Zły dobór mocy instalacji fotowoltaicznej
   Montaż systemu o zbyt dużej lub zbyt małej mocy w stosunku do rzeczywistego zapotrzebowania gospodarstwa domowego (więcej na ten temat: Moc instalacji fotowoltaicznej). Może to prowadzić do nieefektywnego działania systemu. Rekomenduje się przeprowadzenie audytu energetycznego przed montażem, aby dokładnie oszacować potrzeby energetyczne. Więcej tutaj: Jak samemu zrobić audyt energetyczny. Jednak dla tych, co chcą uniknąć niepewności, sugerujemy skontaktować się z tymi, którzy przeprowadzili ich dziesiątki.