5 потенційних загроз від PV-систем при пожежі та як їх запобігти

05 May 5 потенційних загроз від PV-систем при пожежі та як їх запобігти

Використання сонячних панелей як найбільш надійне джерело альтернативної енергії набуває популярність з кожним роком. Тільки у 2019 році було встановлено понад 120 ГВт фотоелектричного обладнання. При нормальних умовах експлуатації, PV-системи взагалі вважаються надзвичайно безпечними. Звісно, монтаж системи та її обслуговування має проводитись професіоналами відповідно до електричних норм та правил. Однак із розповсюдженням сонячних батарей, що працюють на землі, дахах і навіть інтегруються в будівлі, слід враховувати ризик можливої пожежі (це однаково стосується будь-якої електромережі).  

У період з 1995 по 2012 рік у Німеччині було зареєстровано 400 випадків пожежі за участю PV-систем. 

У 180 випадках джерелом пожежі був один з компонентів сонячної батареї. Але слід зазначити, що ці 180 випадків становили менше ніж 0,1% усіх пожеж у Німеччині за цей період, що лише підкреслює загальну безпеку роботи сонячних модулів.

Пожежа на фабриці в Нордерней, Німеччина, 8/2013. Вартість збитків на суму мільйонів євро (IEA)

Потенційні небезпеки від PV-систем та як зменшити ризик

1. Горіння та забруднення

Різні компоненти фотоелектричної системи є горючими через вміст полімерів, наприклад: плівка для герметизації EVA та полімерний фоновий лист у модулях, полімери в струнних кабелях, трансформатори та інвертори. Проведене Міністерством економіки та технологій Німеччини дослідження встановило, що система потужністю 9 кВт з 38 стандартними фотомодулями містить до 60 кг полімерного матеріалу тільки в модулях. Полімери мають властивість нагріватися до високих температур, які можна порівняти з температурами нагріву мастила (PE: 46 МДж/кг> мазут: 43 МДж/кг) 

Під час і після пожежі PV-система потенційно може робити викиди в рідкій, твердій та димовій формах. Широкій громадськості нема за що хвилюватися, тому що кількість небезпечних речовин в модулях дуже мала. А от пожежники, що реагують на інцидент, можуть піддатися впливу небезпечних концентрацій металів, таких як свинець (c-Si) і кадмій, або селену у випадку, якщо в системі присутні тонкоплівкові модулі. 

Як зменшити ризик:
  

  • Пожежників треба проінформувати про існування PV-модулів, їх розташування та тип, щоб вони могли відповідно та безпечно планувати свої дії.
  • Пожежники повинні використовувати маски для захисту від шкідливого та потенційно токсичного газу.
  • Сміття з пошкодженої ділянки PV-системи повинно професійно утилізовуватись.

2. Слизька та обмежена поверхня

Встановлена PV-система обмежує простір на даху і може призвести до падіння та/або можна повсковзнутись.

Як зменшити ризик:

  • Залиште доріжки певної ширини та з відступом від країв даху.
  • Позначте кабелі постійного струму та оновлюйте мапу їх розташування.

3. Обвал даху

PV-обладнання збільшує навантаження на дах, що може потенційного призвести до його обвалу. Ця небезпека зростає під час пожежі, якщо опорні балки послаблюються. Також у випадку пожежі існує ризик того, що модулі можуть впасти, наражаючи на небезпеку як мешканців будинку, так і рятувальників.

Як зменшити ризик:

  • Ретельно проєктуйте конструкцію та, якщо необхідно, проконсультуйтесь з інженером-конструктором.
  • Завжди повідомляйте пожежників про наявність на даху сонячних панелей.

4. Дуговий розряд та несправність заземлення

PV-cистеми мають справу з високою напругою. Адже потенційно у разі несправності може виникнути дуговий розряд, що триватиме, доки напруга не вимкнеться або не збільшиться відстань між дуговими контактами.
Причиною виникнення цих дуг може бути неякісна спайка сонячних комірок або погане з’єднання комірок із шинами всередині модуля.

Неякісні розподільні коробки з нестабільним з’єднанням кабелю та порушеною герметизацією можуть призвести до корозії, поганого відведення тепла, пошкодженню зворотних діодів, що також сприятиме виникненню дугового пробою.

Певний ризик існує, якщо водночас використовувати з’єднувачі двох різних виробників. 

Опір на стику може значно збільшитися, що призведе до інтенсивного нагріву одного з компонентів. 

Як зменшити ризик:

  • Вибирайте лише високоякісні компоненти PV-системи: фотомодулі, кабелі, інвертори. Перегляньте наш пост PV-виробники Tier 1 та як обрати найкращого? для подальшого обговорення цієї теми. 
  • Не з’єднуйте роз’єми від різних виробників.

5. Удар струмом

PV-модулі продовжують виробляти електричний струм увесь той час, поки піддаються впливу досить потужного джерела світла. Навіть світло від галогенних ламп може виробляти достатньо енергії, щоб привести фотоелектричну систему до небезпечного рівня. Така ж загроза може виникнути й від світла, що виходить з найближчої пожежі.

Звіт UL про безпеку пожежників та фотоелектричні системи (CESA)

Ще один потенційний ризик – коли пожежнику необхідно відкрити дах, щоб дістатися до PV-системи. Задля цього може знадобиться розрізати кабель під напругою, що майже завжди створює дугу і може становить значну небезпеку ураження електричним струмом. 

Різка кабелю сонячної панелі під напругою (Дивіться, як різати)

Навіть зіпсовані модулі все ще здатні виробляти струм, що може завдати шкоди пожежникам та рятувальникам. Тест UL показав, що навіть після пошкодження, спричиненого теплом або вогнем, 60% модулів все ще працювали на повну потужність. 

Як зменшити ризик:

  • Знеструмити PV-систему.
  • Пожежники мають бути обладнані автономним дихальним апаратом. 
  • Встановіть аварійний вимикач, щоб виключити ризик прямого контакту пожежника з кабелем під напругою.

Система аварійного відключення:

У Сполучених Штатах розділ NEC 690.12 Національного електричного кодексу NEC 2017 вимагає, щоб напруга постійного струму в провідниках модуля була нижчою за 80 В протягом 30 секунд після аварійного відключення. 

У Німеччині VDE-AR-E 2100-712 вимагає не більше 120 В у всьому фотоелектричному масиві після відключення. 

З огляду на ці постанови, які технологічні рішення допоможуть вашій сонячній батареї відповідати всім стандартам безпеки?

Аварійний вимикач Santon Firefighter (DFS)

Цей пристрій можна встановити поблизу ланцюгів панелей. У разі пожежі, коли пожежник вимкне змінний струм, вимикач Santon відключить постійний струм безпосередньо поруч сонячних модулів, що зробить місце набагато безпечнішим для пожежників. DFS відреагує так само, якщо температура сягне 100° C.

Коли живлення змінного струму повернеться, пристрій DFS автоматично ввімкне постійний струм. 

Рішення SolarEdge

SolarEdge є одним з небагатьох виробників сонячного обладнання, що забезпечують свою продукцію функцію швидкого відключення. Якщо застосовується один з наступних методів, то напругу у ланцюжку буде зменшено до рівної кількості модулів в цьому ланцюжку (якщо в ланцюжку 30 модулів, то через 30 с напруга впаде до 30 В):

  • Інвертор відключено від змінного струму за допомогою вимикача або іншим способом (навмисно або внаслідок несправності). 
  • Вимикач інвертора ON/OFF стоїть на OFF. 
  • Перемикач постійного струму вимкнено (застосовується лише до інверторів з блоком безпеки постійного струму). 

Додаткову інформацію про систему SolarEdge можна знайти в нашому блозі:  Огляд: SolarEdge та Оптимізатори Tigo.

Система Tigo

Система Tigo пропонує два способи задоволення вимог NEC 690.12 щодо аварійного відключення. 

  • Продукти Tigo Flex MLPE (Module Level Power Electronics) використовують бездротовий зв’язок між електронікою модуля TAP та TS4.  Для швидкого відключення Flex MLPE потрібні TAP та CCA (Cloud Connect Advanced).
  • TS4-F використовує PLC-зв’язок та RSS-передавач. TS4-F робить швидке відключення лише без моніторингу на рівні модуля.

 

Обидва рішення можна застосувати до більшості інверторів та PV-модулiв. У надзвичайних ситуаціях, таких як пожежа, стандартною процедурою для аварійно-рятувальних служб є знеструмлення будівлі. Ця втрата електроживлення призводить до відключення інвертора та передавача Cloud Connect Advanced (CCA) або RSS-передавача. Щоразу, коли CCA або RSS-передавач відключається, блоки безпеки TS4 (TS4-S, TS4-O, TS4-L і TS4-F) автоматично переходять у режим відключення модулів і повністю вимикають вихідну напругу та живлення. Таким чином, навіть якщо аварійний персонал не активує відключення модулів безпосередньо, на кризу відреагують блоки безпеки TS4. Ця ж концепція може бути застосована у системи на базі TS4-F. Якщо використовуються зовнішні RSS-передавачі, їх потрібно вимкнути одночасно з інвертором, щоб відповідати вимогам NEC 690.12. 

Зверніться в службу підтримки Tigo за додатковою інформацією про рішення Tigo.