Pożary instalacji fotowoltaicznych: Przyczyny, Skutki i Zapobieganie

Idea czerpania energii ze słońca towarzyszy ludzkości już od bardzo dawna, jednak to ostatnie lata przyniosły technologię, dzięki której możliwe było powszechne wykorzystanie tego odnawialnego źródła energii. Dynamiczny rozwój rynku spopularyzował instalacje fotowoltaiczne, dzięki czemu spora część gospodarstw stała się mikroproducentami energii elektrycznej. Wraz z rosnącą popularnością instalacji fotowoltaicznych wśród właścicieli domów jednorodzinnych pojawiły się obawy o bezpieczeństwo pożarowe tego rodzaju urządzeń elektrycznych.

Ponieważ coraz częściej pojawiają się zapytania kierowane do Straży Pożarnej o zagrożenia związane ze stosowaniem fotowoltaiki, konieczne jest rozdzielenie trzech istotnych kwestii: czy fakt posiadania ogniw zwiększa ryzyko wystąpienia pożaru w domu, jak obecność instalacji fotowoltaicznej wpłynie na organizację akcji gaśniczej w przypadku pożaru oraz jak zmniejszyć zagrożenie związane z pożarem fotowoltaiki.

Ryzyko pożarowe a instalacje fotowoltaiczne

Instalacje fotowoltaiczne są bezpieczne i nie generują znaczącego ryzyka pożaru. Według badań przeprowadzonych przez niemiecki instytut Systemów Energetyki Słonecznej im. Fraunhofera oraz brytyjski BRE National Solar Centre, na ponad milion zweryfikowanych przypadków pożarów budynków z zainstalowaną fotowoltaiką, mniej niż 0,01% związanych było z działającą instalacją PV.

Patrząc na statystyki pożarowe, według danych Komendy Głównej Państwowej Straży Pożarnej, w roku 2019 na terenie kraju doszło do 153 520 pożarów. Spośród tych pożarów, 31 994 dotyczyło obiektów mieszkalnych, co daje ok. 20%. W przypadku domów jednorodzinnych ilość ta wynosiła 16 086, czyli 10%. Pomimo iż odsetek procentowy wskazuje, że do pożarów w budynkach mieszkalnych dochodzi rzadko, właśnie w tych pożarach ginie blisko 95% wszystkich ofiar. To pokazuje, jak ważne jest przygotowanie się i swojego mieszkania/domu w zakresie ryzyka pożarowego.

W budownictwie mieszkalnym najczęstszą przyczyną pożarów są wady urządzeń i instalacji elektrycznych, w tym przestarzałe instalacje elektryczne. Patrząc na przypuszczalną przyczynę pożaru, jako „wady urządzeń i instalacji elektrycznych” wskazano 5 773 zdarzeń, co daje 18% pożarów w budynkach mieszkalnych. W zdecydowanej ilości przypadków dotyczy to przestarzałych instalacji elektrycznych w starych budynkach.

Najczęstsze przyczyny pożarów instalacji fotowoltaicznych

Ogniwa fotowoltaiczne, jak każda instalacja produkująca prąd, mogą ulec zapaleniu. Usterki prowadzące do pożarów instalacji fotowoltaicznych mają różne przyczyny - od błędów projektowych i montażowych, przez zastosowanie niskiej jakości komponentów, aż po niewłaściwą konserwację czy ekstremalne warunki pogodowe. Do najczęstszych przyczyn takich wypadków dochodzi na skutek:

• Błędów projektowych i montażowych

  Jednym z najczęstszych źródeł awarii są błędy popełniane w trakcie projektowania lub instalowania systemu. Przyczynami pożaru są błędy związane z niewłaściwym zabezpieczeniem instalacji prądu stałego. Złe wykonanie samej instalacji jest najczęstszą przyczyną powstania pożaru, np. poprzez niewłaściwe rozmieszczenie paneli, brak wentylacji, nieprawidłowe okablowanie, zastosowanie niewłaściwych szybkozłączek, niepoprawne poprowadzenie przewodów.

• Niskiej jakości komponentów

  Wzrost zainteresowania inwestycją w fotowoltaikę często skutkuje powstawaniem coraz większej grupy producentów oraz ekip trudniących się montażem tego typu systemów. Obniżenie kosztów produkcji może skutkować pogorszeniem jakości oferowanych rozwiązań, a przez to również nieść za sobą różnego rodzaju zagrożenia. Z uwagi na duże zapotrzebowanie na panele i osprzęt fotowoltaiczny, na rynek trafiają produkty różnej jakości. Zwarcie w instalacji może nastąpić w panelach fotowoltaicznych, jeśli są słabej jakości, a także wówczas, gdy niewłaściwie dobrano zabezpieczenia elektryczne całego systemu.

  • Mikropęknięcia w panelach: Mogą powstawać w trakcie transportu lub już podczas eksploatacji.
  • Złącza niskiej jakości: Słabej jakości złącza i wtyczki mogą rozszczelniać się pod wpływem wysokiej temperatury i wilgoci.

• Braku konserwacji i uszkodzeń

  Instalacja fotowoltaiczna powinna być kontrolowana co najmniej raz w roku. Niekiedy jednak właściciele zapominają o przeglądach, co może prowadzić do korozji metalowych części, uszkodzeń izolacji kabli czy wad falownika. Choć wadliwie działająca instalacja PV bardzo rzadko stanowi przyczynę pożaru budynku, to ze względów bezpieczeństwa zaleca się okresowe przeglądy paneli fotowoltaicznych, szczególnie pod kątem mikrouszkodzeń.

• Wyładowań atmosferycznych

  Jedną z najczęstszych przyczyn pożarów z udziałem instalacji PV były wyładowania atmosferyczne, stąd wniosek, że podstawą ochrony przeciwpożarowej instalacji fotowoltaicznej są zabezpieczenia przeciwprzepięciowe, które chronią urządzenia w trakcie burz.

• Wad urządzeń i instalacji elektrycznych

  W przypadku poważnych usterek, takich jak zwarcia elektryczne, może dojść do przegrzania elementów systemu i wzniecenia ognia. Zwarcie w instalacji lub nieumiejętna ingerencja również należą do prawdopodobnych przyczyn pożaru.

Wpływ instalacji PV na akcję gaśniczą

Przy analizie ryzyka związanego z pożarem domu z instalacją PV należy zastanowić się, jak obecność instalacji fotowoltaicznej wpływa na przebieg akcji gaśniczej.

• Utrzymujące się napięcie

  Zawsze jedną z pierwszych czynności po przyjeździe Straży Pożarnej jest odłączenie dopływu prądu do instalacji elektrycznej, ponieważ woda przewodzi prąd. W przypadku domu z panelami, pomimo odłączenia falownika od sieci elektroenergetycznej, instalacja nadal generuje napięcie. Panele fotowoltaiczne przemieniają energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Gdy pada na nie światło słoneczne (ale też sztuczne) generują napięcie. Pojedynczy panel, w zależności od mocy, wytwarza około 30-45V napięcia stałego. W przypadku instalacji domowej (panele połączone szeregowo) napięcie w instalacji może osiągać do 1100V.

• Tworzenie nowych obwodów

  Uszkodzenia powstałe na skutek pożaru mogą powodować powstanie nowych, niespodziewanych obwodów elektrycznych. To znacznie utrudnia prowadzenie działań ewakuacyjnych oraz stanowi dodatkowe zagrożenie dla ewakuujących się ludzi oraz strażaków. Moduły fotowoltaiczne są trudno zapalne, a zatem nie przyczyniają się do rozprzestrzeniania ognia, jednak zagrożenie elektryczne pozostaje.

Taktyka prowadzenia działań gaśniczych w przypadku pożarów budynków wyposażonych w instalacje fotowoltaiczne jest elementem szkolenia strażaków.

Regulacje prawne i wymogi bezpieczeństwa pożarowego

Instalacje fotowoltaiczne podlegają przepisom przeciwpożarowym zawartym w Ustawie Prawo Budowlane z dnia 13 lutego 2020 roku. Dlatego, aby zminimalizować ryzyko pożaru warto wiedzieć, jakie obowiązują przepisy prawne odnośnie zabezpieczenia instalacji PV przed pożarem, a także na co zwrócić uwagę na etapie projektowania i montażu fotowoltaiki.

Przepisy przeciwpożarowe dla instalacji PV o mocy poniżej 6,5 kWp

Zgodnie z ustawą nie jest wymagane pozwolenie na budowę oraz zgłoszenie wykonywania robót budowlanych dla urządzeń fotowoltaicznych o mocy mniejszej niż 50 kWp. W przypadku instalacji fotowoltaicznych o mocy niższej niż 6,5 kWp, które montuje się zwykle na dachach domów jednorodzinnych, przepisy nie definiują specyficznych zabezpieczeń przeciwpożarowych. W praktyce najczęściej stosuje się przeciwpożarowy wyłącznik prądu, choć jest to kwestia ustaleń pomiędzy właścicielem instalacji PV a firmą wykonującą jej projekt i montaż.

Należy jednak pamiętać, że instalacje fotowoltaiczne podlegają także ogólnym przepisom Prawa Budowlanego, które określają sposób realizacji inwestycji PV oraz jakie materiały należy wykorzystać, aby instalacja fotowoltaiczna nie stanowiła zagrożenia. Dla instalacji podłączonych do sieci energetycznej (on-grid) należy wziąć pod uwagę także wymagania dystrybutora energii, z którym podpisujemy umowę.

Przepisy przeciwpożarowe dla instalacji PV o mocy od 6,5 kWp do 50 kWp

Właściciel instalacji fotowoltaicznej o mocy większej niż 6,5 kWp ma obowiązek uzgodnić projekt instalacji z rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych oraz zawiadomić Państwową Straż Pożarną. Należy zaznaczyć, że moc instalacji fotowoltaicznej 6,5 kWp, o której mowa w przepisach, dotyczy nominalnej mocy zainstalowanych paneli PV. Zawiadomienie o montażu instalacji fotowoltaicznej należy do obowiązku inwestora lub wykonawcy, w zależności od udzielonych uprawnień w tym zakresie. Zawiadomienie powinno składać się z krótkiej części opisowej.

Uzgodnienie z rzeczoznawcą dotyczy takich zagadnień jak:

• sposób okablowania dla części instalacji przesyłającej prąd z paneli do inwertera (prąd stały);
• rodzaj kabli i ich zabezpieczenie;
• rodzaj i umiejscowienie inwertera;
• rodzaje wyłączników i zabezpieczeń przeciwprzepięciowych;
• podłączenie instalacji fotowoltaicznej do sieci energetycznej;
• wyposażenie urządzeń PV w mechanizmy ochrony przed pożarem.

Nie ma obowiązku uzgadniania z rzeczoznawcą projektu fotowoltaicznego, umiejscowienia modułów PV czy okablowania prądu zmiennego w budynku. Zgłoszenia instalacji PV do Straży Pożarnej dokonujemy poprzez złożenie pisemnego powiadomienia do miejscowej jednostki PSP.

Dodatkowe, szczególne warunki obowiązują inwestorów, którzy planują instalację fotowoltaiczną na obiektach, w których będzie przebywało jednocześnie ponad 50 osób. W takim przypadku, system fotowoltaiczny musi być przede wszystkim kompatybilny z istniejącą instalacją przeciwpożarową budynku. Dla inwestycji fotowoltaicznej o mocy większej niż 50 kWp należy uzyskać pozwolenie na budowę tego typu instalacji.

Zapobieganie pożarom instalacji fotowoltaicznych - dobre praktyki

Choć przypadki pożaru budynku z powodu instalacji fotowoltaicznej należą do rzadkości, inwestor powinien dołożyć starań, aby zminimalizować ryzyko wystąpienia problemów z urządzeniami PV i podłączeniami. Kluczem do uniknięcia takich zagrożeń jest świadomy wybór renomowanych wykonawców, regularne przeglądy oraz stosowanie profesjonalnych zabezpieczeń.

Wybór wykonawcy i komponentów

Jeśli decydujemy się na montaż instalacji fotowoltaicznej, powinna ona posiadać odpowiednio dobrane zabezpieczenia, nie tylko po stronie prądu zmiennego, ale również w części, gdzie płynie prąd stały (od paneli do falownika). Tam bowiem mamy do czynienia z wysokim napięciem, a co z tym związane, z ryzykiem porażenia prądem. Wyniki międzynarodowych badań jasno pokazują, że najważniejszymi elementami gwarantującymi bezpieczeństwo pożarowe instalacji fotowoltaicznej są solidny i doświadczony wykonawca instalacji oraz wysokiej jakości podzespoły i urządzenia PV.

Eksperci rekomendują:

• Stosowanie wyłącznie urządzeń PV i podzespołów posiadających odpowiednie atesty. Dotyczy to przewodów, złączy, uziemienia i ochrony odgromowej, ochrony przepięciowej, inwerterów i modułów fotowoltaicznych.
• Sprawdzenie ekipy montażowej i nieoszczędzanie na szybkozłączkach i przewodach - od jakości użytych komponentów często zależy bezpieczeństwo. Wykonanie instalacji "po kosztach" zazwyczaj jest nieopłacalne, bo później ponosimy spore straty.
• Każda bezpieczna instalacja fotowoltaiczna powinna posiadać dokument "Odbiór instalacji fotowoltaicznej".

Zabezpieczenia elektryczne

Wybór elementów systemu zabezpieczenia instalacji fotowoltaicznej następuje na etapie przygotowania jej projektu. Stosowane są zabezpieczenia nadprądowe (wyłączniki, bezpieczniki), rozłączniki oraz ograniczniki przepięć. Ich rolą jest zabezpieczenie instalacji w przypadku uszkodzenia, umożliwiają też prowadzenie prac serwisowych, a podczas akcji gaśniczej ograniczają ryzyko porażenia prądem strażaków.

Szczególnie ważne jest:

• Zastosowanie rozłączników prądu stałego przed wejściem obwodów DC do budynku.
• Wykorzystanie w instalacji PV kabli odpornych na działanie wysokiej temperatury i wody oraz poprowadzenie ich trasami wydzielonymi pożarowo.
• Coraz częściej urządzenia posiadają nowe funkcje precyzyjnego wykrywania miejsc występowania łuków elektrycznych, odpowiedzialnych za większość przypadków pożarów z udziałem instalacji PV. Technologia wspierana przez sztuczną inteligencję daje ogromne możliwości pod warunkiem, że nie zostanie wyłączona przez niewykwalifikowanego pracownika, który chcąc uniknąć blokady pracy falownika, pozbawia go tej ochrony.
• Coraz częściej stosowane są tzw. optymalizatory mocy, czyli urządzenia podłączone bezpośrednio do każdego panelu - przy zaniku napięcia zasilającego lub odłączenia falownika, automatycznie zmniejszają napięcie paneli do 1 V.

Regularne przeglądy i konserwacja

Instalacja fotowoltaiczna powinna być kontrolowana co najmniej raz w roku. Niekiedy jednak właściciele zapominają o przeglądach, co może prowadzić do awarii.

Wyposażenie w gaśnicę

Posiadaczom instalacji fotowoltaicznej zaleca się zakup gaśnicy proszkowej zawierającej co najmniej 4 kg proszku gaśniczego. Proszek gaśniczy umożliwia bezpieczne gaszenie instalacji elektrycznych z odległości co najmniej 1 m. Gaśnica ta powinna znaleźć się obok falownika i urządzenia zabezpieczającego instalację. Koszt gaśnicy jest niewielki, a wartość uratowanego dobytku może być ogromna. Pamiętajmy, że od chwili zgłoszenia pożaru, do czasu przyjazdu strażaków upływa kilka lub kilkanaście minut. Małe źródło pożaru można samodzielnie i bezpiecznie ugasić gaśnicą.

Dokumentacja instalacji

Od wykonawcy instalacji fotowoltaicznej możemy również zażądać dokumentacji zawierającej podstawowe informacje na temat systemu fotowoltaicznego - schemat połączeń, rozmieszczenie poszczególnych elementów i kabli. Dokumentacja taka będzie cenną wskazówką dla strażaków, w przypadku powstania pożaru. W Europie Zachodniej i w USA stosuje się naklejki informujące, że dany budynek wyposażony jest w alternatywne źródło zasilania.

Ubezpieczenie

Dodatkowo, w przypadku każdego posiadacza domu jednorodzinnego, należy oczywiście rozważyć zakup ubezpieczenia obejmującego m.in. ryzyko wystąpienia pożaru.

Dlaczego gaszenie paneli PV wymaga specjalistycznych rozwiązań?

W razie pożaru tradycyjne gaśnice mogą być niewystarczające, ponieważ panele nadal generują prąd, stwarzając zagrożenie porażenia. Dlatego w obliczu ryzyka pożaru warto również rozważyć zakup specjalistycznych rozwiązań gaśniczych, które pozwalają na bezpieczne i skuteczne opanowanie ognia w instalacjach pod napięciem. Dzięki takim środkom można chronić zarówno samą instalację, jak i mienie czy zdrowie osób przebywających w pobliżu.

tags: #pozar #instalacji #pv #wislina