Pożar instalacji fotowoltaicznej - czy jest możliwy i czy może puścić z dymem nasz dom?

W tym wpisie postaram się odpowiedzieć na pytanie, czy pożar instalacji fotowoltaicznej jest możliwy? Co jest najczęstszą przyczyną pożarów instalacji PV? Jak zapobiegać wystąpieniu takich sytuacji? I na koniec, czy Straż Pożarna może odmówić gaszenia pożaru instalacji fotowoltaicznej lub domu, na którym taka instalacja jest zamontowana?

Jestem pewien, że wiele osób zadaje sobie pytanie, czy możliwy jest pożar instalacji fotowoltaicznej? Odpowiem wprost, TAK, jest możliwy. Co prawda takie sytuacje zdarzają się bardzo, bardzo rzadko, ale jednak występują. Kolejne pytanie, które się pojawi, to czy pożar takiej instalacji może doprowadzić do pożaru domu? Tak, może, jeśli instalacja fotowoltaiczna zainstalowana jest na lub w budynku. Takie niepożądane zjawisko może mieć miejsce nawet w sytuacji, kiedy panele fotowoltaiczne są zainstalowane w ogrodzie, na specjalnej konstrukcji, ale inwerter mamy zamontowany np. na ścianie domu lub w piwnicy i przewody elektryczne biegną po ścianie budynku. Wtedy może dojść do awarii inwertera lub przerwania się kabla elektrycznego, powstania łuku elektrycznego i w konsekwencji pożaru np. izolacji ściany lub wyposażenia pomieszczenia w którym jest inwerter.

Od razu uspokoję, że poprawnie zaprojektowana i zamontowana instalacja fotowoltaiczna jest bezpieczna i nie stanowi większego zagrożenia pożarowego niż inne, dowolne urządzenie techniczne.

# Czy instalacja fotowoltaiczna znacznie zwiększa ryzyko pożaru?

Analizując dane z Niemiec, gdzie instalacji fotowoltaicznych jest bardzo dużo okazało się, że tylko 0,006% wszystkich instalacji wywołało pożary, które spowodowały poważne szkody materialne. Poprawnie zaprojektowane i zamontowane instalacje fotowoltaiczne są bezpieczne i nie stwarzają większego zagrożenia pożarowego niż jakiekolwiek inne urządzenia techniczne.

# Czy instalacja fotowoltaiczna zainstalowana na dachu znacznie zwiększa prawdopodobieństwo, że budynek zostanie trafiony przez piorun?

Instalacja fotowoltaiczna zainstalowana na budynku powinna być uziemiona więc żadne ładunki indukcyjne, które mogłyby przyciągnąć piorun nie powinny w niej występować. Jeśli panele są zainstalowane poprawnie i nie wystają znacząco poza budynek, to instalacja PV nie zwiększa prawdopodobieństwa uderzenia pioruna.

# Jakie są najczęstsze źródła powstawania pożarów w instalacjach PV?

Strona DC 19 %
Moduły PV 12%
Falownik 10 %
Strona AC 8%

# Jakie są najczęstsze przyczyny powstawania pożarów w instalacjach fotowoltaicznych?

Czynnik zewnętrzny 51% (uderzenie pioruna, przegryzienie kabli przez zwierzęta, itp.)
Błąd montażu 18%
Awaria sprzętu 17 %
Błąd projektu 9 %

# Jaka jest główna przyczyna powstawania pożarów w systemach fotowoltaicznych?

Głównym źródłem ognia i przyczyną powstawania pożarów instalacji fotowoltaicznych jest łuk elektryczny. Powstaje on w miejscu przerwania obwodu elektrycznego po stronie prądu stałego np. w skutek przerwania przewodu, niewłaściwego połączenia złączek MC4, przegryzienia przewodów przez kuny itp.

Łuk elektryczny jest to ciągłe wyładowanie elektryczne zazwyczaj w gazie, pod ciśnieniem atmosferycznym. W obszarze łuku elektrycznego gaz jest silnie zjonizowany, stanowi plazmę. Jej temperatura zależy od natężenia prądu, rodzaju elektrod, rodzaju i ciśnienia gazu. Pod ciśnieniem atmosferycznym i przy przepływie prądu 1 A wynosi ona 5000–6000 K (ok. 4720–5720 °C).

Kiedy powstaje łuk elektryczny mamy ogień i wysoką temperaturę. To wystarczy, żeby powstał pożar przedmiotów, które znajdują się w pobliżu takiego miejsca.

# Jaka jest główna przyczyna i źródło powstawania łuku elektrycznego w instalacji fotowoltaicznej?

Błędy instalatorów, którzy używają niewłaściwych narzędzi do zaciskania końcówek przewodów, robią to niedbale, w pośpiechu, byle jak. Nawet dobrze zaciśnięta końcówka przewodu, która zostanie niepoprawnie zainstalowana stanowi zagrożenie dla instalacji i jej użytkowników.
Błędy projektanta, który niewłaściwie dobrał komponenty do budowy instalacji (przekrój przewodów, niewłaściwe przewody dla instalacji PV, itp. )
Przewody i ich połączenia leżące na dachu, nie podpięte do konstrukcji nośnej paneli. W takiej sytuacji przewody leżące na dachu mogą się przetrzeć, lub być wyrwane ze złączy przez śnieg zalegający na dachu i nieszczęście gotowe. Złączki MC4, wykorzystywane do połączeń paneli powinny być przymocowane do konstrukcji nośnej dla paneli i znajdować się pod panelami, żeby nie padał na nie deszcz. Niedopuszczalne jest żeby takie połączenia przewodów leżały na dachu i były zalewane przez wodę z deszczu i śniegu.
Złącza MC4 są jedną z głównych przyczyn powstawania łuku elektrycznego. Powinny one być wysokiej jakości, poprawnie połączone, solidnie zamocowane na kablu solarnym i najlepiej gdyby wszystkie złącza były jednego producenta. Unikniemy wtedy sytuacji niedopasowania się złączy tego samego typu ale od różnych producentów. Różni producenci używają różnych materiałów do produkcji złączek MC4 i może dojść do niekompatybilności chemicznej powodującej łuk elektryczny oraz do sytuacji gdzie mamy różną rozszerzalność cieplną dwóch stron złącza. Wtedy do niby hermetycznej złączki zacznie wnikać woda i powodować korozję połączenia. Trzeci słaby punkt związany ze stosowaniem złączek tanich, różnych producentów to różnice w konstrukcji i tolerancjach mechanicznych złączy, które mogą powodować iskrzenie na styku końcówki męskiej i żeńskiej. Ponieważ złącza są najczęstszym źródłem pożaru instalacji PV to należy ograniczyć ich ilość do niezbędnego minimum.

# Jakie są przyczyny powstawania łuku elektrycznego w instalacjach fotowoltaicznych?

Złącza MC4
- łączenie wtyczek i gniazd pochodzących od różnych producentów
- wtyczka lub gniazdo słabo zaciśnięte
- wtyczka nie włożona do końca do gniazda
- złącze mechaniczne uszkodzone lub skorodowane z powodu niewłaściwej instalacji, warunków atmosferycznych, uszkodzeń przez zwierzęta lub błędów produkcji
- wtyczka lub gniazdo słabo zaciśnięte na etapie produkcji
Zaciski śrubowe rozdzielnicy lub falownika
- styk niedokładnie dokręcony, kabel niewystarczająco głęboko włożony w zacisk
- zbyt mocne dokręcenie zacisku i zerwanie gwintu na śrubie
- zacisk dokręcony na izolacji a nie na żyle przewodu
Moduł fotowoltaiczny
- uszkodzenie modułu – mikropęknięcia
- zerwanie złącza modułu np. przez zsuwający się śnieg
- pęknięcie ogniwa / szkła
Dioda BY-PASS
- Przepięcie spowodowane wyładowaniem atmosferycznym
- długotrwałe przeciążenie termiczne
Bezpieczniki DC
- niewłaściwie dobrane bezpieczniki
- niewłaściwa ich instalacja
Kabel solarny DC
- długotrwałe działanie związane z pogodą (zmiany temperatury, promieniowanie UV, wilgotność)
- uszkodzenie spowodowane niewłaściwą instalacją (przetarcia, złamania przewodu, niewłaściwie dobrany przekrój przewodu)
- przegryzienia przez zwierzęta
Skrzynka przyłączeniowa
- starzenie się z powodu stresu mechanicznego/termicznego
- niewłaściwy stopień ochrony przed wilgocią, kurzem itp.

# Jak zapobiegać powstawaniu łuku eklektycznego?

Należy dopilnować, żeby instalacja była zamontowana poprawnie, przez firmę mającą odpowiednie doświadczenie i wykwalifikowanych pracowników
Sprawdzić, czy zainstalowany falownik ma zabezpieczenie wykrywające łuk elektryczny i odłączające zasilanie po stronie DC, kiedy takie zjawisko się pojawi. Wtedy łuk elektryczny gaśnie i nie dochodzi do pożaru. Falownik nie uruchomi się do czasu usunięcia awarii.
Pilnować, żeby wszystkie przewody były prowadzone w odpowiednich rurach ochronnych, najlepiej metalowych, które zapobiegają uszkodzeniom mechanicznym przewodów.
Monitorować okresowo swoją instalację fotowoltaiczną i zgłaszać instalatorom wszystkie błędy wygenerowane przez inwerter oraz nakazać usuwanie przyczyn ich powstawania.

# Jak ułatwić strażakom przeprowadzenie akcji ratunkowej kiedy w domu, w którym mamy instalację fotowoltaiczną wybuchnie pożar?

Straż pożarna po przybyciu na miejsce zacznie działania od rozpoznania obiektu. Osoba kierująca działaniami ratowniczymi będzie potrzebowała jak najwięcej informacji o budynku. Najlepiej gdyby każdy z domowników wiedział, gdzie jest główny wyłącznik prądu, gdzie znajdują się bezpieczniki obwodów elektrycznych, inwerter i skrzynka z zabezpieczeniami dla instalacji fotowoltaicznej. Idealnie by było, gdyby na budynku, przy liczniku i przy głównym wyłączniku zasilania była informacja o zamontowanej instalacji fotowoltaicznej. Strażak najpierw musi wyłączyć główny wyłącznik prądu i odłączyć falownik od sieci więc im szybciej zdobędzie informacje o ich lokalizacji, tym szybciej rozpocznie się akcja gaśnicza.

Firma montująca instalację fotowoltaiczną powinna po jej uruchomieniu przeprowadzić krótkie szkolenie z obsługi instalacji, podczas którego powinni pokazać, jak odłączyć obwód prądu stałego, prądu zmiennego i gdzie są zabezpieczenia instalacji.

W pobliżu falownika powinna być także zamontowana gaśnica, która pozwala na gaszenie urządzeń pod napięciem (gaśnica proszkowa). Koszt niewielki a w przypadku pożaru np. inwertera może zapobiegać jego rozprzestrzenianiu się na resztę domu.

# Czym straż pożarna gasi pożar paneli fotowoltaicznych?

Odpowiedź jest prosta – wodą.

Każdy strażak wie, że instalacje fotowoltaiczne, podobnie jak każde inne urządzenie elektryczne pod napięciem do 400 V można gasić wodą. Podczas akcji należy jednak zachować minimalną odległość od gaszonej instalacji:

1 metr między strażakiem a urządzeniem elektrycznym w czasie gaszenia rozproszonym prądem wody
5 metrów między strażakiem a urządzeniem elektrycznym w czasie gaszenia zwartym prądem wody.

W praktyce, kiedy płoną panele na dachu to strażak stojący pod domem lub pracujący w podnośniku koszowym może bezpiecznie ogień polewać wodą.

Absurd? Ależ skąd!

Możliwość gaszenia urządzeń będących pod napięciem prądem wody wynika ze zjawiska rozpadu ciągłej strugi cieczy spowodowanej turbulencją, Strumień wody przechodzi przez strefę rozpadu do strefy kropel. Długości poszczególnych stref zależą przede wszystkim od prędkości strugi, geometrii otworu wylotowego z prądnicy oraz fizycznych właściwości cieczy. Jeśli woda będzie podawana z bezpiecznej odległości, to strażak będzie bezpieczny, bo będzie to sytuacja jakby na płonące panele padały krople deszczu.

# Czy Straż Pożarna może odmówić podjęcia akcji gaśniczej w budynku z instalacją fotowoltaiczną?

Strażacy mają wystarczająca wiedzę i kompetencje i potrafią gasić urządzenia elektryczne pod napięciem. Nie zdarzyło się jeszcze ani w Polsce ani w Niemczech, żeby strażacy po przybyciu na miejsce zdarzenia odmówili pomocy. Ostateczna decyzja należy zawsze do kierującego akcją ratowniczą i to on decyduje w jaki sposób ma być prowadzona akcja gaśnicza i przy użyciu jakich środków. Im więcej informacji przekażemy ratownikom, tym sprawniej przeprowadzą oni akcję ratunkową i ocalą więcej z naszego dobytku.

# Czy komponenty instalacji fotowoltaicznej mogą pomóc w zapobieganiu pożarów instalacji?

Tak, mogą!

Jak zapewne wiecie, ja sam montowałem swoją instalację fotowoltaiczną. Przy doborze komponentów do jej budowy jednym z kryteriów było bezpieczeństwo instalacji. Kluczowym elementem instalacji fotowoltaicznej jest falownik i to ten element może uchronić nasz dom przed pożarem. Wysokiej jakości inwertery przed uruchomieniem się sprawdzają, czy instalacja jest sprawna i nie ma w niej słabej jakości połączeń. Gdyby zdarzyło się tak, że gdzieś w instalacji zostanie przerwany przewód lub złączka to istniało by ryzyko powstania łuku elektrycznego, który mógłby się stać przyczyną pożaru. Kiedy inwerter wykryje taką sytuację, powinien się wyłączyć, zgłosić błąd w instalacji i nie uruchamiać się, do momentu usunięcia usterki. Podobnie powinno być w sytuacji, kiedy łuk elektryczny pojawi się podczas pracy instalacji.

Takie zabezpieczenie było jednym z kryteriów, które zdecydowały o wyborze falownika firmy Huawei. Te inwertery posiadają funkcję wykrywania łuku elektrycznego i wygaszają go kiedy się pojawi. Funkcja ta nazywa się AFCI. Musi być dostępna w falowniku i aktywna.

Kiedy wybieracie falownik do swojej instalacji fotowoltaicznej sprawdzajcie, czy ma funkcję AFCI a po montażu weryfikujcie, że funkcja ta jest włączona. To na prawdę działa i chroni przez pożarem. Doświadczenie z falownikiem Huawei możecie zobaczyć na filmie.

# Podsumowanie

Poprawnie zaprojektowana i zamontowana instalacja fotowoltaiczna jest bezpieczna. Dodatkowo, odpowiednio dobrane komponenty instalacji mogą zabezpieczać nasz dom przez pożarem. Trzeba też wiedzieć, gdzie są zabezpieczenia dla fotowoltaiki, główny wyłącznik prądu i w jaki sposób odłączyć instalację od sieci. Mając taką wiedzę, możemy spać spokojnie bo pożar instalacji fotowotaicznej nam nie grozi.

Jeśli uważasz, że ten wpis jest ciekawy i wartościowy, to doceń moją pracę i postaw mi kawę. Kwota symboliczna, a dla mnie będzie to motywacja do dalszej pracy nad wartościowymi wpisami.