Fotowoltaika a burza - jakie są ryzyka?
Burza to jedno z najniebezpieczniejszych zjawisk z jakimi musi borykać się ludzkość. Bardzo często towarzyszą jej bowiem niszczycielskie, niemożliwe do opanowania siły, takie jak:
- obfite opady deszczu, wywołujące podtopienia, ale też gradu, który lecąc z ogromną prędkością może zniszczyć infrastrukturę, uprawy a nawet budynki.
- silne wiatry - które podczas burzy mogą osiągać prędkości nawet powyżej 90 km/h.
- wyładowania elektrostatyczne - znane powszechnie jako tzw. pioruny, które niosą ze sobą prąd o ogromnej sile - natężeniu ok. 30-50 kA i napięciu nawet kilkudziesięciu milionów wolt!
Sezon burzowy w Polsce trwający od kwietnia do września (z kulminacją w okresie wakacyjnym), pokrywa się częściowo ze żniwami dla właścicieli instalacji fotowoltaicznych. Pojawia się więc pytanie, czy w kontekście burz fotowoltaika wiąże się z jakimiś zagrożeniami?
Zjawiska towarzyszące burzom są na tyle nieprzewidywalne, że związanych z nimi ryzyk nigdy nie można wykluczyć w 100%. A to oznacza, w przypadku fotowoltaiki, burza, w istocie może budzić pewne obawy. Jakie? Przede wszystkim te związane z wyładowaniami elektrostatyczne, grad oraz wiatr. Jak radzi sobie z nimi fotowoltaika?
Czy fotowoltaika ściąga pioruny?
Wokół wyładowań elektrycznych, powszechnie nazywanych piorunami, wyrosło sporo mitów. Również tych związanych z fotowoltaiką. Mówi się m.in., że instalacje zwiększają ryzyko wyładowań. Czy to prawda? Czy fotowoltaika ściąga pioruny? To jedno z częściej zadawanych pytań związane ze z nieznajomością zjawiska, jakim jest wyładowanie elektrostatyczne.
Mitem jest przeświadczenie, że metal “przyciąga” wyładowania elektrostatyczne. Pioruny szukają najkrótszej drogi do ziemi, dlatego ryzyko uderzenia wzrasta przy większej wysokości nad poziomem terenu czy przy spiczastych kształtach. Dlatego uderzają np. w drzewa czy słupy energetyczne, które często są najwyższymi punktami w okolicy.
Panele fotowoltaiczne a pioruny - zadbaj o uziemienie
Choć ryzyko uderzenie piorunu w dom w większości przypadków jest niewielkie, nie można go wykluczyć w 100% (i to bez względu na obecność fotowoltaiki), dlatego też na budynkach montowane są piorunochrony, których zadaniem jest odprowadzenie ładunków elektrycznych w przypadku uderzenia. Uziemienie jest wykonane z materiałów, które mają niewielkie opory (rezystancję) i dzięki temu doskonale przewodzą prąd wprost do ziemi. Dlatego pioruny chętniej “wybiorą” tę drogę, omijając resztę konstrukcji budynku. Prawidłowo wykonany piorunochron, będący najwyższym punktem na budynku będzie też chronił moduły i konstrukcje wsporcze przed uderzeniem. Warto jednak zwrócić uwagę, że zachowano właściwy odstęp między elementami odgromienia a instalacją - by uniknąć przebicia łukowego.
Fotowoltaika a piorun, który uderzył w okolicy - ochrona przeciwprzepięciowa
Uziemienie ma zminimalizować ryzyko bezpośredniego wyładowania w dom i instalację PV. Nie chroni jednak przed skutkami przepięć wywołanych przez uderzenie np. w odgromienie zewnętrzne, linię elektryczną czy pobliskie budynki. Temu służą jednak tzw. ochronniki przepięć (nazywane też często odgromnikami). Jest do odgromienie wewnętrzne, które ma one za zadanie rozładować nienaturalne napięcie, chroniąc tym samym wrażliwe punkty instalacji elektrycznej (np. gniazdka, wejścia falownika czy moduły).
Ograniczniki napięć, chroniące falownik, stosuje się zarówno po stronie AC, jak i DC. Należy przy tym pamiętać, że jeśli odległość między panelami i inwerterem przekracza 10 m, należy zainstalować dodatkowe ogranicznik (ich liczba uzależniona jest od długości przewodów).
Podsumowując, ryzyko uderzenia pioruna istnieje. Można i warto się przed nim chronić - m.in. instalacją odgromową, do której musi być podłączona instalacja PV. Należy jednak pamiętać, że sama obecność fotowoltaiki nie ma wpływu na zwiększenie ryzyka wyładowania atmosferycznego.
Fotowoltaika a burza z gradem
Spore niebezpieczeństwo dla fotowoltaiki stanowi także grad. Gradziny, czyli bryłki lodu padające podczas burzy potrafią osiągać niekiedy spore rozmiary, zagrażając mieniu oraz bezpieczeństwu ludzi. Jak z nimi radzą sobie panele fotowoltaiczne?
Na temat wytrzymałości paneli fotowoltaicznych na grad szerzej pisaliśmy w naszym artykule Wytrzymałość i żywotność paneli fotowoltaicznych – ile są w stanie znieść?. Najważniejsze informacje dla właścicieli fotowoltaiki są takie, że aby panele fotowoltaiczne zostały dopuszczone do użytku na terenie UE muszą spełniać warunki normy IEC 61215, obejmującej m.in. wielkość i prędkość gradzin. Zgodnie z normą, moduły muszą poradzić sobie z uderzeniem kuli gradowej o średnicy 2,5 cm, lecącej z prędkością ok. 82 km/h. To w większości przypadków wystarcza, by nie trzeba było się obawiać trwałych uszkodzeń panelu (czyli np. zbicia szyby).
Jak jednak zauważyliśmy na początku artykułu, badania ekspertów pokazują, że burze gradowe mogą stawać się coraz bardziej dotkliwe. Czy to oznacza, że panele przestaną być bezpieczne w niedalekiej przyszłości? Niekoniecznie. Producenci paneli PV systematycznie udoskonalają swoje produkty tak, by były w stanie poradzić sobie z coraz trudniejszymi warunkami.
Dla przykładu, produkowane obecnie panele Bruk-Bet wytrzymają uderzenie gradziny o średnicy 5,5 cm, lecącej z prędkością ponad 120 km/h. Z kolei panele Astronergy powinny wyjść cało z burzy z gradem o średnicy 4,5 cm. Jeśli zatem nasze miejsce zamieszkania znajduje się na tzw. szlakach gradowych, warto upewnić się, że wybieramy urządzenia o zwiększonej odporności.
Panele fotowoltaiczne a burza - jakie jest ryzyko ich uszkodzenia przez wiatr?
A jak wygląda kwestia silnych wiatrów występujących w czasie burzy? Również i o tym pisaliśmy w naszym artykule na temat wytrzymałości paneli PV.
W skrócie, wszystkie moduły projektowane są w taki sposób by wytrzymywały siłę ssącą wiatru o wartości minimum 2.400 Pa, co odpowiada prędkości ok. 130 km/h. Oczywiście na rynku można dostać urządzenia nawet o większej wytrzymałości - odporność na wiatr o sile ok. 5.400 Pa deklaruje m.in. producent paneli fotowoltaicznych LG czy też wspomniana już firma Bruk-Bet. Urządzenia tego typu bez problemu powinny poradzić sobie nawet z bardzo silnym wiatrem.
Znaczenie przy odporności fotowoltaikę na burzę i wiatr ma jednak nie tylko jakość samych paneli, ale także kwestia montażu - właściwych praktyk instalacyjnych oraz zastosowania dedykowanych systemów montażowych.
Przykładowo, zgodnie z zasadami prawidłowego montażu paneli fotowoltaicznych, aby uniknąć poderwania paneli z powierzchni dachu, podczas montażu na dachu skośnym zachowuje się ok. 20 cm odstępy od jego krawędzi - to właśnie przy obrzeżach mogą pojawiać się silniejsze siły ssące. Z kolei przy konstrukcji na dach płaski stosuje się specjalne balasty, których waga obliczona jest w taki sposób, by całość wytrzymała silne porywy wiatru - w zależności od systemu, nawet 140 km/h.
Dla zachowania odporności instalacji na silny wiatr niezmiernie ważne jest również dopasowanie konstrukcji montażowej do miejsca montażu. Stelaże dedykowane do dachów skośnych pokrytych dachówką, różnią się od tych przewidzianych dla poszycia ceramicznego, m.in. techniką montażu, ale też parametrami wytrzymałościowymi. Dlatego koniecznie należy przestrzegać zaleceń producentów systemów montażowych odnośnie doboru konstrukcji do miejsca instalacji.
Czy wyłączać fotowoltaikę podczas burzy?
Przyjęło się, że podczas burzy warto odłączyć wszystkie urządzenia elektryczne z gniazdka, by uniknąć ich zniszczenia podczas uderzenia pioruna. Czy podobną technikę należy zastosować w przypadku instalacji PV? Czy wyłączać fotowoltaikę podczas burzy?
Jak już wspominaliśmy, w prawidłowo zamontowana instalacja fotowoltaiczna posiada urządzenia odgromowe, chroniące system i instalację przed przepięciami. To oznacza, że nie ma konieczności jej odłączania. Jednak wyładowania bywają różne, dlatego dla dodatkowego bezpieczeństwa można rozważyć wyłączenie prądu za pomocą rozłącznika izolacyjnego by zminimalizować ryzyko związane z bezpośrednim uderzeniem, którego nie dadzą rady rozładować ochronniki.
Panele fotowoltaiczna a burza - jak można się zabezpieczyć przed konsekwencjami wyładowań atmosferycznych?
Burze zwykle pojawiają się niespodziewanie, a ich przebiegu i konsekwencji nie sposób przewidzieć. Jak można się zatem przed nimi zabezpieczyć?
Podstawową kwestią są wspomniane już wcześniej systemy ochrony - instalacja odgromowa oraz właściwie zamontowane ograniczniki przepięć. Może się jednak zdarzyć wyładowanie, z którym nie poradzą sobie nawet i one.
Dlatego też warto rozważyć skorzystanie z ubezpieczenia fotowoltaiki. Jak wynika z badań, to właśnie zjawiska atmosferyczne najczęściej wywołują uszkodzenia instalacji PV.
Decydując się na ochronę ubezpieczeniową możemy uzyskać wsparcie w przypadku m.in.:
- uderzeń pioruna,
- silnych wiatrów,
- zbicia paneli przez grad,
- uszkodzenia paneli przez powódź, trzęsienie ziemi, lawiny,
- skutków przepięć,
- pożarów.
Oprócz tego, w zależności od warunków, ubezpieczenie może też objąć zniszczenia wywołane przez osoby trzecie, kradzieże, nieszczęśliwe wypadki (np. uderzenie pojazdu) czy przerw w pracy instalacji.
Dzięki zabezpieczeniom fizycznym (odgromienie, ograniczniki) i prawnym (ubezpieczenie) będzie mogli spać spokojnie nawet w przypadku intensywnych burz - fotowoltaika będzie bezpieczna.
