Przyczyny pożarów fotowoltaiki
Zgodnie z wynikami badań TÜV Rheinland – Fraunhofer najczęstszymi przyczynami pożaru fotowoltaiki są czynniki zewnętrzne, takie jak np. wyładowanie atmosferyczne (uderzenia pioruna). Następny w kolejności jest czynnik ludzki, a konkretnie błędy popełniane przez projektantów i instalatorów zestawów fotowoltaicznych. Problemem są również awarie sprzętowe i błędy w projekcie instalacji.
Źródło: opracowanie własne na podstawie: Sepanski i inni, „Assessment of the fire risk in PV-arrays and development of security concepts for risk minimization”.
Samozapłon paneli fotowoltaicznych
Samozapłon paneli fotowoltaicznych to rzadkie, ale potencjalnie niebezpieczne zjawisko, które może wystąpić w wyniku kilku czynników. Jednym z kluczowych elementów zwiększających ryzyko samozapłonu są tzw. hot-spoty, czyli miejsca lokalnego przegrzania modułów fotowoltaicznych.
Hot-spoty pojawiają się, gdy poszczególne ogniwa w module PV są uszkodzone, zabrudzone lub zacienione. W takiej sytuacji nie mogą one prawidłowo przewodzić energii i zaczynają działać jak opornik, nagrzewając się do wysokich temperatur.
Bardziej podane na hotspoty i samozapłon są panele niskiej jakości (np. z niedolutowanymi ścieżkami prądowymi, dotknięte korozją).
Awarie i błędy montażowe
Błędy montażowe mają swój istotny udział w pożarach instalacji fotowoltaicznych. Jakie są najczęstsze problemy?
- Niewłaściwy moment dokręcenia śrub – zbyt luźna śruba łatwo może wypaść – a to może sprawić, że podtrzymywane przez nią elementy instalacji zaczną pracować i będą narażone na uszkodzenia mechaniczne (np. przetarcia przewodów).
- Źle wykonane rozdzielnice DC – w tym źle niewłaściwie prowadzone rozgałęzienia, niewłaściwy moment dokręcenia przewodów w ograniczniku przepięć,
- Niewłaściwy dobór lub montaż tzw. szybkozłączek - mieszanie różnych typów złączek (typu MC4 z typem H4) bądź mieszanie ich rodzajów (złączki od różnych producentów).
- Błędnie poprowadzone przewody – w tym np. prowadzenie przewodów tam, gdzie są narażone na tarcia czy przygniecenia) lub w niewłaściwy sposób (luźno, bez odpowiednich mocowań, bądź bez dodatkowych osłon UV).
- Zbyt duża liczba połączeń równoległych, przy przewodach o zbyt małych przekrojach – ten błąd projektowy może doprowadzić do przeciążenia kabli, a w efekcie do ich zapłonu.
- Brak uziemień – połączenia wyrównawcze poprawiają bezpieczeństwo instalacji fotowoltaicznej pod kątem potencjalnych przepięć, ryzyka porażenia czy wyładowań elektrycznych. Niestety, wielu instalatorów całkowicie pomija ten aspekt.
- Montowanie podzespołów na materiałach palnych – zarówno panele fotowoltaiczne, jak i urządzenia takie falownik, podczas pracy mogą nagrzać się do bardzo wysokich temperatur. Gdy w okolicy znajdzie się łatwopalne tworzywo, ryzyko pojawienia się ognia drastycznie wzrasta.
Awarie sprzętowe, prowadzące do zapłonu zdarzają się stosunkowo rzadko – to trzecia w kolejności przyczyna pożarów instalacji fotowoltaicznych. Tu zwykle winne są wspomniane już hot-spoty.
Spore ryzyko powstania zapłonu, według m.in. BRE National Solar Center generują również wspomniane już wcześniej złącza MC4 (szybkozłączki). Niewłaściwe dociśnięcie lub niedopasowanie gniazd i złączek wykonanych z tworzywa sztucznego stosunkowo łatwo może doprowadzić do pojawienia się łuku elektrycznego i pożaru.
Czynniki zewnętrzne
Badania pokazują to właśnie czynniki zewnętrzne są najczęstszą przyczyną pożarów. Co obejmuje ta kategoria? M.in.:
- Burze i uderzenia piorunów mogą uszkadzać instalacje elektryczne i same panele, powodując przepięcia.
- Grad i śnieg, które mogą uszkadzać powierzchnie paneli, zwiększając ryzyko powstawania hot-spotów i w konsekwencji pożaru.
- Pył, liście, ptasie odchody i inne zanieczyszczenia mogą blokować część modułów PV, powodując ich zacienienie i prowadząc do lokalnego przegrzania (hot-spoty).
- Zwierzyna (np. ptaki, gryzonie) może uszkadzać przewody.
- Długotrwała ekspozycja na wysokie temperatury otoczenia — przyczynia się do degradacji materiałów izolacyjnych, co może prowadzić do zwarć, awarii instalacji elektrycznych oraz przegrzewania paneli.
Statystyki pożarów fotowoltaiki
Wspominaliśmy już, że pożary fotowoltaiczne, występują niezwykle rzadko. Informacji o ich częstotliwości dostarczają badania i analizy przeprowadzone m.in. w Niemczech, Wielkiej Brytanii, Włoszech czy Polsce.
Pożary fotowoltaiki w Polsce
Warto zacząć od tego, że Straż Pożarna w Polsce nie prowadzi żadnych oddzielnych statystyk dotyczących udziału instalacji fotowoltaicznych w incydentach pożarowych.
Pewien punkt odniesienia może dać jednak badanie przeprowadzone przez mł. kpt. Łukasza Bednarczyka. Na łamach "Przeglądu pożarniczego" zaprezentował on zebrane przez siebie dane związane z pożarami fotowoltaiki w Polsce w latach 2018 - 2021. Słowem wstępu należy jednak podkreślić, że ze względu na uproszczoną formę zbierania danych przez PSP, możliwe jest jedynie ustalenie, czy w budynku, w którym trwała akcja pożarnicza, znajdowała się instalacja PV. Nie da się natomiast jednoznacznie potwierdzić, że owa instalacja wywołała pożar. Jednak nawet i te informacje mogą być cenne, w kontekście faktycznego ryzyka pożarowego instalacji fotowoltaicznej.
Z danych wynika, że od 2018 do 2021 roku w bazie danych PSP pojawiło się 308 incydentach pożarowych, w których brała udział fotowoltaika. Przypominamy jednak, że nie oznacza to wcale, że w ich przypadku fotowoltaika była źródłem problemu. Oznacza to ni mniej, ni więcej, że gaszona przez strażaków nieruchomość była wyposażona w instalację PV (mają oni obowiązek odnotować taki fakt w meldunku).
Z owych 308 incydentów, ok. 145 wydarzeń miało swoje źródło w nieprawidłowej eksploatacji urządzeń i instalacji elektrycznych lub w ich wadach. I tu znów, nie ma pewności, że w każdym z tych przypadków to nieprawidłowa eksploatacja fotowoltaiki doprowadziła do pożaru. Równie prawdopodobny scenariusz jest taki, w którym ogień wywołało np. zwarcie w przeciążonej instalacji elektrycznej domu, a fotowoltaika ucierpiała niejako "przy okazji".
Dla skali trzeba dodać, że rocznie w Polsce dochodzi do ok. 100 tys. pożarów
Pożary paneli fotowoltaicznych w Niemczech
Według badania TÜV Rheinland i Instytutu Systemów Energetyki Słonecznej im. Fraunhofera z 2015 roku w Niemczech odnotowano 430 szkody pożarowe związane z fotowoltaiką. W tym zaledwie 210 wywołał sam system PV. W czasie badania, w Niemczech działało 1,3 mln instalacji, co oznacza, że w przeliczeniu, problemy wystąpiły zaledwie w 0,016% ogółu zainstalowanych systemów PV.
Pożary paneli fotowoltaicznych we Włoszech
Według analiz przeprowadzonych we Włoszech, w ramach badania “Fire Risk Assessment of Photovoltaic Plants. A Case Study Moving from two Large Fires: from Accident Investigation and Forensic Engineering to Fire Risk Assessment for Reconstruction and Permitting Purposes”, największą liczbę pożarów we Włoszech odnotowano w 2012 roku - było ich ok. 780. W tym czasie działało jednak łącznie blisko 490 tysięcy instalacji, co oznacza, że pożary fotowoltaiki we Włoszech dotyczyły 0,16% wszystkich zamontowanych systemów solarnych. W kolejnych latach ich liczba zaczęła spadać.
Źródło: Fiorentini L., Marmo L., Danzi E., Puccia V., 2016, Fire risk assessment of photovoltaic plants. a case study moving from two large fires: from accident investigation and forensic engineering to fire risk assessment for reconstruction and permitting purposes, Chemical Engineering Transactions, 48, 427-432 DOI:10.3303/CET1648072
Statystyki pożarów fotowoltaiki w Wielkiej Brytanii
Badanie przeprowadzone w Wielkiej Brytanii w 2017 roku przez BRE National Solar Center wykazało, że na ok. 1 mln instalacji odnotowano zaledwie 58 incydentów pożarowych, co daje 0,0058% wszystkich instalacji. Zgłoszenia dotyczące pożarów były zbierane przez 7 lat.
Jak gasić pożary fotowoltaiki?
Gaszenie pożaru fotowoltaiki, tak jak gaszenie pożaru każdego innego systemu pod napięciem, nie jest proste i wiąże się ze sporym niebezpieczeństwem.
1. Poinformuj o instalacji OZE
Właściciel instalacji (lub wyznaczona do tego osoba), powinien poinformować przybyłą na miejsce jednostkę pożarniczą o działającym systemie fotowoltaicznym – kwestia ta jest kluczowa do podjęcia dalszych działań gaśniczych. Jeśli to możliwe, warto udostępnić służbom schemat instalacji z zaznaczeniem poszczególnych połączeń, urządzeń i kabli oraz inne dostępne informacje.
2. Odłączenie prądu
Kolejnym krokiem powinno być wyłączenie głównego wyłącznika prądu w budynku jednorodzinnym bądź przeciwpożarowego wyłącznika prądu w budynkach użyteczności publicznych lub przemysłowych. Trzeba jednak pamiętać, że panele po swojej stronie (przed inwerterem) wciąż mogą generować napięcie stałe, niebezpieczne dla życia i zdrowia człowieka, dlatego należy zachować szczególną ostrożność.
3. Gaszenie
Jeśli pożar jest niewielki i wybuchł wewnątrz budynku – w okolicach inwertera, można próbować go zgasić samodzielnie, za pomocą gaśnicy proszkowej (przeznaczonej do urządzeń elektrycznych), przy czym później należy mimo wszystko wezwać straż pożarną. Przed rozpoczęciem gaszenia koniecznie trzeba wyłączyć inwerter oraz zabezpieczenia prądu stałego. Jeśli nie mamy takiej możliwości, należy wezwać pogotowie energetyczne. Dla bezpieczeństwa, własnego – oraz otoczenia, gaszenie fotowoltaiki najlepiej pozostawić strażakom.
Płonące panele fotowoltaiczne, można gasić wodą, przy zachowaniu odpowiednich standardów bezpieczeństwa – min. 1 metra odstępu od elementów instalacji (gaszenie rozproszonym strumieniem wody) bądź 5 metrów odstępu, przy zwartym strumieniu wody.
Gdy pojawi się pożar fotowoltaiki, bezwzględnie nie wolno:
- dotykać metalowych (przewodzących) części instalacji,
- stawać na panelach fotowoltaicznych,
- demontować modułów,
- rozłączać przewodów przy panelach fotowoltaicznych.
Należy też unikać dotykania metalowych elementów dachu.
Jak uniknąć pożaru paneli fotowoltaicznych?
Bez względu na zakres przepisów regulujących kwestie ochrony przeciwpożarowej, warto wiedzieć, że istnieją zasady, których stosowanie ogranicza ryzyko pożaru fotowoltaiki. Jak w takim razie można zadbać o bezpieczeństwo instalacji fotowoltaicznej?
1. Właściwy projekt instalacji – ochrona przed pożarem fotowoltaiki zaczyna się już na etapie projektowania. Przede wszystkim, zestaw fotowoltaiczny powinien zostać odpowiednio rozmieszczony, w stosunku do ściany oddzielenia przeciwpożarowego – bezwarunkowo, panele nie powinny znaleźć się bezpośrednio nad tą ścianą. W miarę możliwości należy też unikać montażu paneli na palnym podłożu. Jeśli to niemożliwe, instalacja powinna znajdować się przynajmniej kilkanaście centymetrów nad powierzchnią podłoża.
2. Dobór sprawdzonych podzespołów – przy etapie projektu warto zwrócić uwagę na rodzaj wykorzystywanych urządzeń. Renomowane podzespoły (np. panele z naszego rankingu paneli fotowoltaicznych) mogą ograniczyć ryzyko pożaru związane chociażby z awarią sprzętu. Warto rozważyć również zastosowanie modułów glass-glass, które ze względu na swoją budowę wykazują bardzo dużą odporność na ogień (klasa A).
3. Zachowanie najlepszych praktyk montażowych – należy unikać popełniania opisanych wcześniej błędów, które mogą prowadzić do zaprószenia ognia, takich jak stosowanie szybkozłączek różnych typów i producentów, niewłaściwe momenty dokręcenia. czy brak dodatkowej ochrony UV dla przewodów. Wskazane jest również używanie odpowiednich narzędzi (np. kluczy dynamometrycznych czy precyzyjnych ściągaczy izolacji), które nie uszkodzą elementów zestawu.
4. Przeprowadzenie badań i pomiarów – skuteczną profilaktyką pożarową jest przeprowadzanie różnego rodzaju testów działania instalacji. Za pomocą kamery termowizyjnej można ustalić, czy pewne punkty instalacji nie generują zbyt wysokiej temperatury, co może świadczyć o ich uszkodzeniu lub błędnym montażu. Równie przydatne są pomiary rezystancji izolacji (pozwalające wykryć potencjalne uszkodzenia) oraz badania ciągłości połączeń wyrównawczych i ochronnych
5. Przeprowadzanie przeglądów – instalacje fotowoltaiczne z reguły nie wymagają większej uwagi, jednak dla zachowania wysokich standardów bezpieczeństwo warto co jakiś przeprowadzić czynności serwisowe, takie jak: sprawdzenie urządzeń zabezpieczających, ocena czystości paneli fotowoltaicznych czy pomiary kontrolne.
Jeśli mamy taką możliwość (a wiele firm udostępnia ku temu narzędzia), warto na bieżąco monitorować pracę instalacji fotowoltaicznej, aby możliwie jak najszybciej wyłapać potencjalne problemy.
