Riscul de incendiu al panourilor fotovoltaice

Riscul de incendiu al panourilor fotovoltaice: o preocupare de actualitate

Odată cu scăderea prețurilor panourilor solare și lansarea programelor naționale de finanțare în acest domeniu, dar și în contextul preocupărilor mondiale de tranziție la energia regenerabilă a crescut și numărul de instalații fotovoltaice din ultimii ani.

Un subiect care continuă să stârnească interes în rândul utilizatorilor actuali sau potențiali este riscul de incendiu care se asociază acestui tip de centrală electrică. În urmă cu un deceniu, în mediul online s-au răspândit numeroase articole ce au creat panică și au lansat preconcepții greșite despre fotovoltaice, printre care și mitul potrivit căruia pompierii nu pot să intervină în cazul unui incendiu în care sunt implicate panourile solare.

Conform unui studiu efectuat de Institutul pentru sisteme de energie solară Fraunhofer, din cele peste 2 milioane de instalații fotovoltaice din Germania, doar 0,006 % au cauzat incendii cu pagube majore. Cele mai frecvente cauze au fost greșelile de conexiune și cablare – erori comune tuturor instalațiilor electrice.

Între 1995 și 2012 în Germania au fost raportate 400 de cazuri de incendii implicând sisteme fotovoltaice, ceea ce reprezintă mai puțin de 0,1% din numărul total de incendii înregistrate. Este de așteptat ca numărul de evenimente să fie în creștere pentru că odată cu răspândirea sistemelor, crește și probabilitatea ca aceste hazarduri să se întâmple.

Particularitățile incendiilor ce implică sistemele fotovoltaice

Chiar și atunci când fotovoltaicele nu sunt sursa incendiului, pericolele la care îi expune circuitul electric îngreunează accesul pompierilor și impune luarea unor măsuri de siguranță suplimentară înainte de a porni stingerea focului. Riscul de electrocutare trebuie eliminat, prin deconectarea circuitelor electrice AC și DC. În prezența luminii, panourile continuă să producă curent chiar dacă sunt grav avariate: inclusiv pe timpul nopții, tensiunea din circuit poate fi alimentată de lumina răspândită de flăcări.

Din punct de vedere al toxicității, în urma combustiei modulelor pot rezulta 3 compuși chimici periculoși: telulura de cadmiu (carcinogen), arseniura de galiu (toxic și carcinogen), fosfor – cel mai toxic dintre toate, mortal la o doză de doar 50 mg. Curățarea ulterioară a rămășițelor rezultate din incendiu trebuie să fie efectuată de personal specializat pentru a reduce la minim riscul de poluare a mediului.

Fotovoltaicele instalate pe acoperiș pot crește riscul de combustie prin acumularea de frunze, crengi uscate sub module, ce vor alimenta flacăra în caz de foc. Datorită greutății panourilor, există risc major de prăbușire a acoperișului și de propagare a flăcărilor.

Flacăra izbucnită sub panou produce pagube mai mari decât flacăra apărută pe fața modulului. În condiții experimentale, flacăra nu poate să pătrundă în interiorul panourilor cristaline, mai vulnerabile fiind cele thin-film – distruse în aproximativ 2 min.

Mecanisme de producere a incendiilor

Cele mai frecvente cauze care duc la declanșarea incendiilor în cadrul sistemelor fotovoltaice sunt arcul electric și scurtcircuitul. Alteori, fotovoltaicele pot fi afectate de propagarea unui foc de proximitate sau de fulger.

Toretic, riscul de incident crește cu înaintarea în vârstă a sistemului. În practică, s-a observat că majoritatea incendiilor apar în primul an de la punerea în funcțiune a sistemului. Statistic, lunile de vară sunt asociate cu un risc mai mare de declanșare a incendiilor, iar din punct de vedere orar, cele mai multe se produc în jurul orei 12:00. Prin urmare, riscul este direct proporțional cu iradierea solară.

Riscul depinde și de dimensiunea sistemului: cu cât e mai mare parcul, cu atât crește și numărul de componente electrice și, implicit, probabilitatea producerii unui incendiu.

Cauze și factori de risc

Subdimensionare cablurilor/switch ului principal DC

Probleme de împământare

Defecte ale componentelor DC – sertizare sau strângere insuficientă a pieselor

Defecte ale diodelor bypass

Deteriorarea cablurilor prin coroziune, îmbătrânire

Instalarea greșită a invertoarelor

Apariția de Hot-spot-uri

Climatul arid

Inundațiile

Instalațiile fotovoltaice sunt predispuse riscului de arc datorită prezenței curentului continuu, dar și intensității și tensiunii mari. Arcurile provocate de curentul continuu nu se sting de la sine și pot provoca temperaturi de până la 3000°C.

Riscul de incendiu al panourilor fotovoltaice – măsuri de prevenire

Se vor folosi doar componente electrice de calitate, de la furnizori cunoscuți. Cablurile trebuie să fie adaptate utilizării în mediu extern, să reziste la condiții meteorologice extreme, la radiații UV. Aceste cabluri trebuie protejate, conduse și fixate în interiorul structurii de susținere, pentru a nu fi expuse direct la căldură și precipitații. Stucturile de suport trebuie configurate încât să nu conțină margini sau muchii ascuțite, sensul înfiletării șuruburilor se va respecta conform manualului de instalare. O măsură preventivă constă în separarea cablurilor cu polaritate opusă și gruparea lor pentru a urma trasee diferite.

Conectorii trebuie să provină de la aceiași producători.

Instalatorii să fie calificați, formați corespunzător.

Panourile trebuie să corespundă standardelor internaționale de siguranță EC 61730, ANSI/UL 1703 și să fie aprobate de un laborator specializat recunoscut – TÜV Rheinland.

Structura de susținere a panourilor fotovoltaice să fie confecționată din materiale non-inflamabile.

La proiectarea parcurilor fotovoltaice trebuie să se ia în calcul și eventualele căi de acces pentru mașinile de pompieri, în caz de necesitate.

În cazul fotovoltaicelor montate pe acoperiș se va evita contactul cablurilor cu alte materiale inflamabile cum ar fi membrana de etanșeitate. Cablurile trebuie conduse cu atenție pe un suport metalic și izolate prin acoperirea structurilor de risc cu un material neinflamabil. Cablul principal ce leagă panourile cu invertorul trebuie poziționat în afara clădirilor. Dacă acest traseu nu se poate realiza, cablul va fi condus printr-o teacă rezistentă la foc.

Un întrerupător DC între panouri și invertor, care să întrerupă curentul dintre cele două elemente pentru realizarea în siguranță a lucrărilor de mentenanță sau în caz de incendiu. Alte întrerupătoare cu activare de la distanță pot fi prevăzute în apropierea modulelor.

Invertoarele trebuie să fie situate la adăpost, ferite de condițiile meteorologice nefavorabile, într-un loc neinflamabil echipat cu detectoare/sisteme antiincendiu. Se exclude montarea lor pe pereți inflamabili cum ar fi cei de lemn sau din panouri sandwich.

Se recomandă etichetarea elementelor sistemului fotovoltaic pentru a permite identificarea lor rapidă de către pompieri și personalul ce asigură mentenanța.

Mentenanța trebuie efectuată periodic, conform unui plan prestabilit.

Sistemul fotovoltaic trebuie să fie prevăzut cu dispozitive de protecție la supratensiune și trăsnet.

Se recomandă efectuarea anuală a unei termografii cu infraroșu pentru detectarea defectelor sistemului.

Se va îndepărta regulat vegetația (cosire în cadrul parcurilor, curățarea acumulărilor de frunze în cazul acoperișurilor).

În caz de incendiu asociat cu panourile fotovoltaice

Pompierii vor fi informați de existența fotovoltaicelor în perimetrul incendiului.

În caz de necesitate, o copie a planului instalației electrice va fi furnizată serviciului de pompieri.

https://solarity.eu/blog/fire-hazards-and-mitigation-in-photovoltaic-systems/

https://www.ineris.fr/sites/ineris.fr/files/contribution/Documents/debat-ong-pv-2011-07-12.pdf

https://www.solarprofis.ch/fr/prejuges/les-installations-solaires-augmentent-le-risque-dincendie/

https://www.monkitsolaire.fr/blog/photovoltaique-et-incendie-quels-risques-et-comment-les-eviter–n80

https://www.agcs.allianz.com/content/dam/onemarketing/agcs/agcs/pdfs-risk-advisory/tech-talks/ARC-Tech-Talk-Vol-8-Fire-Hazards-PV-Systems-FR.pdf

https://www.generali.fr/entreprise/actu/panneaux-photovoltaiques-prevention-risques-incendie/

https://www.firetrace.com/fire-protection-blog/how-often-do-solar-farm-fires-occur

https://www.cesa.org/wp-content/uploads/CESA-PV-Fire-Safety-Training-Slides.pdf

https://web.wpi.edu/Pubs/E-project/Available/E-project-050116-222843/unrestricted/FireRisksOfSolarPV_ATA_D16_Final.pdf

https://www.energy.gov/eere/solar/articles/assessing-fire-risks-photovoltaic-systems-and-developing-safety-concepts-risk