Zabezpieczenia PPOŻ fotowoltaiki: jak zapewnić sobie bezpieczeństwo?

Instalacja fotowoltaiczna powszechnie uważana jest za niezwykle bezpieczną. Rzeczywiście, z badań przeprowadzonych przez TŰV Rheinland wynika, że zaledwie 0,016% wszystkich fotowoltaik montowanych w Niemczech jest bezpośrednią przyczyną pożarów. Nadal jednak PV to system elektryczny narażony na zmienne warunki atmosferyczne, w szczególności burze oraz ludzki błąd. Dlatego producenci zalecają stosowanie odpowiednich zabezpieczeń przeciwpożarowych fotowoltaiki. O jakie rozwiązania chodzi i jak je wdrożyć?

W jakim celu stosować zabezpieczenia przeciwpożarowe instalacji fotowoltaicznej?

Pamiętaj, że fotowoltaika jest połączona z domową siecią elektryczną. Dlatego w przypadku jej awarii może dojść do przepięcia, które doprowadzi do uszkodzenia podłączonych urządzeń, a nawet ich zapłonu.

O bezpieczeństwie fotowoltaiki decyduje przede wszystkim klasa zastosowanego sprzętu i dokładność jego podłączenia. Wybierając poszczególne komponenty systemu, zwróć uwagę na ich jakość, którą potwierdzają przede wszystkim odpowiednie certyfikaty PN-EN, jak np. 50618:205-03 dla kabli fotowoltaicznych. Pełne bezpieczeństwo korzystania gwarantują jednak tylko prawidłowo dobrane zabezpieczenia PPOŻ.

Instalacja fotowoltaiczna i zagrożenia związane z jej używaniem

Bezpośrednie przepięcie i pożar to tylko jedno z potencjalnych zagrożeń związanych z montażem i eksploatacją instalacji fotowoltaicznej. Inżynierowie, którzy na co dzień zajmują się systemami PV, zwracają również uwagę na innego rodzaju usterki, które mogą prowadzić do przeciążenia instalacji.

• Zaburzenie przepływu prądu

Niebezpieczeństwo porażenia prądem występuje w wielu punktach, w tym w miejscu łączenia przewodów i modułów. Szczególnie wysokie ryzyko pojawia się na przewodach przesyłających prąd do falownika (w ich części zbiorczej). Należy uważać nie tylko na jednoczesne dotknięcie dwóch przewodów o przeciwległych biegunach, ale i na instalację uszkodzoną w wyniku nieprawidłowego montażu czy przegryzienia jej przez zwierzęta. 

Poza bezpośrednim niebezpieczeństwem dla życia niekontrolowany przepływ prądu może spowodować wyładowanie i przeciążenie instalacji.

• Powstanie łuku elektrycznego

Łuki elektryczne to rodzaj wyładowań, które występuje między dwoma elektrodami o takich samych biegunach. Typowymi miejscami, gdzie powstają łuki, mogą być przerwane kable lub styczność uszkodzonego przewodu z innym elementem przewodzącym. Sam łuk może mieć temperaturę nawet kilku tysięcy stopni Celsjusza i bardzo trudno go rozłączyć lub ugasić, jeżeli już doszło do zapłonu.

• Warunki atmosferyczne

Oprócz burzy czy zmiennych temperatur instalacji fotowoltaicznej szkodzi porywisty wiatr. Może on doprowadzić do uszkodzenia podkonstrukcji modułów lub śrub mocujących albo rozłączenia prawidłowo podłączonego instalacji. Czasami takie uszkodzenia na pierwszy rzut oka są zupełnie niewidoczne i wydaje się, że fotowoltaika pracuje sprawnie, a jednak może powodować potencjalne niebezpieczeństwo dla jej użytkowników lub personelu serwisowego.

Osoby bez odpowiednich kwalifikacji i doświadczenia nigdy nie powinny na własną rękę usiłować naprawiać, a nawet oceniać stanu funkcjonowania instalacji PV. Grozi to urazem, a w krańcowych przypadkach – nawet śmiercią!

Jakie zabezpieczenia instalacji PV należy stosować?

Aby zredukować zagrożenia płynące z tych usterek, warto montować wielopoziomowe urządzenia ochrony przeciwpożarowej. Dzięki temu system samoczynnie odetnie dopływ prądu w przypadku gwałtownej zmiany jego parametrów. Będzie to również możliwe wolicjonalnie, np. w celu realizacji czynności serwisowych. 

W praktyce zabezpieczenia najczęściej stanowią swoje lustrzane odbicie po stronie przewodów, którymi biegnie prąd stały (DC) i przemienny (AC). O jakich zabezpieczeniach DC i AC mowa?

Zabezpieczenia DC fotowoltaiki

Ochrona przeciwpożarowa może pojawić się w formie rozłączników PPOŻ PV oraz wyłączników PPOŻ PV.

Wyłącznik PPOŻ w instalacjach fotowoltaicznych służy do załączania, przewodzenia i wyłączania obiegu prądu w normalnych warunkach pracy oraz przewodzenie prądu przeciążeniowego i zwarciowego. Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu izolowanych komór gasikowych. 

• Wyłączniki przeciwpożarowe fotowoltaiki dzieli się na manewrowe i zabezpieczające. Te pierwsze pozwalają na manualną ingerencję w układ i przerwanie jego ciągłości. Z kolei wyłączniki zabezpieczające działają automatycznie i odcinają zasilanie w sytuacji awaryjnej.
• W odróżnieniu od wyłączników rozłącznik nadaje się jedynie do załączania i wyłączania prądów, których parametry nie przekraczają określonej wartości (10-krotność prądu znamionowego) i ewentualnie prądy przeciążeniowe. Nie są w stanie jednak rozłączyć prądu zwarciowego.
• Rozłączniki znajdują zastosowanie w przypadku prac serwisowych, np. naprawy falownika lub wykonywania pomiarów na stringu instalacji. Większość inwerterów posiada własny rozłącznik DC, ale można dołożyć jeszcze jedno zabezpieczenie, np. w skrzynce rozdzielczej.
• Schemat wyłączników PPOŻ fotowoltaiki oraz schemat rozłączników zawsze powinny być dopasowane do specyfiki danej instalacji. Choć odrębne zabezpieczenia występują przy samym falowniku (lub mikroinwerterach) oraz przy modułach i optymalizatorach, należy zamontować je poprawnie. Tylko wtedy gwarantują bezpieczeństwo użytkowania.

Zabezpieczenia AC fotowoltaiki

Zabezpieczenia prądu przemiennego i DC powinny znaleźć się w osobnej rozdzielnicy. Należy je montować podwójnie, jeżeli odległość falownika od rozdzielnicy przekracza 10 m.

• Zasadnicze znaczenie ma rozłącznik AC. Pełni on dokładnie taką samą funkcję jak rozłącznik po stronie DC – pozwala na bezpieczne przeprowadzenie prac serwisowych i celowe wyłączenie prądu w danym fragmencie instalacji bez konieczności odcinania elektryczności w całym budynku.
• Wyłącznik nadprądowy ma zastosowanie awaryjne: powinien przerwać obieg prądu, kiedy jego parametry przekroczą dopuszczalne obciążenie przewodów. Instaluje się go bezpośrednio za rozłącznikiem głównym.

Montaż ochronników antyprzepięciowych

Na falowniku montuje się również tzw. ochronniki SPD (ang. Surge Protective Device). Mogą one występować w kilku odmianach – T1, T2 albo T1+T2. Poszczególne rodzaje urządzeń chronią przed różnymi rodzajami przeciążenia, np. wyładowania atmosferyczne albo przepięcia wyindukowane.

Dobór ochronników powinien być podyktowany przez ilość i parametry pracujących ogniw i nie przekroczyć maksymalnego napięcia ciągłej pracy.

Rodzaj ograniczników przepięć zależy również od warunków realizacji samej instalacji, a w szczególności:

• rodzaju dachu i jego pokrycia;
• obecności instalacji odgromowej lub jej braku;
• technicznych możliwości zachowania odstępu między poszczególnymi elementami instalacji PV a instalacją odgromową.

Innego rodzaju ograniczniki montuje się na dachówce ceramicznej, blachodachówce czy pokryciu betonowym.

Oczywiście projektując instalację fotowoltaiczną, należy zadbać również o inne zabezpieczenia PPOŻ, jak: 

• uziemienie,
•  bezpiecznik przetężeniowy gPV
•  i wyłączniki różnicowoprądowe.

 O doborze elementów systemu zabezpieczającego zawsze powinien decydować fachowiec, ponieważ tylko to gwarantuje wieloletnie i bezpieczne funkcjonowanie całej instalacji.

Jak jeszcze zadbać o bezpieczeństwo PPOŻ fotowoltaiki?

Instalacja zabezpieczeń antyprzepięciowych wymaga pomocy wykwalifikowanego elektryka i generuje dodatkowe koszty. Istnieją jednak prostsze sposoby, które każdy użytkownik PV może wdrożyć na co dzień, aby zminimalizować ryzyko awarii i spowodowania pożaru.

• Wykorzystuj wyłącznie dopasowane elementy montażowe

Dotyczy to nie tylko samych paneli i falownika, ale również kabli, śrub, haków i złączek MC4. Poprzez instalację komponentów zalecanych przez producenta zyskujesz gwarancję, że każdy jej element jest zamocowany prawidłowo.

• Regularnie serwisuj instalację

W toku czynności serwisowych można wykryć wiele różnego rodzaju usterek, jak np. pęknięcia paneli, przepalenia, hot spoty (punkty, w których ogniwa osiągają znacznie większą temperaturę niż w innych) czy delaminację folii. Usuwanie awarii z wyprzedzeniem pozwala uniknąć kosztownej awarii.

• Myj i czyść instalację PV

Okresowe mycie paneli oraz oczyszczanie jej z liści, pyłu, ptasich odchodów i innych zabrudzeń może wydłużyć żywotność systemu. Wszystkie jego ogniwa będą wtedy działały z jednakową mocą i nie dojdzie do miejscowego przeciążenia ogniw.

• Rozważ instalację optymalizatorów lub mikroinwerterów

Oba rodzaje urządzeń pozwalają na zrównoważenie eksploatacji paneli poprzez zindywidualizowanie generowanej mocy w zależności od ich ekspozycji na promieniowanie słoneczne.

Dobrym pomysłem na zabezpieczenie instalacji fotowoltaicznej przed skutkami wystąpienia pożaru jest również wykupienie polisy ubezpieczeniowej. Za relatywnie niewielką składkę, która wynosi kilkaset złotych w skali roku, zakład ubezpieczeń przejmuje na siebie ryzyko związane z awarią PV i ewentualnymi zniszczeniami, jakie pozostają z nią w związku. Przed wykupieniem polisy dokładnie przeczytaj Ogólne warunki ubezpieczenia (OWU). Zwróć szczególną uwagę na listę wyłączeń odpowiedzialności zakładu ubezpieczeń, która powinna być jak najkrótsza!

Co o zabezpieczeniu przeciwpożarowym fotowoltaiki mówią przepisy prawa?

Przepisy o ochronie przeciwpożarowej przewidują konieczność uzgodnienia projektu instalacji PV, które moc przekracza 6,5 kW z rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych. Dodatkowo taką instalację należy zgłosić do Państwowej Straży Pożarnej. Oczywiście niezależnie od tego ochrona PPOŻ musi być dostosowana do danego rodzaju budynku.

Plan instalacji powinien zawierać nie tylko rozłożenie poszczególnych elementów, ale także dane m.in. o:

• ochronie odgromowej;
• zastosowanych zabezpieczeniach przeciwpożarowych w budynku i instalacji;
• charakterystyce przeciwpożarowej zastosowanych elementów (np. kabli i paneli).

Ochrona przeciwpożarowa fotowoltaiki to niezwykle istotny – i nadal zbyt często ignorowany – aspekt całej inwestycji z OZE. Dbając o nią, zwiększasz bezpieczeństwo korzystania z paneli słonecznych i sprawiasz, że cała instalacja będzie działała przez wiele lat.