Bezpieczeństwo przeciwpożarowe instalacji fotowoltaicznej

Bezpieczeństwo przeciwpożarowe instalacji fotowoltaicznej

Instalacja fotowoltaiczna to system złożony z wielu elementów, dlatego przy wyborze instalacji należy wziąć pod uwagę bezpieczeństwo przeciwpożarowe. Kluczowe z punktu widzenia projektu są moduły fotowoltaiczne oraz inwertery (zwane także falownikami). Inwerter to serce każdej instalacji fotowoltaicznej. To właśnie on odpowiada za przetwarzanie energii ze słońca pozyskanej przez panele fotowoltaiczne w niezbędny w każdym domu prąd zmienny o napięciu 230V.

Rynek oferuje trzy główne rodzaje falowników: centralne, stringowe oraz mikroinwertery. Najpopularniejsze i najczęściej oferowane przez firmy fotowoltaiczne są falowniki stringowe – łatwe w instalacji i przystępne cenowo. Ale mówimy przecież o sercu instalacji. Prawidłowy wybór jest niezwykle ważny – może zdecydować o technicznym i finansowym powodzeniu inwestycji. Cena nie jest tu najważniejszym kryterium.

Oczywiście, aspekt ekonomiczny i szybki zwrot z inwestycji grają ogromną rolę. Należy jednak pamiętać, że kierowanie się wyłącznie ceną zakupu – prowadzi często do ignorowania tak ważnych aspektów jak jakość, gwarancja i bezpieczeństwo.

Dlatego chcąc dostarczać Klientom najlepsze możliwe rozwiązania, jako pierwsza firma w Polsce postawiliśmy na mikrofalowniki. To właśnie te urządzenia definiują dziś inteligentną fotowoltaikę. Cechuje je wysoka wydajność i bezpieczeństwo – cechy, które uważamy za kluczowe.

Bezpieczeństwo przeciwpożarowe

Wartość bezpiecznego napięcia dotykowego wynosi 25V dla napięcia zmiennego i 60V dla napięcia stałego. W instalacji fotowoltaicznej wykorzystującej falownik stringowy zawierającej np. 20 paneli połączonych szeregowo występuje napięcie stałe o wartości nawet 1000V. Są to już wartości bardzo niebezpieczne dla życia i zdrowia. W przypadku pożaru takiej instalacji często rezygnuje się z działań gaśniczych ze względu na ryzyko porażenia prądem elektrycznym.

Zupełnie inaczej wygląda sytuacja w przypadku instalacji wykorzystującej mikroinwertery. Mikroinwertery niwelują ryzyko zapłonu, ponieważ wykorzystują napięcie prądu stałego nie większe niż 60V. W razie pożaru, także kiedy nie ma on przyczyny w instalacji PV, strażacy będą mogli podjąć się akcji gaśniczej – wystarczy odłączenie głównego zasilania budynku aby zagwarantować, że nikt nie zostanie porażony.  

Przekonajmy się, dlaczego tak jest.

Inwerter stringowy

W przypadku tradycyjnych falowników stringowych panele fotowoltaiczne są połączone szeregowo. Każdy panel dodawany do stringu zwiększa napięcie stałe w całym obwodzie. Systemy te mogą generować prąd stały (DC) o niebezpiecznym napięciu nawet 1000V. Prąd ten musi przepłynąć od paneli, aż do falownika umieszczonego w domu, gdzie zostaje przetworzony na prąd zmienny o napięciu 230V znany z domowych gniazdek.

Nawet najmniejsza awaria sprzętu, taka jak uszkodzony kabel lub luźne połączenie elektryczne, może spowodować awarię łuku DC, stwarzając poważne zagrożenie pożarowe.

Łuk elektryczny to wyładowanie powstałe w sprzyjających warunkach, spowodowane wysokim napięciem między dwoma przewodami znajdującymi się w bliskim sąsiedztwie. Temperatura takiego łuku jest wystarczająco wysoka aby stopić szkło, miedź i aluminium oraz zainicjować pożar.

Co więcej, prawdopodobieństwo awarii łuku DC wzrasta wraz z wiekiem systemu. Nawet w najbardziej starannie wykonanej instalacji z użyciem najlepszych materiałów z czasem następuje korozja, pogorszenie uszczelnienia izolatorów, degradacja izolacji, itp. Zagrożenie stanowią także ptaki czy gryzonie, które mogą naruszyć przewód. Prawdopodobieństwo uszkodzenia może wystąpić także w trakcie prac remontowych. 

Inwerter stringowy z optymalizatorami

Aby zniwelować ryzyko związane z korzystaniem z inwertera stringowego można zdecydować się na zainwestowanie dodatkowych środków finansowych w optymalizatory.

Optymalizatory są urządzeniami, które podłącza się do każdego panelu w instalacji – nie wpływa to na wysokość napięcia w obwodzie. System fotowoltaiczny nadal może generować prąd stały (DC) o niebezpiecznym napięciu nawet 1000V, jednak w przypadku pożaru czy konieczności prac w pobliżu instalacji fotowoltaicznej optymalizatory umożliwiają obniżenie napięcia DC do maksymalnie 60V (bezpieczny poziom). Wystarczy, że doprowadzimy do zaniku napięcia AC.

Oczywiście zamontowanie optymalizatorów przy każdym panelu znacznie podwyższa koszt całej instalacji, a ponadto zwiększa liczbę złączek wykorzystaną w instalacji. Co więcej nadal inwerter znajduje się w domu, a w czasie pracy napięcie osiąga nawet 1000V.

Mikroinwerter

Awarie łuku DC nie występują w instalacjach wykorzystujących mikroinwertery. W instalacjach opartych o technologię mikroinwerterów prąd stały generowany przez moduły fotowoltaiczne jest zamieniany na prąd zmienny (AC) bezpośrednio na poziomie panelu przez mikroinwertery. Między modułami nie ma długich łańcuchów przewodów prądu stałego, a napięcie prądu stałego jest zawsze poniżej 60V. Brak wysokiego napięcia DC stawia te urządzenia na pierwszym miejscu pod względem bezpieczeństwa na świecie.

Co więcej mikroinwertery w przeciwieństwie do inwerterów nie znajdują się w domu, a na dachu pod panelami. Dzięki temu w budynku znajdują się tylko przewody prądu zmiennego.

W przypadku zastosowania mikroinwerterów mamy do czynienia z większą liczbą złączek niż w przypadku falownika stringowego, jednak jest ich mniej niż przy wykorzystaniu falownika stringowego i optymalizatorów.

Bezpieczeństwo przeciwpożarowe – podsumowanie

Falownik stringowy

Napięcie DC w obrębie modułów do 1000V.

Zanik napięcia AC, np. w czasie pożaru – konsekwencje:
Napięcie DC w obrębie modułów spada do 1000V.

Najmniejsza liczba złączek pomiędzy modułami/optymalizatorami.

Dodatkowe zagrożenia:

  • Niekompatybilne pary złącz na przewodach DC od różnych producentów
  • Niewłaściwy dobór przewodów po stronie AC i DC
  • Montaż wyłącznika DC w sporej odległości od modułów powodujące wprowadzenie napięcia DC np. do budynku
  • Możliwość powstawania pętli indukcyjnych przy niewłaściwym prowadzeniu przewodów DC

Sposoby minimalizowania zagrożeń:

  • Stosowanie kompatybilnych par złącz na przewodach DC
  • Zastosowanie przewodów po stronie DC z podwójną lub wzmocnioną izolacją wg. 712.410.102
  • Zastosowanie rozłącznika DC możliwie blisko pola modułów
  • Zamieszczenie właściwych ostrzeżeń informujących o obecności instalacji fotowoltaicznej

Falownik stringowy i optymalizatory

Napięcie DC w obrębie modułów do 1000V.

Zanik napięcia AC, np. w czasie pożaru – konsekwencje:
Napięcie DC w obrębie modułów spada do 60V (bezpieczny poziom).

Największa liczba złączek pomiędzy modułami/optymalizatorami.

Dodatkowe zagrożenia:

  • Niekompatybilne pary złącz na przewodach DC od różnych producentów
  • Niewłaściwy dobór przewodów po stronie AC i DC

Sposoby minimalizowania zagrożeń:

  • Stosowanie kompatybilnych par złącz na przewodach DC
  • Zastosowanie przewodów po stronie DC z podwójną lub wzmocnioną izolacją wg. 712.410.102

Mikrofalownik

Napięcie DC w obrębie modułów do 60V (bezpieczny poziom)

Zanik napięcia AC, np. w czasie pożaru – konsekwencje:
Napięcie DC w obrębie modułów spada do 60V (bezpieczny poziom)

Większa liczba złączek niż przy falowniku stringowym bez optymalizatorów.

Dodatkowe zagrożenia:

  • Niekompatybilne pary złącz na przewodach DC od różnych producentów
  • Niewłaściwy dobór przewodów po stronie AC i DC

Sposoby minimalizowania zagrożeń:

  • Stosowanie kompatybilnych par złącz na przewodach DC
  • Zastosowanie przewodów po stronie DC z podwójną lub wzmocnioną izolacją wg. 712.410.102

Mikroinwertery przyszłością branży fotowoltaicznej

Po przeanalizowaniu parametrów, które wpływają na bezpieczeństwo przeciwpożarowe widzimy wyraźnie, że instalacje oparte na mikroinwerterach stanowią obecnie najbezpieczniejsze rozwiązanie na rynku. Co więcej dojrzałe rynki fotowoltaiki w USA czy Australii, gdzie już kilka, a nawet kilkanaście lat temu nastąpił boom na fotowoltaikę, również opierają się głównie na mikrofalownikach.

Co więcej bezpieczeństwo nie jest jedyną przewagą mikrofalowników. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej przeczytaj nasz poprzedni artykuł.

Zainteresował Cię temat fotowoltaiki? Masz pytania?
Zostaw swoje dane, skontaktujemy się z Tobą.