Pożar instalacji fotowoltaicznej: przyczyny i jak mu zapobiegać

Dlaczego strona DC fotowoltaiki jest najbardziej narażona na pożar?

Moduły połączone szeregowo w łańcuch (string) wytwarzają napięcie stałe, które w instalacjach domowych sięga kilkuset woltów. W odróżnieniu od prądu przemiennego, prąd stały nie przechodzi przez zero, więc łuk elektryczny raz zapoczątkowany może się utrzymywać – a jego temperatura wystarcza do zapalenia otoczenia.

Druga cecha: moduły wytwarzają napięcie zawsze, gdy pada na nie światło. Samo wyłączenie falownika lub strony AC nie gwarantuje zaniku napięcia na dachu. W typowej instalacji stringowej przewody od modułów do miejsca rozłączenia DC mogą nadal pozostawać pod napięciem. Systemy ograniczające napięcie działają tylko w określonej konfiguracji i nie oznaczają odłączenia wszystkich elementów instalacji. To istotne także dla straży pożarnej podczas akcji gaśniczej.

Jakie są najczęstsze przyczyny pożarów fotowoltaiki?

1. Złącza DC i MC4 (cross-mating)

Połączenia DC są jednym z istotnych punktów kontroli. Problemy to:

• łączenie złączy różnych producentów (tzw. cross-mating) – nawet jeśli fizycznie pasują, mogą mieć inne tolerancje i materiały styków; należy stosować pary tego samego producenta i typu lub rodziny dopuszczonej do łączenia w jego dokumentacji,
• nieprawidłowe zaciśnięcie styku na przewodzie (niewłaściwe narzędzie, zła długość odizolowania),
• niedokręcone lub uszkodzone obudowy złączy – wilgoć dostaje się do środka,
• złącza leżące na dachu w wodzie lub w rynnie.

Słabe połączenie może zwiększać rezystancję styku, nagrzewać się i prowadzić do powstania łuku. Warto pamiętać, że MC4 to nazwa konkretnego systemu złączy, dlatego oznaczenie „kompatybilne z MC4” umieszczane na zamiennikach nie jest dowodem na bezpieczną współpracę komponentów. Równie istotny jest precyzyjny dobór styków do rodzaju oraz przekroju zastosowanego przewodu, a także bezwzględne korzystanie z profesjonalnych narzędzi rekomendowanych bezpośrednio przez producenta.

2. Uszkodzone przewody solarne

• przetarcie izolacji na ostrych krawędziach konstrukcji lub dachówek,
• przewody niezabezpieczone przed promieniowaniem UV,
• uszkodzenia przez gryzonie i ptaki,
• przewody zwisające swobodnie i ocierające się na wietrze,
• przejścia przez dach i ściany bez odpowiednich osłon.

3. Hot spoty i uszkodzenia modułów

• hot spoty – lokalne przegrzanie ogniwa, np. przez trwałe zacienienie, pęknięcie lub uszkodzenie diod bocznikujących,
• uszkodzenia mechaniczne (grad, uderzenia przy montażu, chodzenie po modułach),
• wady puszek przyłączeniowych.

4. Przegrzanie falownika i usterki po stronie AC

• przegrzanie falownika zamontowanego w miejscu bez wentylacji lub w pełnym słońcu,
• źle dobrane lub niedokręcone zabezpieczenia i przewody po stronie AC,
• montaż falownika na palnym podłożu bez zachowania wymagań producenta.

5. Pożar magazynu energii

Akumulatory litowo-jonowe wymagają miejsca montażu, warunków chłodzenia lub wentylacji oraz zabezpieczeń zgodnych z instrukcją konkretnego systemu. Trzeba chronić je przed uszkodzeniami mechanicznymi i respektować dopuszczalne warunki pracy.

Awaria ogniw może wywołać niekontrolowany wzrost temperatury (ucieczkę termiczną), wydzielanie niebezpiecznych gazów i pożar. Wyłączenie zasilania nie usuwa energii zgromadzonej w akumulatorze. Dym, nietypowy zapach, syczenie lub deformacja obudowy wymagają oddalenia się i pilnej reakcji; przy podejrzeniu rozwijającej się awarii termicznej zadzwoń pod 112. Nie otwieraj ani nie przenoś uszkodzonego magazynu. Poinformuj ratowników o jego lokalizacji.

6. Błędy w projekcie instalacji PV

• przekroczenie dopuszczalnego napięcia wejściowego falownika (zwłaszcza w mroźne, słoneczne dni, gdy napięcie modułów rośnie),
• niewłaściwe zabezpieczenia stringów,
• brak ochrony przepięciowej,
• montaż na pokryciach palnych bez analizy ryzyka.

Kiedy fotowoltaika wymaga uzgodnienia ppoż. i zawiadomienia PSP?

Zgodnie z art. 29 ust. 4 pkt 3 lit. c Prawa budowlanego dla urządzeń fotowoltaicznych o mocy zainstalowanej elektrycznej większej niż 6,5 kW:

• projekt instalacji wymaga uzgodnienia z rzeczoznawcą do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych przed wykonaniem instalacji,
• po zakończeniu montażu inwestor zawiadamia właściwego komendanta powiatowego (miejskiego) Państwowej Straży Pożarnej o zakończeniu robót i zamiarze rozpoczęcia użytkowania.

Zawiadomienie składa się przed rozpoczęciem użytkowania. Zgodnie z art. 56 PSP ma 14 dni od otrzymania zawiadomienia na zajęcie stanowiska; jego brak oznacza niezgłoszenie sprzeciwu lub uwag. Samo zawiadomienie nie oznacza automatycznie oględzin ani wydania certyfikatu bezpieczeństwa.

Do zawiadomienia dołącza się m.in. plan urządzenia fotowoltaicznego dla ekip ratowniczych. Wymagane dokumenty mogą się nieznacznie różnić w poszczególnych komendach – formularze udostępniają komendy na swoich stronach.

Moc 6,5 kW interpretuje się jako moc pola modułów (kWp). Instalacje o mocy do 6,5 kW włącznie nie podlegają tym obowiązkom z tytułu wskazanego progu, co nie zwalnia z wykonania ich zgodnie ze sztuką i normami.

Jak zapobiegać pożarom instalacji fotowoltaicznej?

Co sprawdzić przy zakupie i montażu fotowoltaiki?

• wybieraj wykonawcę z odpowiednimi kwalifikacjami i doświadczeniem; poproś o projekt i dokumentację,
• wymagaj, aby każda bezpośrednio łączona para złączy pochodziła od jednego producenta i należała do typu lub rodziny dopuszczonej do łączenia w jego dokumentacji; dotyczy to także połączeń przy modułach i falowniku,
• sprawdź, czy przewody są prowadzone w osłonach, mocowane i zabezpieczone przed krawędziami,
• upewnij się, że zastosowano zabezpieczenia przepięciowe i właściwie dobrane zabezpieczenia DC i AC,
• falownik powinien być zamontowany zgodnie z instrukcją – z wentylacją i dostępem serwisowym,
• omów z projektantem potrzebę zastosowania systemu ograniczającego napięcie lub szybkiego wyłączania, odpowiedniego do konstrukcji instalacji i warunków budynku,
• odbierz dokumentację powykonawczą zawierającą wyniki pomiarów odbiorczych.

Nie każdy optymalizator ma funkcję obniżania napięcia po wyłączeniu. Jej działanie zależy od modelu, konfiguracji i współpracy elementów systemu. Mikrofalowniki ograniczają występowanie długich stringów wysokiego napięcia DC, ale moduły i krótkie połączenia DC nadal mogą być pod napięciem. Żadne z tych rozwiązań nie uzasadnia samodzielnego dotykania lub rozpinania elementów instalacji.

Przeglądy i eksploatacja instalacji PV

• monitoruj produkcję – nagły spadek w jednym stringu może sygnalizować usterkę,
• reaguj na komunikaty falownika – zwłaszcza błędy izolacji i wykrycia łuku,
• zlecaj okresowe przeglądy – oględziny, pomiary rezystancji izolacji, napięć i prądów stringów, kontrolę połączeń i zabezpieczeń; zakres badań i dokumentacji opisuje m.in. norma PN-EN IEC 62446-1,
• rozważ badanie termowizyjne – pomaga wykryć hot spoty i przegrzania, jeżeli warunki badania są odpowiednie, a elementy dostępne dla kamery; nie zastępuje oględzin ani pomiarów elektrycznych,
• kontroluj instalację po gradobiciu, wichurze i pracach na dachu,
• nie dopuszczaj do gromadzenia się liści i gałęzi pod modułami,
• badanie instalacji elektrycznej i piorunochronnej w ramach kontroli pięcioletniej z art. 62 Prawa budowlanego powinno uwzględniać również instalację PV.

Obowiązkowa kontrola budynku, przeprowadzana co najmniej raz na pięć lat, nie zastępuje bieżącej obsługi instalacji fotowoltaicznej, która powinna odbywać się zgodnie z instrukcjami producentów, uwzględniać rzeczywiste warunki pracy oraz zalecenia powykonawcze. Podczas gdy badania odbiorcze potwierdzają prawidłowy stan instalacji w momencie jej uruchomienia, a kontrole okresowe służą ocenie jej późniejszej eksploatacji, wszelkie alarmy czy widoczne uszkodzenia wymagają natychmiastowej diagnostyki – bez oczekiwania na kolejny zaplanowany przegląd. Szczegółowe wytyczne oraz zalecenia dotyczące utrzymania systemów PV w należytym stanie technicznym precyzuje również norma IEC 62446-2.

Oznakowanie instalacji PV dla straży pożarnej

• oznakowanie budynku informujące o instalacji PV,
• oznaczenie miejsc rozłączenia (rozłączniki DC, wyłącznik po stronie AC),
• plan instalacji przekazany PSP (dla instalacji powyżej 6,5 kW), wskazujący moduły, falownik, trasy przewodów, miejsca odłączenia oraz magazyn energii, jeśli występuje.

Co zrobić, gdy fotowoltaika się przegrzewa lub pali?

• Dym lub ogień: oddal się, ostrzeż domowników i zadzwoń pod 112, poinformuj o PV i magazynie energii, jeśli jest zamontowany. Nie podchodź do płonącego falownika lub rozdzielnicy, żeby je wyłączyć.
• Zapach przegrzania lub ślady przypalenia bez widocznego pożaru: przerwij użytkowanie i wezwij serwis. Wyłączenie wykonaj tylko zgodnie z instrukcją instalacji, dostępnym i bezpiecznym sposobem, bez zbliżania się do uszkodzonych elementów.
• Błąd izolacji lub wykrycia łuku: nie resetuj wielokrotnie alarmu. Serwis powinien ustalić przyczynę i usunąć ewentualne uszkodzenia przed przywróceniem pracy.
• Widoczne uszkodzenia przewodów lub modułów: nie dotykaj ich i zleć sprawdzenie przed dalszą eksploatacją.

Nie rozpinaj samodzielnie złączy DC, szczególnie pod obciążeniem. Nie wchodź na dach w celu odłączenia modułów i nie gaś instalacji wodą na własną rękę. Wyłączenie falownika nie jest potwierdzeniem braku napięcia; sposób prowadzenia akcji gaśniczej dobierają ratownicy.