Výzvy požární bezpečnosti v souvislosti s rozšířením fotovoltaiky v Evropě

S urychleným zaváděním fotovoltaických systémů v Evropě se stále více komerčních objektů, obytných budov a dokonce i historických čtvrtí aktivně zapojuje do distribuovaných fotovoltaických systémů. Tento rychlý rozvoj zvyšuje podíl obnovitelných zdrojů energie, ale zároveň odhaluje celou řadu bezpečnostních rizik v oblasti požární ochrany. Zejména v kontextu složité systémové integrace, vyšších napěťových úrovní a husté instalace modulů se zvyšuje riziko požárů způsobených stejnosměrným obloukem, horkými místy na panelech nebo stárnutím kabeláže.

Některé projekty kvůli nedostatečnému zohlednění požární bezpečnosti v návrhu, nekvalitnímu provedení instalace nebo nedostatečné údržbě nedokážou v případě požáru včas reagovat. V zemích jako Itálie a Německo, kde jsou požární předpisy pro budovy přísné, mohou takové incidenty ovlivnit nejen bezpečnost a provoz projektů, ale také vést ke zpřísnění regulací a poklesu důvěry trhu. S ohledem na udržitelný rozvoj fotovoltaiky je tedy snížení rizika požáru od samotného základu zásadním úkolem celého odvětví.

Analýza rizik požáru ve fotovoltaických elektrárnách

1. Vysoce rizikové oblasti: stejnosměrná soustava a stárnoucí komponenty

Hlavní rizika ve fotovoltaických systémech se soustřeďují na straně stejnosměrného proudu. Napětí v systému po sériovém zapojení panelů se obvykle pohybuje mezi 600 V a 1000 V. Pokud dojde k uvolnění kontaktu, špatnému spojení nebo ke strukturálnímu stárnutí, může snadno vzniknout vysokoteplotní oblouk s teplotou přesahující 3000 °C. Typická riziková místa zahrnují:

• Panely: během dlouhodobého provozu jsou náchylné k efektu horkých míst, zejména v oblastech s častým zastíněním. Lokální přehřívání může způsobit spálení zadní strany nebo selhání připojovací skříňky. Použití nekvalitních materiálů nebo vadného zapouzdření urychluje degradaci izolace a zvyšuje riziko samovznícení.
• Konektory a kabely: konektory MC4, pokud jsou špatně nalisované nebo zestárlé, mohou akumulovat teplo a způsobit oblouk. Nesprávné vedení kabelů, nedostatečný průřez nebo mechanické poškození mohou vést ke zkratu nebo poruše izolace a představují další hlavní zdroj požáru na straně DC.
• Sběrné boxy a střídače: pokud jsou pojistky uspořádány těsně vedle sebe, chlazení je nedostatečné nebo chybí monitoring proudu, může dojít k lokálnímu přehřátí sběrného boxu. Některé střídače, které postrádají funkci přerušení oblouku nebo mají slabé chlazení, se mohou v případě poruchy rychle vznítit.

Tyto zařízení a komponenty jsou rozmístěny po celé provozní infrastruktuře elektrárny. Pokud se objeví skryté nebezpečí v kterémkoli článku, může se požár snadno šířit přes kabeláž a vytvořit řetězovou elektrickou havárii.

2. Varovné případy

Ačkoli výskyt požárů ve fotovoltaice v Evropě není vysoký, škody bývají velmi rozsáhlé. Podle údajů německé pojišťovny Mannheimer tvoří požáry pouze 2 % všech událostí, ale představují až 32 % vyplacených náhrad, což ukazuje na jejich silný dopad na hodnotu elektrárny a bezpečnost budov.

Příkladem je datové centrum společnosti Apple ve městě Mesa v Arizoně, kde požár vyvolaný panely na střeše vedl k vážnému poškození zařízení. Vyšetřování ukázalo, že systém postrádal monitoring na úrovni panelů, což znemožnilo včasné odpojení požáru, který se rychle rozšířil do okolních konstrukcí. Tento incident přiměl mnohé evropské země k větší pozornosti vůči vypínacím mechanismům a schopnosti požární reakce fotovoltaických systémů a podnítil Itálii, Francii a další státy ke zpřísnění schvalovacích pravidel pro fotovoltaické projekty integrované do budov.

Od „reaktivního“ k „proaktivnímu“: optimalizace požárně bezpečnostního návrhu fotovoltaiky

S rostoucí kapacitou systémů a zvyšující se hustotou připojených projektů se fotovoltaické elektrárny posouvají od tradičního reaktivního způsobu ochrany ke kontrolám přímo u zdroje a k aktivní bezpečnosti na systémové úrovni. Následující tři typy řešení se stávají hlavními technologickými směry v Evropě:

1. Technologie odpojení na úrovni modulu: včasná kontrola požáru a přerušení zdroje rizika

• Umožňuje automatické vypnutí každého modulu při poruše, čímž účinně zabraňuje šíření ohně.
• Podporuje dálkové ovládání, automatické spuštění a integraci s požární signalizací – vhodné pro střechy a hustě osazené městské projekty.
• Široce certifikováno podle norem NEC 690.12, CE, SunSpec, odpovídá požadavkům většiny trhů.

2. Systémy s mikroinvertory: odstranění rizika vysokonapěťového stejnosměrného proudu

• Každý panel samostatně převádí energii na střídavý proud, takže v systému nejsou žádné vysokonapěťové DC vedení, a eliminuje se tak riziko oblouku.
• Disponuje monitorováním na úrovni modulu, izoluje zastíněné nebo vadné panely a zajišťuje stabilitu výkonu.
• Jednoduchá konstrukce, krátká kabeláž, bez sběrných boxů – snadná instalace i údržba.

3. Konstrukce bez pojistek a detekce oblouku: zjednodušení spojů a omezení tepelných selhání

• Odstranění pojistek a centrálního sběru snižuje počet kontaktů a s tím i riziko přehřátí.
• Střídače vybavené detekcí oblouku dokážou včas odpojit systém a zabránit řetězovým haváriím.
• Paralelní a zjednodušená konstrukce přispívá k dlouhodobé stabilitě a spolehlivosti systému.

Jak předcházet požárům během běžné údržby?

I když je systém navržen s vysokou úrovní bezpečnosti, během provozu fotovoltaické elektrárny se nevyhnutelně vyskytují jevy jako stárnutí, uvolnění spojů nebo koroze. Pokud chybí pravidelná údržba, může snadno dojít k elektrickým poruchám, a dokonce i k požáru. V reakci na tento problém začaly mnohé evropské země zařazovat požární inspekce do standardů provozu a údržby fotovoltaiky a požadují, aby byla opatření požární prevence prováděna v souladu s certifikací i každodenní údržbou. Zde jsou hlavní body protipožárních opatření:

1. Pravidelná kontrola stavu klíčových komponent

• Kontrola spojovacích skříněk, konektorů a sběrných boxů na uvolnění, deformace, znečištění prachem nebo korozi;
• Pomocí infračervené termografie pravidelně vyhledávat horká místa a abnormální nárůsty teploty na spojích kabelů jako včasné varování před místním přehřátím;
• Včasná výměna stárnoucích střídačů, kabelů a svorek, aby se předešlo poruchám izolace a zvýšení odporu spojů.

2. Odstraňování hořlavých látek a zajištění větrání

• Pravidelné odstraňování spadaného listí, prachu a ptačích hnízd v okolí střechy a nosných konstrukcí, aby se snížilo riziko vnějšího vznícení;
• Zajištění dobrého odvětrávání střídačů a sběrných boxů, aby nedocházelo k přehřívání zařízení v důsledku špatného chlazení;
• Ve velkých pozemních elektrárnách instalace protipožárních pásů nebo štěrkových vrstev pro účinné přerušení cesty šíření ohně.

3. Vytvoření záznamového a výstražného systému

• Digitální záznam všech kontrol a údržby, vytvoření uzavřené smyčky pro řešení závad;
• Pomocí monitorovacích platforem na úrovni modulů nebo stringů průběžně sledovat provoz zařízení a rychle lokalizovat odchylky;
• U projektů napojených na městské požární systémy zajistit funkčnost nouzového vypínacího zařízení a výstražného systému, jejich propojení a pravidelné testování.

Rozdíly v evropské legislativě a nastupující trend povinné regulace

S rozvojem protipožárních technologií začalo mnoho evropských zemí začleňovat požární bezpečnost fotovoltaických systémů do stavebních předpisů a elektrotechnických norem. Požární shoda se tak postupně stává klíčovým faktorem pro schválení projektu a jeho pojištění. V současnosti se mechanismy jednotlivých států liší zejména v oblasti stavebních předpisů, schvalovacích procesů a koordinace s hasičskými složkami:

Itálie

• Italské stavební předpisy (např. norma UNI 9177) stanovují jasné požadavky na požární třídu pro BIPV systémy – panely musí projít testem požární odolnosti třídy 1, aby mohly být použity na fasádách nebo střechách budov.
• U projektů s výkonem nad 20 kWp je nutné předložit schéma zapojení a popis systému odpojení. Do schvalování a přejímky se zapojuje místní hasičský sbor (Vigili del Fuoco), přičemž je požadována dokumentace systému.

Německo

• U obytných a historických budov je povinné propojení s požárními systémy objektu. Pokud chybí možnost dálkového vypnutí nebo indikace napětí, může být schválení zamítnuto.
• Normy jako DIN VDE 0100-712 poskytují podrobný návod pro pokládku kabelů, třídy ochrany a izolační materiály, s přísným vynucováním v praxi.

Francie

• Pod vedením CRE (Komise pro regulaci energetiky) postupně dochází k sjednocení technických specifikací pro fotovoltaické systémy.
• U projektů nad 100 kWp nebo umístěných v oblastech s vysokou koncentrací lidí (městská centra, školy, nemocnice) je nutné zajistit nouzové vypínací trasy a monitorování na úrovni panelů a podléhají samostatnému schválení městských úřadů.

Jak správně reagovat v případě požáru?

Když ve fotovoltaické elektrárně dojde k požáru, bývá situace často složitější než u běžných budov. I po odpojení od sítě mohou panely během dne nadále vyrábět elektřinu, takže systém zůstává pod napětím po delší dobu. Zvláště u střešních nebo BIPV systémů je zdroj požáru často rozptýlený a cesty k odpojení nejasné, což zvyšuje riziko šíření ohně a komplikuje zásah. Nouzová reakce fotovoltaické elektrárny tedy musí být nejen rychlá, ale i jasně definovaná a proveditelná.

1. Okamžité odpojení napájení

• Přednostně aktivujte nouzové vypínací zařízení na straně DC nebo systém odpojení na úrovni modulu, aby se zabránilo dalšímu přísunu proudu do oblasti požáru;
• Pokud je systém vybaven rozhraním pro dálkové odpojení, musí obsluha po potvrzení požáru ihned provést odpojení a minimalizovat části zůstávající pod napětím;
• U projektů bez systému vypnutí musí být na místě instalován ruční vypínač na viditelném místě a personál musí být proškolen v jeho použití.

2. Výběr vhodného hasicího zařízení

• Je přísně zakázáno hasit panely a střídače vodou nebo pěnou;
• Doporučuje se použití hasicího přístroje s práškem nebo CO₂ a je třeba zachovat minimální bezpečnou vzdálenost od zařízení pod napětím (např. při napětí pod 10 kV alespoň 0,4 m);
• V případě požáru zařízení vysokého napětí je třeba vymezit bezpečnostní zónu – bez izolační výbavy se nikdo nesmí přiblížit k DC obvodům.

3. Poskytnutí jasných instrukcí hasičům

• Pokud nelze požár zvládnout interně, ihned volejte místní hasiče a výslovně uveďte riziko zbytkového napětí ve stanici;
• Na místě elektrárny musí být vyvěšeno schéma zapojení systému, umístění hlavních vypínačů a instrukce k odpojení, aby se externí zásahový tým mohl rychle zorientovat a předešlo se chybným zásahům nebo druhotným nehodám.

Závěr

S rozšiřováním fotovoltaických systémů v Evropě se požární bezpečnost stává klíčovým faktorem ovlivňujícím schválení projektu a jeho dlouhodobou návratnost. Aktivní ochrana již ve fázi návrhu, standardizovaný provozní management a pohotová reakce při požáru se již nepovažují za volitelné, ale za nezbytné podmínky.

Vlády a pojišťovny v Evropě postupně budují odpovídající systémy technické certifikace a hodnocení rizik. Pro developery, EPC firmy i koncové uživatele znamená zvyšování povědomí o požárních rizicích a důsledná implementace protipožárních opatření v každé fázi nejen základní ochranu majetku, ale také předpoklad zdravého a udržitelného rozvoje celého sektoru.

Od roku 2008 se Maysun Solar věnuje výrobě vysoce kvalitních fotovoltaických modulů. Naše nabídka solárních panelů, včetně IBC, HJT, TOPCon a balkonových solárních elektráren, je vyráběna s využitím pokročilé technologie a nabízí vynikající výkon a garantovanou kvalitu. Maysun Solar úspěšně založil kanceláře a sklady v mnoha zemích a navázal dlouhodobá partnerství s nejlepšími instalačními firmami! Pro nejnovější cenové nabídky na solární panely nebo jakékoli dotazy ohledně fotovoltaiky nás kontaktujte. Jsme odhodláni vám sloužit a naše produkty nabízejí zaručenou spolehlivost.

Reference:

Mannheimer Versicherung. Požáry ve fotovoltaických systémech – Pohled pojišťovny. Získáno z: https://solar.huawei.com/admin/asset/v1/pro/view/31d024f4d0604188b48f323e5413ef20.pdf
National Electrical Code (NEC) 690.12 – Požadavky na rychlé odpojení. Získáno z: https://codes.iccsafe.org/s/ISEP2018/national-electrical-code-nec-solar-provisions/ISEP2018-NEC-Sec690.12
Hanersun. Všechny řady modulů Hanersun získaly certifikaci požární bezpečnosti třídy 1 pro italský trh (UNI 9177). Získáno z: https://www.hanersun.com/hanersuns-all-module-series-obtains-class-1-fire-safety-certification-for-the-italian-market/?utm_source=chatgpt.com
Datacenter Dynamics. Požár zasáhl sídlo datového centra Apple v Mesa, Arizona. Získáno z: https://www.datacenterdynamics.com/en/news/fire-rages-through-apples-data-center-hq-in-mesa-arizona/

Může se vám také líbit: