Kedy je fotovoltika na škodu?

• Facebook
• Instagram
• LinkedIn

Fotovoltická energia, ako čistý a obnoviteľný zdroj, sa stáva stále populárnejšou voľbou pre výrobu elektriny. V roku 2023 tvorila fotovoltika až tri štvrtiny prírastkov kapacity obnoviteľnej energie na celom svete. Avšak, s rastúcim počtom inštalácií sa zvyšuje aj riziko požiarov, čo vyžaduje zvýšenú pozornosť k bezpečnosti a správnej údržbe. Tento článok sa zameriava na potenciálne požiarno-bezpečnostné riziká a dôležitosť bezpečnostných opatrení.

Fotovoltika: Odlíšenie dvoch systémov

V úvode je potrebné jasne odlíšiť dva rôzne systémy využívajúce slnečnú energiu:

Slnečné kolektory na ohrev vody

• Tieto kolektory zachytávajú teplo zo slnečného žiarenia.
• Predávajú toto teplo kvapaline (často voda alebo iný teplonosný médium), ktoré sa následne ohrieva vo výmenníku.
• Voda môže byť použitá na vykurovanie, sprchovanie a ďalšie účely.

Fotovoltické panely

• Tieto panely vyrábajú elektrickú energiu priamo zo slnečného žiarenia.
• Ich hlavnou funkciou je prevod slnečnej energie na elektrický prúd.
• Fotovoltické panely sú hlavným prvkom solárnych elektrických systémov.

V tomto článku sa budeme zameriavať výhradne na fotovoltiku a jej aspekty.

Poďme si upresniť princíp činnosti

Fotovoltika je metóda priamej premeny slnečného žiarenia na elektrickú energiu. Využíva fotoelektrický jav na veľkoplošných polovodičových fotodiodách, ktoré sú nazývané fotovoltické články. Tieto články môžu byť kryštalické alebo tenkovrstvé.

Kryštalické technológie často využívajú kremík, zatiaľ čo tenkovrstvé technológie zahŕňajú napríklad amorfný kremík a telurid kadmia. Výroba fotovoltických panelov a systémov sa v posledných rokoch výrazne zdokonalila vďaka záujmu o obnoviteľné zdroje energie a štátnym dotáciám.

Ako to celé funguje?

1. Fotovoltické panely sú inštalované na strechách, fasádach alebo na otvorenom priestranstve, kde sú vystavené slnečnému žiareniu.
2. Panely musia byť správne upevnené na konštrukcii, aby odolali vetru, snehu a iným záťažiam. Statická nosnosť konštrukcie je dôležitá.
3. Fotóny zo slnečného žiarenia vyrážajú elektróny z valenčného pásma do pásma vodivostného v kryštalickej mriežke. Tým vzniká voľný elektrón.
4. Fotovoltické články sú pospájané do série, čím sa zvyšuje elektrické napätie. Rovnako sú pospájané aj fotovoltické panely do stringov.
5. Každý string dosahuje jednosmerné napätie (DC) približne 800 V až 1000 V.
6. Káble vedúce zo stringov sú pripojené k meniču, ktorý premení jednosmerné napätie na striedavé (AC) 230/400 V.
7. Striedavý prúd sa privádza do elektrickej siete, kde sa používa na napájanie zariadení alebo sa predáva do distribučnej siete.
8. Fotovoltika obsahuje aj DC/AC rozvádzač s ochrannými a spínacími prvkami.

Ďalšie prvky modernej fotovoltiky (FV)

1. Monitorovací systém: Sleduje výkon FV a poskytuje údaje o výrobe energie, spotrebe a požiadavkách na údržbu.
2. Vyťažovač: Spracováva prebytky z FV, ktoré nevyužijete, a rozumne ich rozdistribuuje do zariadení, kde sa aktuálne energia dá využiť (napríklad nabíjanie elektromobilu alebo vykurovanie bazéna).
3. Optimizér: Reguluje napätie a prúd tak, aby FV systém dosiahol optimálny výkon.

Ako fotovoltika uskladňuje energiu?

Podľa spôsobu využitia a uskladnenia vyrobenej elektrickej energie môžeme systém fotovoltiky rozdeliť na:

On-grid

Všetka vyrobená energia sa spotrebuje a nie je potrebné úložisko.

Off-grid

Je potrebné úložisko na uchovanie energie, ktorá sa vyrobí cez deň a môže byť využitá v prípade potreby (napríklad v noci alebo počas horšieho počasia). V tomto prípade nie je objekt napojený na distribučnú sieť.

Hybridný systém

Kombinuje priame využitie vyrobenej energie s batériovým úložiskom.

Efektívne umiestnenie FV

Optimálne umiestnenie fotovoltických panelov je kľúčové pre ich efektívnu funkčnosť. Panely by mali byť orientované tak, aby počas celého dňa zachytávali maximálne množstvo slnečného žiarenia. Je možné ich inštalovať na rôzne typy striech, pričom je dôležité vyhnúť sa severnej orientácii, ktorá by mohla výrazne znížiť ich výkon.

Zatienenie FV je ďalším významným faktorom, ktorý treba zohľadniť, pretože môže výrazne ovplyvniť účinnosť systému.

• Ideálna orientácia panelov je na juh, kde dosahujú 100% svojho projektovaného výkonu.
• Dobré výsledky ponúkajú aj orientácie juhovýchod alebo juhozápad, kde pokles výkonu nie je výrazný.
• Orientácia východ-západ môže výkon znížiť o približne 13-15%.

Sklon panelov by mal byť v optimálnom rozmedzí 30° až 40°. Menšie alebo väčšie odchýlky od tohto sklonu môžu viesť k poklesu výkonu, avšak tento pokles nie je považovaný za zásadný. Dôkladná úvaha o týchto aspektoch zabezpečí, že fotovoltické systémy budú fungovať s maximálnou efektivitou.

Bezpečnostné prvky fotovoltiky

V oblasti bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci (BOZP) je prioritou predchádzanie úrazov spôsobených elektrickým prúdom. Pri kontakte so živými časťami pod napätím, dokonca aj keď je AC strana vypnutá, môže fotovoltický systém v dennom svetle udržiavať vysoké jednosmerné napätie až do 1000 V. Bezpečné jednosmerné napätie, ktoré nepredstavuje riziko pre život, je maximálne 120 V, a toto sa dosahuje napríklad skratovaním panelov alebo pomocou protipožiarneho odpínača.

Hlavný vypínač FV (Central Stop FV)

Je nevyhnutný pre zabezpečenie bezpečnosti pri požiari, umožňuje totiž odpojenie zariadenia. Umiestňuje sa na ľahko dostupnom mieste, ako je vstup do objektu, fasáda objektu, prípadne v zásahovej ceste. Tento vypínač odpojí jednotlivé stringy od sústavy, ale medzi panelmi môže stále pretrvávať napätie nad 120 V.

Protipožiarny odpínač (Rapid Shutdown)

Najbezpečnejšie je odpojiť každý panel alebo dvojicu panelov FV samostatne pomocou zariadenia na rýchle vypnutie - Rapid Shutdown. Komunikačný kábel tohto zariadenia je zapojený do série a napojený na hlavný vypínač FV, čo umožňuje manuálne vypnutie systému. Zariadenie tiež automaticky vypne panely pri zvýšení teploty nad 85°C alebo pri strate napájania na AC strane. Táto metóda je však ekonomicky nákladnejšia.

Inštalácia oddeľovacích prvkov

Oddeľovacie prvky alebo prvky na zníženie jednosmerného napätia by sa mali inštalovať čo najbližšie k modulom, aby sa v prípade požiaru minimalizovala časť inštalácie pod napätím. Spínače a ostatné zariadenia musia byť navrhnuté tak, aby odolali poveternostným vplyvom.

Protipožiarna bezpečnosť FV

Záujem o inštaláciu fotovoltických systémov výrazne narastá, čo je dôsledkom stúpajúcich cien energií a smerovania k zelenej elektrickej energii. Pri týchto elektrických zariadeniach je však nevyhnutné mať na pamäti riziko požiaru. V súčasnosti neexistuje špecifický právny predpis zameraný na protipožiarnu bezpečnosť FV systémov na budovách. Preto je pri výstavbe FV nevyhnutný projekt protipožiarnej bezpečnosti, ktorý pripravuje špecialista na požiarnu ochranu.

Máte záujem o vypracovanie projektu protipožiarnej bezpečnosti?

Projekt protipožiarnej bezpečnosti

Projektant musí v projektovej fáze dôkladne posúdiť a vyhodnotiť riziká spojené s prevádzkou FV, berúc do úvahy lokálne podmienky, ako sú umiestnenie FV, typ a výška objektu, riziko zadymenia, šírenie požiaru na iné stavby, evakuačné podmienky a možnosti zásahu hasičov. Existujú usmernenia pre vypracovanie projektu protipožiarnej bezpečnosti, ktoré by projektant mal zohľadniť, aby maximalizoval bezpečnosť ľudí, ochranu majetku a efektivitu hasičského zásahu.

Označenie budov s FV

Je odporúčané, aby budovy s FV systémami boli jasne označené pri každom prístupe na strechu a pri hlavnom vypínači. Taktiež je vhodné umiestniť schému zapojenia FV do elektrickej rozvodne. Ak FV systém nie je vybavený protipožiarnym odpínačom, je potrebné vyznačiť upozornenie na nebezpečné jednosmerné napätie pre hasičov.

Bezpečnosť pri požiari

Hasiči môžu bezpečne zasahovať pri požiari FV len v prípade, že systém obsahuje hlavný vypínač a protipožiarny odpínač, a napätie na DC strane neprekračuje 120 V. Bez týchto opatrení je priamy zásah hasičov pri požiari FV nebezpečný a môže ohroziť ich životy.

Požiar fotovoltiky

V roku 2023 zaznamenala Slovenská republika až 22 požiarov fotovoltických systémov, čo je takmer štvornásobok v porovnaní s predchádzajúcim rokom. Tento nárast poukazuje na nezanedbateľné riziko požiaru spojené s FV systémami.

Príčiny požiarov

Príčiny požiarov sa často spájajú s prevádzkovými a technickými poruchami, ako sú elektroinštalácie, batériové úložiská alebo meniče. Hlavné príčiny možno rozdeliť do niekoľkých kategórií:

1. Neodborná inštalácia

Zariadenia inštalované nekvalifikovanými pracovníkmi bez potrebnej elektrotechnickej kvalifikácie a znalosti montážnych postupov či projektovej dokumentácie.

2. Nesprávne umiestnenie panelov

Inštalácia panelov na horľavé konštrukcie alebo v blízkosti zariadení vyžarujúcich teplo môže viesť k požiarom. Dôležité je dodržiavanie požiarnych odstupov a umiestnenie batériových úložísk do technických miestností, ktoré by mali byť navrhnuté ako samostatné požiarne úseky. Zabezpečenie prístupu k FV modulom je nevyhnutné pre efektívny zásah hasičov.

Opatrenia a prevencia

Pri návrhu a realizácii FV systémov je kritické dbať na inštaláciu ochranných prvkov, ako sú spínače alebo poistky, na prevenciu elektrických oblúkov. Materiály použité v blízkosti FV prvkov by mali byť nehorľavé. Meniče vyžadujú adekvátne vetranie a chladenie, a ich priama inštalácia na horľavé materiály je zakázaná. Elektrické káble by mali byť mechanicky chránené, odolné proti poveternostným vplyvom a inštalované v súlade s projektom protipožiarnej bezpečnosti.

Tieto opatrenia sú v kompetencii špecialistov na požiarnu ochranu, ktorí by mali zabezpečiť, že všetky aspekty sú správne posúdené a implementované pre bezpečnú a efektívnu prevádzku fotovoltických systémov.

3. Údržba a kontroly

Pre správnu funkciu FV je dôležitá pravidelná údržba a vykonávanie odborných prehliadok a skúšok v zmysle Vyhlášky 508/2009 Z.z revíznym technikom elektrických zariadení. Perióda prehliadok a skúšok závisí od klasifikácie vonkajších vplyvov, u väčšiny objektov je to raz za 3 roky. Pre správnu funkciu, optimálny výkon a dlhotrvajúcu životnosť sa odporúča vykonávať termovíziu, ktorá pomôže odhaliť problémové miesta.  

Záver

V tomto článku sme sa venovali fungovaniu fotovoltických (FV) systémov, identifikovali sme potenciálne riziká z pohľadu bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci (BOZP) a ochrany pred požiarmi. Pri záverečnom hodnotení vzniká otázka:

Môže byť fotovoltika na škodu?

Odpoveď je jednoznačná. Ak sa zanedbá správna inštalácia, údržba a kontrola, môže prevádzka FV systémov priniesť viac problémov a finančných strát, než je ich potenciálny prínos.

Investícia do FV systémov by nemala byť impulzívnym rozhodnutím, ale dôsledne zváženým krokom s plným uvedomením si všetkých rizík. Preto je nevyhnutné prijať všetky potrebné opatrenia a nepodceňovať žiadne aspekty spojené s ich prevádzkou.

• Facebook
• Instagram
• LinkedIn