Transformacja energetyczna Polski weszła w kolejny etap rozwoju. Jego cechą charakterystyczną jest rozwój odnawialnych źródeł energii. Dziś mikroelektrownie słoneczne można spotkać na dachach obiektów należących do gospodarstw domowych, przy siedzibach przedsiębiorstw, a w nieco większej skali także na nieużytkach, łąkach czy nawet akwenach. Bezpieczne korzystanie z nich jest możliwe wtedy, gdy zapewnione są dwa główne czynniki: montaż zgodny z normami branżowymi oraz użycie certyfikowanych materiałów. Tym kwestiom przyglądamy się w artykule. 

Badanie zagrożeń instalacji PV

Niezbędnym krokiem dla zapewnienia bezpieczeństwa w instalacjach paneli słonecznych jest identyfikacja potencjalnych zagrożeń. To w tym kroku każdy instalator i inwestor powinien rozważyć różne źródła ryzyka i sposoby minimalizacji skutków jego wystąpienia. W szczególności należy zwrócić uwagę na takie kwestie jak:

• Pożary – urządzenia PV często są umieszczane na dachach obiektów budowlanych, co generuje ryzyko pojawienia się pożaru. 

• Certyfikację urządzeń – jak odróżnić bezpieczne materiał od tych kreujących ryzyka dla całej instalacji? Warto zwrócić uwagę na certyfikaty!

• Elektrykę - instalacje fotowoltaiczne produkują prąd, co niesie ze sobą szereg niebezpieczeństw w zakresie porażenia, sprzężenia czy przepięcia. 

• Elementy konstrukcyjne – ciężar osprzętu PV może mieć wpływ na strukturę budynku, zwłaszcza jego dach.

Pożary instalacji PV

Czy instalacja fotowoltaiczna może wywołać pożar? Tak, jeśli jest nieprofesjonalnie przygotowana. Wśród najczęstszych sytuacji, które mogą spowodować takie zjawisko, znajdują się:

• czynniki atmosferyczne (burza),

• błędy montażowe (w szczególności kwestie wtyczek, kabli i szybkozłączek),

• awarie sprzętu pozbawionego przestrzeni wentylacyjnej,

• nieprawidłowe założenia projektowe (źle przekroje przewodów),

• brak dokonywania serwisów.

Należy pamiętać, że projektowanie instalacji PV powinno być zgodne z szeregiem norm, w tym PN-EN 62852:2015-05, PN-EN 61439-2:2011 czy PN-EN 50565-1:2014-11. Montażu winni dokonywać pracownicy posiadający odpowiednie kwalifikacje i wykształcenie. Warto także pamiętać o wskazówkach zamieszczonych w „Fotowoltaicznym Dekalogu Dobrych Praktyk”, w szczególności:

• montować panele na budynku, uwzględniając jego konstrukcję i zabezpieczenia ppoż.,

• tworzyć połączenia DC przy użyciu szybkozłączek, które są tego samego typu i producenta,

• minimalizować ilość połączeń DC,

• przewody prowadzić w kanałach kablowych metalowych, przy jednoczesnej redukcji ostrych krawędzi, 

• oznakować elementy instalacji zgodnie z normą PN-EN 60364-7-712,

• oznakować trasy kablowe,

• umieścić gaśnicę proszkową w niedalekim sąsiedztwie inwertera.

Wpływ na bezpieczeństwo pożarowe ma także jakość nabywanych materiałów.

Certyfikaty urządzeń PV

Wybór materiałów powinien być drobiazgowo przemyślany. W szczególności należy zwrócić uwagę na oznaczenia modułów fotowoltaicznych. Bezsprzecznie takie urządzenia powinny być zgodne z Dyrektywą LVD 2014/35/UE oraz spełniać szereg norm zharmonizowanych i niezharmonizowanych, w szczególności: EN IEC 61730-1, EN IEC 61730-2, EN IEC 61215-1:2021, PN-EN IEC 61215:2017.

 

Z punktu widzenia bezpieczeństwa pożarowego bardzo ważna jest także odporność na szoki termiczne oraz wilgoć. Bada się je z wykorzystaniem testów szoków termicznych TC, testów wilgoci i ciepła DH. W badaniach PVEL wyróżniają się pod tym względem między innymi produkty takich marek jak: LONGI, Jinko Tiger, Trina Solar, Ja Solar, Canadian Solar czy Q-Cells. Wszystkie są dostępne w 7SUN. Decydując się na zakup modułów, warto wziąć pod uwagę także posiadane certyfikacje w zakresie:

• odporności na PID,

• odporności na mikropęknięcia,

• odporności na mgłę solną, amoniak, piach i pył (odpowiednio IEC 61701, IEC 62716, IEC 60068).

Instalacja PV składa się także z innych komponentów, dlatego każdorazowo warto dokładnie sprawdzić zgodność komponentów z takimi normami jak:

• certyfikat NC RfG – potwierdzający spełnienie wymagań dotyczących przyłączenia inwerterów do sieci elektroenergetycznych,

• norma EN 50618:2015-03 Kable i przewody elektryczne do systemów fotowoltaicznych.

Bezpieczeństwo elektryczne

Każda aktywność podejmowana na urządzeniach i sieciach elektroenergetycznych obiektu może prowadzić do wystąpienia ryzyka porażenia prądem, przepięcia, przeciążenia czy zwarcia. Aby minimalizować prawdopodobieństwo ich wystąpienia, instalacje PV powinny być wyposażone w systemy ochrony. W tym celu do budowy mikroelektrowni domowych lub firmowych wykorzystuje się:

• bezpieczniki topikowe poziomu I i II, odpowiedzialne za odłączenie modułów PV od pozostałych elementów instalacji w momencie wystąpienia zwarcia,

• wyłączniki nadprądowe DC, chroniące przewody oraz inne elementy systemu w przypadku awarii związanych z prądem stałym,

• instalacje uziemiające, gwarantujące ochronę przed porażeniem prądem,

• instalacje odgromowe, chroniące przed bezpośrednim uderzeniem pioruna,

• ograniczniki przepięć, zapewniające odporność systemu PV przed skutkami przepięć.

Ta lista może być poszerzona, jeśli wymagają tego warunki projektu.

Elementy konstrukcyjne

Europejskie przepisy prawne nie są zbyt precyzyjne, przez co nie pomagają w wystarczający sposób w zapewnieniu bezpieczeństwa architektonicznego obiektu budowlanego w kontekście montażu instalacji PV. Inwestor i instalator nie mają obowiązku sporządzania ekspertyzy technicznej dachu, która weryfikuje wpływ dodatkowego obciążenia na konstrukcję. Podczas sporządzania takiego dokumentu bierze się pod uwagę normy w zakresie:

• podstaw projektowania konstrukcji,

• obciążenia śniegiem,

• obciążenia wiatrem,

• konstrukcji żelbetowych,

• konstrukcji stalowych,

• konstrukcji drewnianych.

Na ostateczną ocenę wytrzymałości dachu oddziałuje nie tylko waga modułów fotowoltaicznych, ale także obciążenia śniegiem lub silnym wiatrem, ciężar konstrukcji, a nawet bloczków balastowych. Opracowanie dokumentu to uzyskanie pewności, że przy typowym użytkowaniu instalacji PV, nie powinny zaistnieć okoliczności negatywnie wpływające na architekturę obiektu budowlanego.

Pomiary i eksploatacja

Po wykonanym montażu należy przeprowadzić pomiary pracy zgodne z normą IEC 60364-6:2016-07. Wymieniono w niej testy podstawowe i uzupełniające, jakim powinny być poddane instalacje elektryczne. Chodzi tu między innymi o: sprawdzenie polaryzacji, pomiar ciągłości przewodów, pomiar rezystancji izolacji przewodów strony AC i DC, pomiar rezystancji uziemienia, pomiar impedancji pętli zwarcia i ocena skuteczności ochrony przeciwporażeniowej, pomiar napięć i prądów łańcuchów modułów. Nieobowiązkowo można także wykonać pomiary krzywych prądowo-napięciowych oraz pomiary kamerą termowizyjną. To podstawowa metoda weryfikacji poprawności wykonanej instalacji.

Wpływ na bezpieczeństwo ma także etap użytkowania przez inwestora. Instalator systemu fotowoltaicznego powinien przekazać dokumentację powykonawczą oraz instrukcję obsługi, które szczegółowo opisują najważniejsze zasady postępowania. Warto w szczególności zastosować się do zaleceń dotyczących konserwacji.