Požar na solarnim sistemima sa fotonaponskim panelima

Predstavljamo

Autor: Sreten Veljković, dipl.ing.ZOP

Opšte o solarnim elektranama

Jedna od novina koju pripadnici vatrogasno spasilačkih jedinica (VSJ) mogu očekivati u poslednje vreme, a biće ih sve više u budućem radu, jeste i gašenje požara na objektima sa instaliranim solarnim panelima. Kada se misli na moguću opasnost na solarnim panelima, pre svega se misli na panele koji preko fotonaponskih (FN) ćelija sunčevu energiju pretvaraju u električnu i različite oblike mera zaštite koje prate razvoj FN panela i njihov uticaj na bezbedan rad pripadnika VSJ u slučaju požara na njima i objektima na kojima su postavljeni.
Električna energija se u ovom slučaju proizvodi metodom konverzije neakumuliranog sunčevog zračenja u jednosmernu struju preko fotonaponskih panela od poli-kristalnog silicijuma na bazi poluprovodničke tehnologije. Fotonaponski sistem se sastoji od FN modula, od kojih svaki sadrži u sebi određeni broj solarnih ćelija, međusobno povezanih redno i serijski na odgovarajući način. Ovako dobijena jednosmerna struja se frekventnim pretvaračem (invertorom) pretvara u naizmeničnu, obično napona od 400V.

solar_panels_191730Priključak solarne elektrane na ED mrežu se vrši u skladu sa uslovima ED i izvedi se preko AC sabirničkog ormana koji se odgovarajućim kablom, preko NN bloka u TS, povezuje sa najbližom TS preko koje se objekat gde se solarna elektrana nalazi napaja električnom energijom.

Mogućnost pojave požara i njegove osnove karakteristike

Kao posledica postojanja napona unutar elemenata solarne elektrane, glavna opasnost od pojave požara je kratki spoj izazvan dotrajalošću i lošim održavanjem instalacija, koji za posledicu može imati paljenje gorivih komponenti FE panela, kao i paljenje instalacija i elemenata konstrukcije objekta sa kojima ta instalacija dolazi u dodir, od FE panela do ED mreže.
Isto tako objekat solarne elektrane spada u kategoriju objekata koji kao posledicu direktnog udara groma mogu imati oštećenja na mestu udara ili na putu struja atmosferskog pražnjenja. Stim u vezi se u skladu sa PTN za zaštitu objekata od atmosferskog pražnjenja i zahteva u skladu sa standardom SRPS EN 62305-1:2013 – Zaštita od atmosferskog pražnjenja – Deo 1: Opšti principi (ranijie SRPS IEC 1024-1), kao za elektroenergetska postrojenja, bez proračuna primenjuje I nivo zaštite.

U slučaju požara, u prostoru solarne elektrane se kao ukupno požarno opterećenje u odnosu na količinu i vrstu gorivih materija ono može usvojiti kao 419 MJ/m2, klasa opasnosti III – kao za elektro uređaje i postrojenja, što je u skladu sa SRPS U.J1.030 nisko specifično požarno optereećenje, Pi < 1 GJ/m2. Obzirom na proces rada, elemente konstrukcije i materija koje se po bilo kom osnovu mogu sresti u ovom objektu, u skladu sa SRPS EN 2:2011 na ovakvim objektima su mogući požari u klasi „A“, požari koji obuhvataju čvrste materije, organske prirode, pri čijem gorenju se normalno formira žar, kao i požari uz prisustvo elektro instalacija i uređaja pod naponom.

Isto tako se prema kategoriji tehnološkog procesa ovaj objekat može razvrstati u kategoriju K4 – kategoriju tehnološkog procesa ugroženosti prema požaru u koju spadaju pogoni gde se radi sa čvrstim materijama tačke palenja preko 3000C.
Iz svega napred navedenog se može zaključiti da su požari na FE panelima identični požarima čvrstih gorivih materija, a da je glavna opasnost u slučaju požara sadržana u činjinici da panel može da nastavi da proizvodi opasni napon čak iako su invertori isključeni i ako su sistem i instalacije delimično ili potpuno uništeni, kao i činjenici da su oni preko AC ormana povezani na spoljnu distributivnu mrežu.

Mere preventivno tehničke zaštite

FN Paneli se na podkonstrukcije postavljaju u skladu sa podacima o sunčevom zračenju na konkretnoj lokaciji, a ugao postavljanja je izabran na osnovu statičkog proračuna potkonstrukcije i klimatskih uslova za lokaciju.
Obzirom da postoji mogućnost pojave kratkih spojeva i električnog luka koji mogu uticati na paljenje FN panela, oni su preko krovnih nosača od Al ili nerđajućeg čelika odvojeni od krovnog pokrivača. Naime na krovnu konstrukciju se preko postojećeg krovnog pokrivača koji je obično od negorivog ili teško gorivog materijala, oslonjeni na nosače podkonstrukcije od Al ili nerđajućeg čelika koji prolaze kroz krovni pokrivač, postavljaju FE paneli u ramu od aluminijuma, koji su ovako izvedeni odvojeni od krovne konstrukcije i krovnog pokrivača.

Mogućnost širenja i prenos požara na susedne prostore i objekte je na ovaj način izbegnuta bezbednim rastojanjem i pregradom odgovarajuće vatrootpornosti, obzirom da se instalacije obično postavljaju sa spoljne strane, a ako moraju da prolaze kroz krov u unutrasljost objekta na kome se nalaze FE paneli, takvi prodori se dodatno štite odgovarajućom zaptivnom masom.
Analiza rizika od požara se u ovakvim slučajevima radi na osnovu zavisnosti od mogućeg intenziteta i trajanja požara, kao i konstruktivnih karakteristika nosivih elemenata objekta i analize požarnog rizika sadržaja objekta, koji se odnosi na opasnosti za ljude i opremu.

Tačka preseka u konačnom dijagramu metode za analizu požarnog rizika na ovim objektima uglavnom pada ispod datog dijagrama, tako da pored predviđenih mera preventivno tehničke zaštite u ovim prostorima nema potrebe za dodatnIm merama(automatska detekcija, dojava i gašenje požara).
Mere preventivno tehničke zaštite u ovim prostorima se pored arhitektonsko-građevinskih mera zaštite koje proizilaze iz požarnog rizika objekta, obzirom da se radi o objektu na otvorenom prostoru, ogledaju u izvedbi spoljne hidrantske mreže i postavljanju aparata za gašenje počenih požara prema tipu i veličini.

U odnosu na položaj FE panelam (krov objekta-otvoreni prostor), činjenicama da su FE paneli od krova odvojeni negorivim čeličnim nosačima i da na FE panelima postoji stalna opasnost od strujnog udara usled pojave napona električne energije koju paneli proizvode, unutrašnja hidrantska mreža za gašenje požara se na ovakvim objektima ne predviđa.

Obzirom na elemente konstrukcije, proces rada i i materija koje se po bilo kom osnovu mogu sresti u ovim objektima, uglavnom sumogući požari u klasi „A“, požari koji obuhvataju čvrste materije, organske prirode, pri čijem gorenju se normalno formira žar, kao i požari uz prisustvo elektro instalacija i uređaja pod naponom te stim u vezi kao mobilnu opremu treba planirati i odgovarajuće aparate za gašenje početnih požara.

Odabir mobilne opreme za gašenje požara se vrši na osnovu sledećih kriterijuma: procene ugroženosti od požara, namene objekta i pojedinih prostora u objektu, prisustva gorivih materija i njihovo skladištenje, transport i manipulacija, požarno opterećenje i površina objekta i prostorija, moguće klase požara i ostalih kriterijuma(mesto ugradnje i sl).

Prema položaju i vrsti objekta, na krovu gde su montirani FE paneli se neće postavljati mobilna oprema za gašenje početnih požara. Za gašenje mogućih požara će se koristiti ranije ugrađena oprema za potrebe objekta na kome se postavljaju FE paneli, eventualno dopunjena opremom koja će štititi novougrađena elektroenergetska postrojenja unutar i oko objekta. U slučaju požara koristiti aparate za gašenje početnih požara koji su prema tehničkom uputstvu bezbedni pri gašenju požara uz prisustvo elektro instalacija i uređaja pod naponom.

Što se tiče mobilne opreme za gašenje početnih požara treba znati da nju čini standardizovana vatrogasna oprema, ručni i prevozni aparati za gašenje početnih požara, grupisani prema srpskim(SRPS) standardima za pojedine tipove ove opreme. Moguće je postaviti i mobilnu opremu koja nije u skladu sa SRPS standardom, ali tek pošto se pribavi odgovarajući dokumenat izdat od strane nadležne i ovlaštene ustanove da je predmenta mobilna oprema u skladu sa SRPS standardom za taj tip mobilne opreme. Pregled ispravnosti aparata za gašenje početnih požara podrazumeva radnje servisiranja i ponovnog punjenja nakon upotrebe ili zamene oštećenih ili istrošenih delova. Kontrolno ispitivanje podrazumeva proveru mehaničkih osobina aparata u svrhu sigurnog delovanja u skladu sa odredbama standarda pojedinih tipova aparata. Izvršeni pregled ispravnosti i servisno održavanje se mora upisati u kontrolni list. Kontrolni list, na aparat za gašenje početnog požara je dat u obliku dokumenta pričvršćenog na aparat. Kontrolni list sadrži podatke u skladu sa posebnim propisom o sadržaju kontrolnog lista.

Opasnosti u slučaju gašenja požara na FE panelima

solar 1Pri gašenju požara i u toku bilo koje intervencije na i oko FE panela, uvek treba imati na umu da interventnim ekipama preti veliki broj različitih opasnosti. Elektroenergetska postrojenja u pravilu uslovljavaju postojanje neuobičajenih opasnosti kojima se pripadnici VSJ i drugih interventnih ekipa izlažu u toku intervencije, a koje u velikoj većini slučajeva nisu bile predmet obučavanja za gašenje u sklopu redovne obuke.
Jedna od opasnosti je i napon 400 i više volti koji se javlja u gotovo svim elementima ove opreme, FE panelu, invertoru, AC razvodnim ormarima, TS-nici i provodnicima različitih preseka koji ih povezuju.
Ako se u sistemu koriste i AKU-baterije, kod baterija olovo/kiselina i nikl/kadmijum je najveći problem bio u zagađivanju okoline usled razlivanja sadržaja kao posledica pucanja, a kod nikl/ metal hidrid i litijum jonskih baterija, glavni problem je što ova vrsta baterija obično eksplodira pod uticajem temperature iz požara, pri čemu se javlja niz opasnih materija kancerogenog i teratogenog delovanja, što dodatno komplikuje situaciju.

Gašenje požara na objektima sa FE panelima se u taktičkom sagledavanju opasnosti na intervenciji mnogo ne razlikuje od gašenja klasičnih požara na objektima. Obično se ide logikom da objedinjeno treba primeniti proceduru za gašenje požara na objektu sa zahvatima gašenja na otvorenom prostoru i proceduru za gašenje u sredinama gde se očekuje prisustvo električnog napona. U suštini treba voditi računa o nekoliko važnih činjenica pre otpočinjanja gašenja požara na FE panelima, kao što su:

– Kao prvo treba uzeti u obzir doba dana kada se intervencija dešava, jer preko dana kada su FE paneli izloženi suncu oni proizvode struju i stvaraju opasan jednosmerni napon prisutan u panelima, provodnicima, invertorima i ostaloj pratećoj instalaciji do priključka na ED mrežu;
– Obzirom da prilikom izlaganja suncu FE paneli proizvode struju, a ne mogu biti isključeni, intervencija usred letnjeg dana je opasnija nego intervencija noću;
– Pre intervencije proveriti da li je na priključnom ormaru ili u TS isključena gradska mreža, a potom isključiti i sklopku na invertoru, čime se eliminiše prisustvo naizmeničnog napona iz ED mreže i opterećenje FE sklopa;
– Sa ciljem da se invertor u potpunosti odvoji od FE panela treba odvojiti i sve DC konektore sa FE panela, čime se bitno smanjuje napon jer jer prisutan praktično samo napon jednog FE panela;
– Pored svih napred preduzetih radnji požar gasiti u uslovima da je FE panel pod naponom, sa posebnom pažnjom na gašenje u blizini oštećenih provodnika i panela, jer postoji mogućnost da oni i dalje priozvode povišeni napon i opasnosti od direktnih i indirektnih dodira sa njima;
– Ekstremne temperature kao posledica požara mogu oštetiti konstukciju i podkonstrukciju FE panela što može dovesti do urušavanja ovih konstrukcija, tako da treba voditi računa i o tome da se izbegne kretanje kroz zonu gde su FE paneli montirani;
– Povišena temperatura može izavati palenje pojedinih komponenti panela, pre svega aluminijuma, koji sagorevaju temeperaturama preko 13750C, kada delovanje vodom može usloviti termičku disocijaciju vode, koja se manifestuje eksplozojim vodonika koji se izdvaja iz vode, što uzrokuje eksploziju celog panela;
– Prilaziti objektu uvek sa strane gde ne preti rušenje konstrukcije i gde nema usmerenog delovanja krhotina panela koje bi nastale usled eksplozije;
– Imajte u vidu da se požari na FE panelima ne šire velikom brzinom, te da je gašenje ovh požara moguće i aparatima za početno gašenje požara, pre svega aparatima za gašenje uz prisustvo električnog napona(suvi prah, CO2, hemijska sredstva i sl.);
– Kod upotrebe vode, koristiti raspršenu vodu sa opreme za visoki pritisak i vodenu maglu, a kod upotrebe klasičnih metoda gašenja vodom voditi računa da pritisak na mlaznici nije niži od 5 bara i da ste od panela u požaru udaljeni najmanje 4m.

Zaključak

Pripadnici VSJ se mogu nadati bezbednom radu pri intervencijama na FN panelima jedino ako prate inovacije i ako redovno uvežbavaju taktičke zahvate u skladu sa inovacijama na njima. Naime sve učestalija pojava FN panela, pre svega na krovovima objekata, neminovno uvodi nove metode rada, bitno menjajući osnovu strategije taktičkog nastupa, a samim tim i procedure za gašenje požara na spoljnim delovima objekta (krovni i fasadni požari).