Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 2/2017 vyšlo
tiskem 17. 2. 2017. V elektronické verzi na webu od 10. 3. 2017. 

Téma: Elektrické přístroje – spínací, jisticí, ochranné a signalizační; Přístroje pro inteligentní sítě

Hlavní článek
Atypický návrh výkonového stejnosměrného zdroje se středofrekvenčním transformátorovým filtrem rušivého napětí

Aktuality

V distribuční soustavě (DS) ČEZ Distribuce, a. s. je vyhlášen kalamitní stav Od 9 h dne 24.2.2017 je vyhlášen kalamitní stav v Karlovarském kraji - okres Karlovy Vary…

Veletrh Věda Výzkum Inovace 2017 zahájí místopředseda vlády Pavel Bělobrádek Letošní ročník Veletrhu Věda Výzkum Inovace zahájí na brněnském výstavišti 28. února 2017…

Chytré lampy PRE potvrdily zhoršenou smogovou situaci v Praze Chytré lampy PRE potvrdily v rámci svého pilotního provozu, že v Holešovicích a…

Jak se bydlí v pasivních domech, řeknou jejich majitelé na veletrhu FOR PASIV Další ročník veletrhu FOR PASIV, který je zaměřený na projektování a výstavbu…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze představí zájemcům o studium moderní techniku i její historii Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá v pátek 20. ledna od 8.30 hodin první…

Loňská výroba Temelína by stačila k pokrytí téměř roční spotřeby českých domácností Přesně 12,1 terawatthodin elektřiny (TWh) loni vyrobila Jaderná elektrárna Temelín. Je to…

Více aktualit

Bezpečnost fotovoltaické instalace

Conergy Česká republika, spol. s r. o.
 

Úvod

 
Bezpečnost instalace fotovoltaických zaří­zení je stále aktuálnějším tématem i v Česku. Doposud zde sice fotovoltaika není tak rozší­řena jako např. u našich německých sousedů, nicméně i u nás se toto téma objevuje v médi­ích, zejména v případě požárů těchto instala­cí. Jak přistupovat k bezpečnosti domovních (střešních) instalací?
 
Na téma bezpečnosti fotovoltaické instala­ce jako systému je nutné pohlížet z více vzá­jemně úzce souvisejících pohledů:
  • Statické hledisko – stabilita a odolnost samotné instalace, ale i v soustavě se stře­chou, na které se nachází.
  • Požárně-bezpečnostní hledisko – vlast­ní bezpečnost instalace, případné riziko zvýšeného požárního zatížení střechy, ri­zika při požáru pro zasahující bezpečnost­ní složky.
  • Investiční hledisko – kromě výše uvede­ného se zaměřením na bezpečnost výno­su, tzn. provozní spolehlivost.
 

Statická bezpečnost

 
Fotovoltaická instalace je pro současné konstrukce přitěžující prvek. Nové přitíže­ní je tvořeno hmotností vlastní instalované technologie, ke které je třeba často připočí­tat změněné působení zatížení větrem a sně­hem. Zejména v blízkosti okrajů střechy má na instalaci velký vliv proudění větru, a to ne­jen směrem dovnitř (tlak), ale také od střešní roviny (sání). Nezanedbatelné je také riziko změny sněhových poměrů na střeše. Instala­ce může vést k tvorbě závějí.
 
S ohledem na komplikovanost případné opravy střechy v období životnosti fotovol­taické elektrárny (FVE ) je vhodné střešní krytinu, či dokonce nosnou konstrukci opra­vit před realizací elektrárny.
 
Již při plánování je třeba pečlivě vybírat použité komponenty a dbát na jejich únos­nost, technické řešení, kvalitu použitých ma­teriálů a zpracování s ohledem na předpoklá­danou životnost, místo a způsob instalace.
 
Rám modulu nejběžnější technologie za­ložené na křemíkových článcích je zpravi­dla tvořen hliníkovým profilem a má za úkol chránit a držet vlastní kompozit ze skla, člán­ků a krycí fólie. Tuhost rámu je důležitá jak pro ochranu při dopravě a instalaci, tak ze­jména z důvodu instalace na střechu. Rám (stejně jako celý modul, tudíž i FV instalace) musí odolat teplu, mrazu, vodě, sněhu, ledu, větru či jiným náhodným zatížením. To vše musí zvládnout po dobu minimálně dvaceti­leté životnosti v různých vzájemných kom­binacích a cyklech. Je proto vhodné vyhnout se rámům již na pohled vetchým, s rohovými plastovými spoji či jen slisovanými dohroma­dy. Stejně tak nejsou vhodné rámy z dutých profilů, kde zatékající a následně zmrzlá voda může takovýto rám během několika let zničit.
 
Svrchní (krycí) sklo chrání a nese foto­voltaické články. Důležitým parametrem je jeho únosnost, a to ve směru jak tlaku, tak sání. Hodnota 2 400 kPa, vlastní některým levnějším modulům, není pro všechny oblas­ti ČR vyhovující. V případě střešních instala­cí to platí ještě více vzhledem k možnosti ne­jen normového zatížení, ale i případných ná­vějí, závějí či v opačném směru turbulentního proudění vzduchu a z toho plynoucího sání ze­jména v oblasti okrajů či rohů střechy. Pouze ti výrobci, kteří vyžadují nejvyšší kvalitu vý­roby a výrobků samotných, vyprodukují velmi výkonné, robustní a hlavně bezpečné solární moduly. U modulů je obzvláště důležité vyža­dovat standardní či nejlépe nadstandardní cer­tifikace. Odolnost svých výrobků proti vlivům, kterým jsou moduly v reálném prostředí vy­staveny, renomovaní výrobci prověřují nad rá­mec podmínek standardních testů. Například modul PowerPlus, vyráběný společností Co­nergy, vedoucím výrobcem solárních panelů a systémovým dodavatelem fotovoltaických komponent, úspěšně absolvoval zkoušku odol­nosti proti kroupám o průměru 55 mm s dopa­dovou rychlostí 120 km/h. Dopadová energie při těchto parametrech byla tedy oproti stan­dardnímu testu přibližně 23× větší!
 
Pozornosti by neměl uniknout ani zpravi­dla neviditelný nosný systém kotvený do pod­kladu střechy. Kromě mechanické odolnos­ti pro dostatečné zatížení v místě a odolnosti proti vlivům koroze je nutné zvážit (zejména u střech s jinou krytinou než taškami) vol­bu a řešení detailů a vyloučit případné zaté­kání, které může kromě nepohodlí uživatele domu po určité době vést i k vážnému poru­šení statiky střechy.
 

Požární (ne)bezpečnost

 
Ačkoliv nás média zásobují různými více či méně objektivními informacemi, nelze po­přít, že fotovoltaická zařízení jsou pro stavbu potenciálním nebezpečím z hlediska možné příčiny požáru a mohou ohrožovat osoby za­sahující proti požáru v objektu s fotovoltai­kou, ať už je příčina požáru jakákoliv.
 
Riziko vzniku požáru FV zařízení lze vel­kou měrou snížit výběrem komponent a per­fektním provedením vlastní instalace. V pří­padě vadného či nekvalitního výrobku nebo chyby v montáži může požár způsobit v pod­statě každá část instalace: modul, stejnosměr­né rozvody (DC), měnič, vedení střídavé čás­ti (AC) či rozváděč.
 
Co se týče modulů, rizikem je nekvalit­ní zpracování modulu, zejména nepřesnos­ti v kladení článků. Jejich vzájemný kontakt může způsobit přehřívání v místě styku a poté může vzplanout podkladová fólie. Vzplanout při zátěži může i nevhodně technicky a ma­teriálově řešená přípojnicová krabice. Zde je vhodné trvat na krabici s vyřešeným systé­mem větrání, která nejen že podstatně sní­ží riziko požáru, ale má také pozitivní vliv na výkon celého systému.
 
Kabelové trasy stejnosměrného vedení je vhodné vést v nehořlavých chráničkách, v ideálním případě odděleně kladné a zápor­né, či v kabelovém žlabu s oddělovací pře­pážkou. Minimálně pro části vedení vystave­né vlivům počasí (vlhkost, změny teplot, UV záření) je třeba trvat na použití velmi kvalit­ních kabelů určených právě pro tyto účely. Vedení, které vzhledem ke zvýšenému od­poru a následnému přetavení v daném místě může způsobit elektrický oblouk a následný požár, může být poškozeno při instalaci i při provozu. Ve zvýšené míře je proto nutné dbát na jeho správný návrh a provedení s ohledem např. na ostré hrany, hořlavé materiály či plán údržby apod. Bezpečnost vedení ovlivňuje také výběr konektorů a jejich pečlivé zapo­jení. Špatně zapojený či časem samovolně uvolněný konektor je stejným rizikem jako poškozené vedení. Vhodným výběrem vo­dotěsných konektorů s pojistkou proti samo­volnému uvolnění lze toto riziko v podstatě vyloučit. U měničů je nutné dodržet dopo­ručení výrobce, zejména co se týče umístě­ní měniče a prostoru v jeho blízkosti. Zpra­vidla jsou předepsány vzdálenosti od případ­ných překážek z důvodu chlazení. Je vhodné toto zařízení umístit v poloze chráněné proti vlivům počasí (déšť, slunce), přestože většina výrobků má krytí IP65 určené pro umístění ve venkovním prostředí. Umístění v chráně­ném, chladném a stinném prostředí má jed­noznačně pozitivní vliv na výkon a životnost zařízení či jeho částí.
 
Při požáru objektu s nainstalovanou FV vý­robnou plyne riziko pro zasahující osoby ze­jména z toho, že fotovoltaické moduly energii produkují na základě míry osvitu a toto zaří­zení nelze odpojit otočením jednoho vypína­če. Vhodným řešením v této situaci je insta­lace tzv. protipožárního spínače ke každému stringu (soustavě sériově propojených modu­lů) co nejblíže fotovoltaickým modulům. Spí­nače jsou tak zapnuty jen při odběru na stra­ně AC. V případě odpojení elektrické přípoj­ky objektu při zásahu se díky tomuto opatření všechny stringy odpojí, a vedení za spínači tak dále není zdrojem nebezpečí.
 

Provozní bezpečnost a spolehlivost

 
Je ovlivněna souborem již zmíněných faktorů mechanické a požární bezpečnosti, k nimž se připojuje hledisko vlastního výkonu elektrárny. Výkon elektrárny v průbě­hu celého roku přímo závisí na parametrech jednotlivých zařízení, na účinnosti modu­lů, jejich charakteristice ve vazbě na míru osvětlení, na teplotě, ale také na dimenzování (průřezu) kabeláže, účinnosti a pracovních rozsazích měničů.
 
Pro minimalizaci ztrát způsobených pří­padnými výpadky FVE i při dodržení uvede­ných doporučení je vhodné do systému zařa­dit prvek monitoringu celého zařízení. V sou­časnosti jsou na trhu běžně dostupné systémy, např. VisionBox společnosti Conergy, umož­ňující sledovat chování elektrárny téměř v re­álném čase, třeba v patnáctiminutových inter­valech. Vlastník či správce elektrárny je díky systému VisionBox informován zprávou SMS, e-mailem či faxem o případném výpadku či anomáliích ovlivňujících výrobu elektrické energie. Navíc může bez zbytečné prodlevy reagovat zajištěním okamžitého servisního zásahu, který zabrání ztrátám výnosu. Podle údajů v systému lze také jednoduše na dálku analyzovat problém a přizpůsobit jeho řešení vlastní zásah. Dobrý monitorovací systém je zpravidla schopen archivovat data od počátku zapojení elektrárny, a lze tak porovnávat a kon­trolovat denní, týdenní, měsíční či roční výno­sy. Zmíněný VisionBox poskytuje mimo jiné i aplikaci pro iPhone; pohledem do aplikace tak může majitel svou FVE neustále kontro­lovat. Na spolehlivost provozu má vliv i péče o instalaci. Nejen z hlediska výnosu je výhod­né např. v zimě uklízet sníh, ale také pravidel­ně (alespoň jednou ročně) prohlížet celé zaří­zení. Lze tak předejít poruchám a výpadkům, ale také větším škodám jak na vlastní elektrárně, tak na prostředí, ve kterém se nachází.
 

Závěr

 
Z uvedených aspektů je patrné, že nej­levnější instalace nemůže být efektivním ře­šením v dlouhodobém výhledu, na který by plánování fotovoltaické instalace mělo být promýšleno. Stejně tak jako v mnoha jiných případech, i v tomto lze říci, že laciné řeše­ní se nevyplatí.
 
 
Obr. 1. Montáž FV panelů
Obr. 2. FV panely na střeše rodinného domu
Obr. 3. Střecha hos­podářského stavení s FV panely