Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 12/2016 vyšlo tiskem
7. 12. 2016. V elektronické verzi na webu od 6. 1. 2017. 

Téma: Měření, měřicí přístroje a měřicí technika; Zkušebnictví a diagnostika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu (2. část – dokončení)

Aktuality

Svítící fasáda FEL ČVUT nabídne veřejnosti interaktivní program s názvem Creative Colours of FEL Dne 13. prosince v 16.30 hodin se v pražských Dejvicích veřejnosti představí interaktivní…

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

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