Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

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

Smrt hrozí ze střechy aneb Fotovoltaika a hasiči

Ing. Josef Košťál, redakce Elektro
 
V současné době čelí zasahující hasičské týmy neočekávaným situacím, které souvisejí s rychlým rozvojem využívání alternativních energií. Tyto obnovitelné zdroje energie sice na jedné straně šetří konvenční zdroje paliva, jako jsou ropa a další fosilní paliva, na stra­ně druhé se však ruku v ruce s jejich využíváním objevují další, dosud neznámá rizika, kte­rá vyžadují zavedení nových strategií a postupů v boji s ohněm.
 
Jednou takovou oblastí, kde se využívají obnovitelné zdroje energie, je solární energe­tika. V posledním desetiletí prožívala fotovol­taika velký rozkvět. Výroba solární elektřiny se totiž stala lukrativním businessem, který je většinou všude ve světě štědře podporovaný státem (ne jinak tomu bylo donedávna také v České republice).
 
V současné době se lze s instalacemi fo­tovoltaických systémů setkat téměř všude ve světě, a to jak v podobě velkých komerč­ních solárních elektráren, tak i menších so­lárních instalací na střechách či opláštěních budov. Těchto budov, na kterých jsou insta­lovány solární panely, však i přes jistý sou­časný útlum (alespoň v Evropě) stále přibývá.
 
Z hlediska energetického představují foto­voltaické systémy instalované na objektech, ať už obytných či komerčních, energii, která je získávána a využívána smysluplným i eko­logickým způsobem hodným 21. století. Jsou také řešením problému s nadměrnou produkcí skleníkového plynu – oxidu uhličitého (CO2), neboť při přeměně jedné formy energie (slu­nečního záření) na jinou formu energie (elek­trickou či tepelnou) nedochází k jeho tvorbě. Existuje také bezpočet fotovoltaických instalací, které jsou dokonce po stránce designu opravdovým skvostem architektury.
 
Přesto tato zelená alternativa v podobě fotovoltaických systémů v sobě skrývá jistá nebezpečí – požární rizika. Jde o to, že ha­siči v případě požáru budovy s fotovoltaikou na střeše nemohou použít účinné metody ha­šení jako při standardním zásahu bez fotovol­taiky. Důvodem je to, že fotovoltaické panely vyrábějí elektrický proud i po odpojení a kdo se jich dotkne, riskuje úraz elektrickým prou­dem, jehož účinek může být fatální.
 
Další oblastí s rizikem úrazu elektrickým proudem jsou akumulátory, které v některých solárních instalacích tvoří součást fotovolta­ického systému. V nich se přes den skladu­je (akumuluje) přebytečná elektrická energie získaná ze solárních panelů. Tyto akumulá­tory představují riziko úrazu jednak elektric­kým proudem (i když jsou již odpojeny od fo­tovoltaického systému), jednak možným úni­kem nebezpečných látek souvisejících s jejich náplní (většinou zředěná kyselina sírová), zvláště vlivem poškození při požáru.
 
Bezpečnost hasičů a dalších osob zasahu­jících v první linii při požáru s fotovoltaikou závisí na správném pochopení možných ri­zik a na bezpodmínečném dodržování pravi­del při nakládání s těmito riziky. Tyto záchra­nářské týmy by proto měly projít odpovídající přípravou, která by jim měla zajistit maximál­ní možnou bezpečnost při vlastním zásahu.
 

Německo

 
V Německu jsou fotovoltaické instalace na střechách soukromých, veřejných i průmys­lových budov velmi rozšířeny. Němečtí hasiči již také řešili mnoho případů, kdy bylo třeba odkrýt střešní plášť pro účinné uhašení ohnis­ka požáru přímým stříkáním. Při několika ta­kovýchto akcích však došlo i k vážným zra­něním zasahujících hasičů, kteří byli zasaženi elektrickým proudem při dotyku solárních pa­nelů. Solární zařízení nelze v případě požáru jednoduše vypnout. Lze ho odpojit na střídači od sítě, avšak solární panely na střeše dále vy­rábějí elektrickou energii, která teče vedením v budově. Často již stačí svit Měsíce nebo svě­telný kužel světlometů, které používají hasiči při zásahu, aby solární panely vyrobily dosta­tečně velké napětí, které může ohrozit živo­ty zasahujícího týmu. V případě přímého slu­nečního svitu jde samozřejmě přímo o hazard s lidským životem. Nebude-li tedy pro hasiče manipulace se solárními panely v případě po­žáru bezpečná, nebudou moci účinně zasáh­nout a objekt, i když pod kontrolou hasičů, pravděpodobně shoří do základů.
 
Pro hasičský sbor je tedy prioritní bezpeč­nost zasahujícího týmu. I v tomto případě je sa­mozřejmě hlavním úko­lem uhasit hořící budovu co možná nejrychleji. Je-li však na střeše budovy in­stalována fotovoltaika, je jednak třeba postupovat mnohem opatrněji, jednak není možné kvůli riziku úrazu elektrickým prou­dem odkrýt střešní plášť, a získat tak lepší přístup k ohnisku požáru s mož­ností přímého a účinného hašení. V takovémto přípa­dě nezbývá nic jiného, než bojovat s požárem z bez­pečné vzdálenosti, a to až z deseti metrů (viz tab.), budovu ochlazovat, aby se požár nerozšířil na dal­ší objekty, a doufat, že bu­dova neshoří do základů.
 
Němečtí hasiči zkoušeli přerušit samovol­nou výrobu elektřiny tím, že na solární pane­ly nastříkali hasicí pěnu. Výsledek se však mi­nul účinkem, neboť povrch těchto panelů je tak hladký, že se pěna na nich neudrží a sklouzá­vá dolů. Fotovoltaické zařízení zůstává tedy trvale pod napětím, což někdy může být až 1 000 V DC. Dotkne-li se takovéhoto pane­lu hasič, může na následky úrazu elektrickým proudem i zemřít. Proto hasiči v Německu po­žadují, aby toto součtové napětí bylo omezeno na hodnotu maximálně 120 V DC.
 
V Německu již některé firmy hledají mož­nosti, jak tomuto požadavku vyhovět. Firma SolarConsult AG nabízí např. řešení, které respektuje maximální hodnotu součtové­ho stejnosměrného napětí solárních modulů instalovaných na střeše. Zatímco u ostatních běžných instalací je velký počet jednotlivých fotovoltaických modulů spojován do tzv. stringů, jejichž součtové napětí může dosahovat až 1 000 V DC, u řešení firmy So­larConsult jsou spolu spojeny vždy pouze dva moduly, které jsou pak připojeny přímo na střídač. Proto se celkové napětí pohybu­je okolo 70 V DC, což je hluboko pod ma­ximální bezpečnou hodnotou napětí, kterou požadují němečtí hasiči. Kromě tohoto bez­pečnostního aspektu má toto řešení ještě další výhody, jako např. v zásadě menší riziko po­žáru a dlouhodobě vyšší energetické výnosy. Zmíněné řešení firmy SolarConsult vychází tedy vstříc nejen hasičům, ale především ma­jitelům objektů s fotovoltaikou.
 

USA

 
Přibližně 75 % hasičů v USA jsou dobro­volníci a 25 % profesionální hasiči. Některé hasičské sbory mají kombinované týmy slo­žené zčásti z dobrovolných hasičů a zčás­ti z profesionálů. Tyto záchranné týmy mu­sely např. v roce 2007 zasahovat u 530 500 požárů objektů, při kterých zemřelo 3 000 lidí, 15 350 jich bylo zraněno a přímá hmot­ná škoda činila 10,6 mld. amerických dola­rů. Na tomto počtu požárů se podílely ro­dinné domy 399 000 požáry, při kterých ze­mřelo 2 865 lidí, 13 600 jich bylo zraněno a přímé hmotné škody byly 7,4 mld. americ­kých dolarů.
 
Při posuzování elektrického systému, který pracuje s vysokým napětím a velkými výkony, je třeba vždy brát v úvahu riziko požáru; toto se bez výjimky týká také střešních fotovolta­ických systémů. Jednou z možných taktik, jak minimalizovat nebo eliminovat spontánní vý­robu elektrické energie v solárním panelu, je použití krycího materiálu, který stoprocent­ně zamezí dopadu světla na panel. Jde např. o takový materiál, jakým je dehtované plátno. Tuto metodu vyzkoušeli američtí hasiči. Nicméně došli k závěru, že i tato technika se vel­mi těžko aplikuje, neboť ne každé dehtové plát­no je stoprocentně světelně nepropustné. Na­víc často je fotovoltaický systém tak rozlehlý, že plátno prostě rozměrově na pokrytí nesta­čí. Velký problém pro udržení plátna na pane­lech představuje také vítr a další externí vlivy (silný proud vody z hadice).
 
Nemožnost zcela vypnout proud, vyrá­běný ve velkých fotovoltaických systémech, je pro hasiče velkým rizikem. Instalace odpojovačů pro odpojení jednotlivých strin­gů střešních panelů jsou primárně určeny pro účely údržby fotovoltaického systému, tedy ne pro případ nou­ze. Jejich použití v žád­ném případě nepředstavu­je tedy pro hasiče bezpeč­nou metodu. Nebudou-li totiž rozpojeny všechny odpojovače ke střídači, stá­le existuje možnost výsky­tu napětí v systému. Kro­mě toho velké kondenzáto­ry ve střídačích můžou být během dne zdrojem napětí i po několik minut po vy­pnutí, a to na obou stra­nách odpojené části.
 
Existuje také velké ri­ziko vzniku požáru přímo od fotovoltaických systé­mů. Jde o závady na těchto systémech, při kterých dochází k vytažení elektrického ob­louku. Pro zjišťování závad ve stejnosměr­ných fotovoltaických systémech majících za následek vznik elektrického oblouku a pro jeho uhašení se vyvíjí nové přístroje – stej­nosměrné fotovoltaické přerušovače elektrického oblouku DC PV AFCI (Direct Current Photovoltaic Arc-Fault Circuit Interrupter). Tyto přístroje dokážou detekovat první pří­znaky vzniku elektrického oblouku v prou­du fotovoltaického systému a přeruší proud tekoucí obloukem, a tím i samotný oblouk.
 
V USA aplikují několik základních jedno­duchých rad pro hasiče a další osoby zasahu­jící v první linii, které se týkají jak požárů bu­dov bez fotovoltaiky, tak s ní:
  • Komponenty jsou vždy horké! Jasná zpráva pro zasahující tým, aby považovaly fotovoltaický systém a všechny jeho kom­ponenty za elektricky živé, tj. pod napětím.
  • Pracuj normálně, ale nedotýkej se! Ha­sičský záchranný sbor může používat při zásahu u požárů na objektech s fotovoltai­kou běžnou taktiku a strategie jako při po­žáru u ostatních staveb, avšak vždy s vě­domím a očekáváním, že na fotovoltaice může být napětí, a hrozí tedy úraz elek­trickým proudem.
  • Odhadni, urči a ověř riziko. Přesná zna­lost rizik v místě požáru je zásadní pro mi­nimalizaci zranění osob.
  • Krátké důležité povely pro taktický pří­stup. Hovorová kázeň a používání dohod­nutých hlášení v rámci taktického přístu­pu k hašení objektu s fotovoltaikou.
  • Opusť místo požáru v zabezpečeném sta­vu. Před opuštěním místa zásahu je třeba se ujistit, že již nehrozí žádná neočekávaná ne­bezpečí. Byl-li např. při nočním požáru po­škozen fotovoltaický systém, musí být zajiš­těno, že denní světlo, nebo dokonce přímý sluneční svit nezpůsobí opětovnou nežádou­cí výrobu elektřiny, která by mohla způso­bit úraz nebo obnovit požár.
Zkušenosti hasičských sborů z celého svě­ta a z nich vyplývající taktiky, pravidla a po­stupy by měly být inspirací pro instalační fir­my v oblasti fotovoltaiky, a rozhodně by ne­měly uniknout pozornosti zákonodárců, a to ani českých.
 
Literatura:
[1] Tiskové materiály SolarConsult AG.
[2] NFPA (National Fire Protection Association, Národní asociace požární ochrany) USA.
[3] Grant, C. C., P. E.: Fire Fighter Safety and Emergency Response for Solar Power Systems. Final Report, A DHS/Assistance to Firefighter Grants (AFG) Funded Study, Fire Protection Research Foundation.
[4] Fotografie: NREL (National Renewable Energy Laboratory, Národní laboratoř pro obnovitelné energie).
 
Obr. 1. Střešní instalace kombinovaných solárních panelů pro výrobu tepla a elektřiny v Atlantě (USA)
Obr. 2. Požár rodinného domu s fotovoltaikou ve státě Maryland (USA)
 
Tab. Stanovené minimální odstupové vzdálenosti (DIN 14365-CM)
 

Požár na fotovoltaice v Německu

Schwerinsdorf (Ostfriesland): Zasa­hující hasičský sbor musel nechat shořet do základů rodinný dům s fotovoltaikou, přestože měl požár pod kontrolou.
Rösrath (Severní Porýní-Vestfálsko): Zasahují hasič u požáru s fotovoltaikou utr­pěl tak silný zásah elektrickým proudem, že skončil s těžkým šokem v nemocnici.
 

Požár na fotovoltaice v USA

Požár zachvátil rodinný dům v San Diegu (USA) a způsobil zasahujícím hasičům značné problémy. Většina domů není vybavena odpojovačem pro nouzové odpojení napájení z fotovoltaických panelů, takže ha­siči nemohli uhasit oheň dostatečně rychle a účinně. Kromě toho situaci zkomplikova­ly také solární panely, které zde byly využí­vány pro vytápění, a ne k výrobě elektřiny.