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

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…

Osmý ročník Robosoutěže Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze ovládli studenti Gymnázia Zlín V pátek 16. prosince se v Zengerově posluchárně Fakulty elektrotechnické ČVUT na Karlově…

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.