Panele fotowoltaiczne pod lupą ekspertów od pożarnictwa. Przeprowadzono pierwsze w Polsce testy pożarowe w rzeczywistej skali

Straż Pożarna odnotowuje co roku kilkaset interwencji związanych z pożarami instalacji PV, w tym na obiektach przemysłowych czy magazynowych, gdzie rozprzestrzenienie się ognia może tworzyć wyjątkowe zagrożenia i grozi też ogromnymi stratami. Większość takich incydentów jest efektem błędów montażowych lub wadliwie wykonanych połączeń elektrycznych, a nie z samych modułów. PZU LAB i Balex Metal przeprowadziły pierwsze w Polsce pełnoskalowe testy pożarowe wyposażonych w instalacje PV makiet hali magazynowych, żeby sprawdzić, w jaki sposób różne rodzaje termoizolacji dachów wpłyną na rozwój pożaru.

Rosnąca liczba instalacji fotowoltaicznych w Polsce wymusza coraz większy nacisk na zabezpieczenia przeciwpożarowe takich systemów. Jak wynika z raportu CNBOP-PIB „Bezpieczeństwo pożarowe instalacji fotowoltaicznych”, zagadnienia związane z ochroną przeciwpożarową nie nadążają dziś za rozwojem transformacji energetycznej. Zdaniem ekspertów należy przyjąć, że instalacje PV są bezpieczne pożarowo, jeżeli mają wymagane zabezpieczenia, zostały zaprojektowane i wykonane przez wykwalifikowany, uprawniony i kompetentny personel na podstawie dokumentacji projektowej uzgodnionej w zakresie warunków ochrony przeciwpożarowej oraz są poddawane okresowym przeglądom serwisowym i konserwacyjnym. Eksperci podkreślają, że oprócz wprowadzania nowych technologii konieczne jest rozwijanie wiedzy i kompetencji instalatorów. Jak wynika z analiz CNBOP-PIB, źródłem ryzyka są nie tylko błędy projektowe, ale także niewłaściwy dobór komponentów i brak konserwacji. W ostatnich latach straż pożarna odnotowuje kilkaset interwencji rocznie, w których instalacje PV są obecne w miejscu pożaru, a około połowa z nich wiąże się z nieprawidłowym montażem lub uszkodzeniami instalacji elektrycznej.

W Polsce brakuje kompleksowych badań pokazujących, jak zachowują się instalacje PV w realnych warunkach pożarowych. Przeprowadzenia takiego testu i analizy jego wyników podjęły się PZU LAB – spółka z Grupy PZU, zatrudniająca inżynierów wyspecjalizowanych w optymalizacji i zarządzaniu ryzykiem w przemyśle, oraz Balex Metal, wiodący producent płyt warstwowych, termoizolacji PIR i innych rozwiązań dla budownictwa mieszkaniowego, przemysłowego i rolniczego, należący do grupy Kingspan. Dzięki współpracy obu podmiotów zrealizowano pierwsze w Polsce pełnoskalowe testy pożarowe hal magazynowych z działającą instalacją fotowoltaiczną. Na poligonie badawczym powstał model obiektu o powierzchni ponad 250 mkw. z dachem wykonanym w dwóch technologiach – z termoizolacją z płyt PIR i z wełny mineralnej – oraz z 36 modułami PV z pełnym okablowaniem (na każdej z wersji przekrycia dachu), zainstalowanymi zgodnie z instrukcją producenta i produkującymi prąd. Dzięki temu stworzono warunki zbliżone do rzeczywistego pożaru.

– To jedno z najbardziej kompleksowych badań tego typu w Europie. Chcieliśmy nie tylko przeanalizować zachowanie się różnych rozwiązań konstrukcyjnych w obliczu pożaru, lecz także dostarczyć branży ubezpieczeniowej i budowlanej wiedzy, która pozwoli lepiej zarządzać ryzykiem. Pogoda nam dopisała, więc mogliśmy przeprowadzić oba testy zgodnie z planem i zebrać materiał o dużej wartości poznawczej – mówi Dariusz Gołębiewski, prezes PZU LAB.

Pierwszy dzień testów poświęcono analizie inicjacji pożaru i rozchodzenia się temperatury w kolejnych warstwach dachu wykonanego z płyt PIR. 

– Mogliśmy zaobserwować, w jaki sposób rozchodzi się zarówno płomień, jak i temperatura, w jaki sposób energia cieplna przenika przez cały przekrój dachowy. Na blasze trapezowej widać wyraźne przebarwienia, które pokazują, jak silne było oddziaływanie ognia. Zauważyliśmy też, że największy wpływ na kierunek rozchodzenia się płomienia miał wiatr – obserwowaliśmy klasyczny efekt kominowy, który rozprzestrzeniał ogień bardziej niż same moduły fotowoltaiczne – wyjaśniał Newserii Szymon Pergał, inżynier ryzyka z PZU LAB. 

Scenariusz drugiego dnia testów przebiegał analogicznie i prowadzono go na hali z dachem z wypełnieniem z wełny mineralnej. 

– Zmienne warunki atmosferyczne dały nam fantastyczną okazję do weryfikacji wpływu wiatru na propagację pożaru. Patrząc na stopień rozprzestrzeniania się ognia, widzimy, że szalenie istotne znaczenie ma sama konstrukcja fotowoltaiczna. Poprawnie dobrana, ogranicza rozwój pożaru. Jeżeli mówimy o termoizolacji, którą tutaj badaliśmy w formie pianki PIR i wełny mineralnej, wyniki obu testów pokazują, że wpływ pożaru na warstwy przekrycia dachu w obiektach wielkopowierzchniowych nie ogranicza się do skutków widocznych na powierzchni pogorzeliska – mówi Michał Dąbrowski, kierownik rozwoju produktów w Balex Metal.

Przez kolejne tygodnie będą prowadzone analizy danych zebranych podczas obu eksperymentów, a na koniec zostaną przygotowane wnioski dotyczące bezpieczeństwa pożarowego. Testy pozwolą ocenić wpływ rodzaju izolacji, sposobu montażu czy ułożenia przewodów na dynamikę pożaru.

Podobne badania były prowadzone za granicą. Z raportu IEA-PVPS wynika, że w jednym z europejskich eksperymentów typu SP FIRE 105 testowano ścianę o wymiarach 4 × 6 m pokrytą modułami PV, aby ocenić tempo rozprzestrzeniania się płomienia. Z kolei szwedzki instytut RISE wykazał, że przy odległości między modułem PV a dachem mniejszej niż 11 cm ogień rozprzestrzenia się samoczynnie, a zwiększenie nachylenia paneli może przyspieszyć tempo rozwoju pożaru o ok. 25 proc.

Jak podkreśla Michał Dąbrowski, właśnie takie testy pomagają tworzyć wspólne standardy bezpieczeństwa.

 – Pozwalają nam rzetelnie ocenić rozwiązania, które oferujemy na rynku, i poszerzać wiedzę naszą oraz klientów. Takie pełnoskalowe badania są najcenniejsze, bo pokazują rzeczywiste zachowanie się materiałów, a nie tylko wyniki z małych próbek laboratoryjnych – mówi kierownik rozwoju produktów w Balex Metal.

Wnioski z badań międzynarodowych pokazują, że nawet niewielkie zmiany projektowe, dotyczące sposobu prowadzenia kabli, rodzaju złączy czy odległości modułu PV od dachu, mogą znacząco wpływać na rozprzestrzenianie się ognia. Polskie testy mają zweryfikować te obserwacje w praktyce. Zebrane w ich trakcie informacje posłużą do opracowania rekomendacji dla inwestorów, projektantów i ubezpieczycieli oraz do budowy nowych standardów bezpieczeństwa pożarowego obiektów z instalacjami fotowoltaicznymi. PZU LAB planuje również wykorzystać wyniki testów w procesach certyfikacji (firma ma akredytację Polskiego Centrum Akredytacji jako jednostka inspekcyjna typu A w zakresie systemów sygnalizacji pożarowej oraz instalacji tryskaczowych i mgłowych).