Fotowoltaika pod lupą

Z roku na rok rośnie zainteresowanie instalacjami fotowoltaicznymi, szczególnie wśród prywatnych konsumentów. Jednak jak każde urządzenie, również system fotowoltaiczny niesie zagrożenia. Tymczasem brakuje krajowych statystyk określających jednoznacznie liczbę zdarzeń, w których system PV stanowił bezpośrednią przyczynę powstania zagrożenia lub wpłynął negatywnie na bezpieczeństwo użytkowania obiektu. Warto wypełnić tę lukę.

Świadomość społeczeństwa w kwestii zagrożeń związanych z instalacjami fotowoltaicznymi w budynkach, choć coraz większa, nadal jest niewystarczająca. Tymczasem konkurencja rynkowa doprowadziła do sytuacji, w której firmy montujące te systemy skupiają się nie na osiągnięciu długoterminowego bezpieczeństwa, a jedynie zaoferowaniu atrakcyjnej ceny. Prawodawstwo nie nadąża za tempem rozwoju tego sektora technologii, co sprawia, że kwestie zabezpieczeń w praktyce zaliczane są do nowinek technicznych. Jednocześnie stale zachęca się przez różnego rodzaju programy rządowe do zainteresowania inwestycjami w ten rodzaj odnawialnych źródeł energii.

Statystyka w Polsce i na świecie

Większość dostępnych obecnie statystyk odnoszących się do pożarów budynków z instalacją fotowoltaiczną i ich przyczyn pochodzi głównie z innych krajów, takich jak Niemcy czy Wielka Brytania. Wiąże się to przede wszystkim z większym doświadczeniem zagranicznych rynków, systemy PV stały się tam popularne wcześniej niż w Polsce.

Instytut TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH opublikował w 2015 r. w Niemczech statystykę incydentów pożarowych z udziałem instalacji fotowoltaicznych. Zgodnie ze stanem z początku 2013 r. w tym kraju działało około 1,3 mln systemów PV zamontowanych w budynkach. W analizie zbadano około 430 przypadków przegrzania lub pożaru PV, około 49% wywołanych było przez samą instalację fotowoltaiczną. Dodatkowo dokonano dokładnej oceny 103 zdarzeń tego typu, w wyniku której stwierdzono, że były one konsekwencją błędów montażowych i wad produktowych, dotyczących głównie modułów i falowników (Sepanski i in. 2015).

W 2018 r. grupa BRE National Solar Center opublikowała raport końcowy z trzyletniego projektu badawczego dotyczącego incydentów związanych z systemami fotowoltaicznymi w budynkach. Przebadano 80 zdarzeń pożarowych związanych z PV, stanowiących wówczas około 0,01% liczby instalacji zamontowanych w Wielkiej Brytanii. Raport stwierdzał, że system fotowoltaiczny wpłynął bezpośrednio na powstanie 72,5% wszystkich przypadków pożarów (Coonick 2018).

W Polsce jak dotąd jedynym wiarygodnym źródłem informacji dotyczących zdarzeń z instalacją fotowoltaiczną są dane z interwencji jednostek ochrony przeciwpożarowej gromadzone przez Państwową Straż Pożarną. Ich zakres został ściśle określony w załączniku nr 5 do rozporządzenia ministra spraw wewnętrznych i administracji z dnia 17 września 2021 r. w sprawie szczegółowej organizacji krajowego systemu ratowniczo-gaśniczego. W związku z tym nie ma możliwości wygenerowania statystyk jednoznacznie definiujących system fotowoltaiczny jako bezpośrednią przyczynę powstania danego zagrożenia.

Filtrując informacje ze zdarzenia po słowie kluczowym „fotowoltai”*, dowiedzieć można się jedynie, czy w danym obiekcie występowała instalacja PV, a nie czy była ona źródłem pożaru. Kierujący działaniem ratowniczym ma za zadanie ująć w części opisowej meldunku istnienie tego systemu w budynku. Jednak warto przyjrzeć się i tym danym.

Wykorzystując wspomniany filtr wyszukiwania, w porozumieniu z Komendą Główną PSP udało się uzyskać dane z lat 2018-2021. W przeanalizowanych 411 zdarzeniach z instalacją fotowoltaiczną około 75% dotyczyło pożarów, z kolei  w przypadku 47% z nich jako przyczynę wskazano nieprawidłową eksploatację urządzeń i instalacji elektrycznych lub ich wady. Można jedynie przypuszczać, czy dotyczyło to bezpośrednio systemów PV.

Jeśli chodzi o  miejscowe zagrożenia (m.in. zadymienie w obiekcie), to odnotowano ich w tym okresie 104. W około 7% jako przypuszczalną przyczynę zdarzenia wskazano nieprawidłową eksploatację instalacji elektrycznej, wady lub nieprawidłowe wykonanie prac instalacyjnych.

Badanie - analiza zagrożenia pożarowego

Badanie ankietowe pozwoliło zweryfikować liczbę zdarzeń pożarowych w jednorodzinnych budynkach mieszkalnych z instalacją fotowoltaiczną w Polsce w latach 2018-2021. Spośród nich dokładnej analizie poddane zostały incydenty wywołane bezpośrednio przez system fotowoltaiczny.

W tym celu sformułowano 20 pytań ankietowych, które zawarto w kwestionariuszu online. Za zgodą komendanta głównego PSP ankieta rozpowszechniona została wśród funkcjonariuszy z całego kraju. Grupę respondentów stanowili strażacy biorący czynny udział w działaniach ratowniczo-gaśniczych, którzy zetknęli się z problemem zagrożenia pożarowego, jakie stwarza instalacja fotowoltaiczna. Badanie przeprowadzono na początku 2022 r. - udało się uzyskać 290 kompletnie wypełnionych kwestionariuszy ankiety online.

Ponad połowa incydentów pożarowych (55,9%) obejmowała pożary budynków, w których przyczyna nie była związana z istnieniem instalacji fotowoltaicznej. Na pozostałe 44,1% składają się przypadki, w których system PV okazał się bezpośrednim źródłem zagrożenia - doszło do jego przegrzania/pożaru (26,2%) lub pożaru budynku spowodowanego przez instalację PV.

Według ankietowanych w 47,6% przypadków nie było możliwości ustalenia dokładnej przyczyny zdarzenia. Jeśli jednak udało się wskazać konkretne źródło zagrożenia, to najczęściej wiązało się ono z różnymi czynnikami zewnętrznymi, jak na przykład przegryzienie elementów instalacji fotowoltaicznej przez zwierzęta, wyładowania atmosferyczne czy nieumyślne działanie człowieka podczas wykonywania prac remontowych (24,5%). W większości przypadków stwierdzono, że wskazana przyczyna miała bezpośredni wpływ na wzrost zagrożenia pożarowego ze strony systemu fotowoltaicznego w jednorodzinnym budynku mieszkalnym.

Aby wyodrębnić potencjalne czynniki ryzyka powstania pożaru, przeanalizowano zdarzenia, w których bezpośredni wpływ na wzrost zagrożenia pożarowego w obiekcie miała instalacja fotowoltaiczna. Jak wynika z odpowiedzi strażaków biorących udział w badaniu ankietowym, w latach 2018-2021 doszło do 128 incydentów pożarowych, których przyczyna leżała bezpośrednio po stronie systemu PV. Spośród nich 76 przypadków dotyczyło przegrzania lub pożaru samej mikroinstalacji (59,4%), natomiast pozostałe 52 (40,6%) odnosiły się do pożaru, który rozprzestrzenił się na budynek.

Respondenci określili, że do tego typu incydentów pożarowych dochodziło najczęściej w 2020 r. (32%). Na wykresie zobrazowano procentowy udział pożarów zapoczątkowanych przez system fotowoltaiczny w podziale na rok, miesiąc i porę dnia. Wykazuje on dużą zależność między liczbą zdarzeń a podażą energii słonecznej. Częstotliwość awarii wyraźnie wzrasta wraz z mocą promieniowania Słońca. 

Według ankietowanych główną przyczyną pożarów w budynkach mieszkalnych jednorodzinnych zapoczątkowanych przez instalację fotowoltaiczną (128 zdarzeń) były błędy montażowe, które doprowadziły do powstania 28,9% wszystkich incydentów. Równie znaczące okazały się wady produktowe poszczególnych komponentów mikroinstalacji (21,1%). W 34,3% przypadków nie udało się ustalić konkretnej przyczyny zdarzenia, w 14,1% - był to wpływ zewnętrzny, a w 1,6% - błąd projektowy.

Możemy więcej

Aby zminimalizować ryzyko wystąpienia pożaru mającego swój początek w systemie fotowoltaicznym lub całkowicie mu przeciwdziałać, należałoby stworzyć system zbierania danych niezbędnych do przygotowania rzetelnej statystyki zdarzeń pożarowych wywołanych przez PV. Uzyskane w ten sposób informacje mogłyby posłużyć do późniejszej analizy potencjalnych czynników ryzyka, spośród których można byłoby wyodrębnić wskaźniki pożarowe, a na ich podstawie stworzyć kalkulator szacowania ryzyka pożarowego w obiektach wyposażonych w instalację fotowoltaiczną.

Przykładowy schemat gromadzenia danych na potrzeby wspomnianej statystyki mógłby składać się z dwóch osobnych części, przeznaczonych do wypełnienia przez kierującego działaniem ratowniczym oraz przez właściciela, użytkownika systemu PV. Po zakończonej akcji ratowniczo-gaśniczej prowadzonej obiekcie z instalacją fotowoltaiczną należałoby za pomocą algorytmu zebrać najistotniejsze informacje, które posłużyłyby do dalszych analiz operacyjnych oraz stanowiły podstawę do opracowywania oraz aktualizacji procedur prewencyjnych i interwencyjnych.

Systemy fotowoltaiczne są obecnie coraz bardziej powszechne i dlatego ważne jest, aby wszelkie zagrożenia z nimi związane były szerzej rozumiane i minimalizowane, a bieżące gromadzenie danych na potrzeby statystyki zdarzeń pożarowych z instalacjami fotowoltaicznymi może przyczynić się do dalszego zgłębiania tego zagadnienia.

* Słowo kluczowe umożliwiające wyszukanie różnych jego odmian, np. fotowoltaika, fotowoltaiczna, fotowoltaiczny itp.

Literatura

Coonick C. (2018). Fire and Solar PV Systems - Investigations and Evidence, wyd. 2.9, BRE National Solar Centre, Kornwalia.

Rozporządzenie ministra spraw wewnętrznych i administracji z dnia 17 września 2021 r. w sprawie szczegółowej organizacji krajowego systemu ratowniczo-gaśniczego (DzU 2021 poz. 1737).

Rynek fotowoltaiki w Polsce. Raport, Instytut Energetyki Odnawialnej, Warszawa, Polska.

Sepanski A. i in. (2015). Bewertung des Brandrisikos in Photovoltaik - Anlagen und Erstellung von Sicherheitskonzepten zur Risikominimierung, tłum. J. Kielin, CNBOP-PIB, Józefów, 269 s., ISBN 978-83-958583-0-7.