Tema, ki se tu in tam omenja v slovenskich in tuji medijih, zlasti med poletno sezono, je varnost fotovoltaičnih aplikacij. Naslednje vrstice govorijo o dejanski (ne)varnosti sončnih elektrarn, zlasti tistih, ki so priključene na stavbe.

Mehanska odpornost - varnost naložbe

Fotonapetostne sisteme na stavbah je treba obravnavati v njihovem kontekstu. Pri načrtovanju sistema je treba oceniti konstrukcijsko stanje stavbe, ne le z vidika zadostne statične nosilnosti posameznih elementov, temveč tudi njihovega fizičnega stanja. Po namestitvi fotovoltaičnega sistema postane na primer zamenjava strešne kritine ali celo popravilo strešne konstrukcije veliko bolj zapleten in drag, pogosto (brez demontaže elektrarne) nemogoč ukrep.

Načrtovanje naprave mora temeljiti na lokalnih razmerah, tj. intenzivnosti vetra, snežnih padavinah, vrsti okoliške pokrajine ter obliki, stanju in zasnovi stavbe. Fotovoltaični sistem ne bo le statično obremenil obstoječih konstrukcij zaradi lastne teže, temveč tudi dinamično, saj bo spreminjal obremenitev, ki jo veter povzroča na konstrukcije. Zlasti pri namestitvah na ravnih strehah, kjer je fotovoltaika običajno nameščena na pomožne konstrukcije, ki prilagajajo usmerjenost modulov proti soncu, da se optimizira izkoristek, je treba upoštevati verjetnost snežnih plazov in posledično dodatno obremenitev gradbene konstrukcije.

Pri načrtovanju sistema je treba skrbno izbrati njegove sestavne dele - njihovo nosilnost, tehnično zasnovo, kakovost materialov in izdelave glede na pričakovano življenjsko dobo, lokacijo in način vgradnje.

Montažni sistem

Montažni sistem je najcenejši, vendar tudi najtežje dostopen in nadzorovan del strešne instalacije. Zato mora biti kakovostna konstrukcija poleg mehanske odpornosti na lokalno veljavne obremenitve tudi popolnoma brez vzdrževanja iz materialov, ki niso korozivni in odporni na UV-žarke. V primeru sidranja nad strešno kritino je treba razmisliti o podrobnostih, da se izključi možnost uhajanja v strešno konstrukcijo. Priporočljivo je uporabiti rešitve večjih proizvajalcev sistemov za montažo fotonapetostnih sistemov. Eksperimentiranje za prihranek zanemarljivega zneska glede na celotno naložbo se lahko v prihodnosti obrestuje.

Najdražji del celotne sončne elektrarne so fotonapetostni moduli, čeprav so se cene v zadnjih dveh letih močno znižale. V našem podnebju je veliko negativnih vplivov na njihovo mehansko vzdržljivost na strehah. Odporni morajo biti na vročino, mraz, vodo, sneg, led, veter in druge naključne obremenitve. Vse to seveda v najmanj 20-letni življenjski dobi v različnih kombinacijah in ciklih. Upornost modula zagotavlja zaščitno steklo, pod katerim so nameščene fotonapetostne celice. Steklo je (pri večini kristalnih modulov) običajno obdano z aluminijastim okvirjem.

Pomemben parameter stekla je njegova nosilnost v smeri tlaka in sesanja. Vrednost 2400 kPa, ki je značilna za nekatere cenejše module, ni zadovoljiva za vsa območja. Pri strešnih instalacijah to še toliko bolj velja zaradi možnosti ne le "običajnih" obremenitev, temveč tudi zaradi morebitnih zdrsov ali turbulentnega zračnega toka v nasprotni smeri in posledičnega sesanja, zlasti na robovih ali vogalih strehe.

Okvir modula je zasnovan tako, da drži dejanski sestav stekla, celic in zaščitne folije ter ga ščiti pred mehanskimi poškodbami. Prav tako mora preprečevati vdor vode med različne plasti kompozita. Trdnost okvirja je pomembna tako za zaščito med prevozom in montažo kot tudi za namestitev na streho. Priporočljivo se je izogibati težkim okvirjem z vogalnimi spoji iz plastičnih spojev ali samo stisnjenega profila. Tudi okvirji iz votlih profilov so neprimerni, saj jih v nekaj letih zanesljivo uničita puščanje in zmrzovanje vode.

Pri izbiri modula si je dobro ogledati tudi certifikate in teste, ki jih je modul opravil. Ugledni proizvajalci preizkušajo svoje izdelke s preskusi, ki presegajo standarde. Na trgu so na primer moduli, ki jih je proizvajalec testiral za odpornost proti toči z energijo udarca, ki je do 23-krat večja od standardne zahteve.

Požarna (ne)varnost

Čeprav je objektivnost nekaterih medijskih poročil vprašljiva, ni mogoče zanikati, da so fotovoltaične naprave potencialna nevarnost za stavbo v smislu možnega vzroka požara. Vendar je to tveganje razmeroma majhno - na primer po statističnih podatkih vodilne nemške zavarovalnice BDJ Versicherungsmakler GmbH & Co je bil PV leta 2009 vzrok le za približno enega od tisoč požarov. To se odraža tudi v dejstvu, da zavarovalnice pri zavarovanju stavb fotovoltaike ne obravnavajo kot dejavnik tveganja.

Vprašanje varnosti fotonapetostnih sistemov z vidika varstva pred požarom je v tem, da pri običajnih sistemih enosmernega voda (med moduli in inverterjem) ni mogoče izklopiti, zato morajo gasilske enote ravnati kot pri požaru pod napetostjo, kar pomeni uporabo gasilne mešanice v prahu ali CO2, vendar je to standardni del opreme enot in tudi novih hiš. Vendar ne smemo pozabiti, da fotovoltaični moduli izgubljajo moč glede na temperaturo - v primeru požara na strehi je temperatura tako visoka, da fotovoltaični moduli praktično nimajo več moči.

Po statističnih podatkih je večina primerov požarov v fotonapetostnih napravah, ki jih povzroči sama fotovoltaika, posledica napak predvsem v stikalnih napravah in pretvornikih napetosti.

Inverter

Inverter je treba namestiti v skladu s priporočili proizvajalca, zlasti glede lokacije in prostora v bližini. Praviloma so predpisane razdalje od ovir za hlajenje. Priporočljivo je, da napravo postavite na mesto, zaščiteno pred vremenskimi vplivi (dež, sonce), čeprav imajo kakovostni izdelki oznako IP65 za zunanjo uporabo. Postavitev v zaščiteno, hladno in senčno okolje nedvomno pozitivno vpliva na delovanje in življenjsko dobo opreme ali njenih delov.

Fotonapetostni moduli

Fotonapetostni moduli običajno vsebujejo zelo majhne količine vnetljivih snovi (priključne škatle, priključki in izolacija napeljave), zato je njihov potencial za nastanek večjega požara zanemarljiv. Pogostejši so primeri uničenja nekakovostnih modulov zaradi gorenja priključnih škatel zaradi slabe kakovosti priključkov, puščanja ali uporabe materialov z nizko toplotno odpornostjo. Tudi proizvodne netočnosti zaradi medsebojnega stika posameznih celic povzročijo lokalno pregrevanje in posledično uničenje modula.

Kabelske trase

Priporočljivo je, da se enosmerni kabli vodijo v ognjevarnih zaščitah, najbolje z ločenimi kabli plus in minus, ali v kabelskem koritu z ločilno pregrado. Vsaj za dele linije, ki so izpostavljeni vremenskim vplivom (vlažnost, temperaturne spremembe, UV sevanje), je treba vztrajati pri uporabi visokokakovostnih kablov, zasnovanih za te namene. Poškodbe na napeljavi, ki lahko zaradi povečane upornosti in posledične prevelike preperelosti napeljave na tem mestu povzročijo električni oblok in posledično požar, se lahko pojavijo tako med namestitvijo kot med delovanjem. Zato je treba pri načrtovanju in izvedbi biti še bolj previden, na primer glede na ostre robove, gorljive materiale ali urnike vzdrževanja itd. Na varnost ožičenja vpliva tudi izbira priključkov in njihova skrbna napeljava. Slabo ožičeni ali zrahljani priključek je enako nevaren kot poškodovana linija. Z izbiro vodotesnih konektorjev z varovalko proti samovžigu lahko to tveganje praktično odpravite. Dobro je razmisliti o namestitvi tako imenovanega požarnega stikala za vsako serijo modulov (niz), ki se nahaja v njihovi bližini. Stikala se vklopijo le v primeru obremenitve na izmenični strani. Če se v primeru požara odklopi električna povezava v stavbi, so s tem odklopljeni vsi napeljave in napeljava za stikali ni več vir nevarnosti.

Varnost obratovanja - zanesljivost

Nanjo vpliva kombinacija zgoraj navedenih mehanskih dejavnikov in dejavnikov požarne varnosti, ki jim je treba dodati še vidik lastnega delovanja obrata. Delovanje elektrarne skozi vse leto je neposredno odvisno od parametrov posameznih naprav, učinkovitosti modulov, njihovih lastnosti, ki so odvisne od stopnje osvetlitve, temperature, pa tudi od dimenzije (prereza) kablov, učinkovitosti in delovnega območja pretvornikov.

Pri trajanju naložbe ne smemo pozabiti na zgodovino in verodostojnost proizvajalca ter dolžino garancije.

Da bi zmanjšali izgube zaradi morebitnih okvar fotovoltaike, je tudi ob upoštevanju zgornjih priporočil priporočljivo vključiti spremljanje celotnega sistema. Trenutno so na trgu na voljo sistemi, ki omogočajo spremljanje obnašanja elektrarne praktično v realnem času. Lastnik ali upravitelj elektrarne je o vseh izpadih ali nepravilnostih, ki vplivajo na proizvodnjo električne energije, obveščen z besedilnim sporočilom, e-pošto ali telefaksom. Poleg tega se lahko nemudoma odzove s takojšnjim ciljno usmerjenim servisnim posredovanjem, da prepreči izgubo prihodkov. Dober sistem spremljanja običajno omogoča arhiviranje podatkov od začetka delovanja obrata, tako da je mogoče donose primerjati in spremljati na dnevni, tedenski, mesečni ali letni ravni. Nekateri sistemi ponujajo celo aplikacije, na primer za iPhone, tako da ima uporabnik vedno na voljo podatke iz svoje elektrarne.

Na zanesljivost seveda vpliva tudi skrb za namestitev. Ne le z vidika donosa, koristno je na primer čiščenje snega pozimi, temveč tudi redni (na primer enkrat letno) pregledi celotne naprave. S tem lahko preprečite okvare in izpade, pa tudi veliko škodo na samem obratu in okolju, v katerem se nahaja.

Zaključek

Iz zgoraj navedenega je ponovno razvidno, da najcenejša rešitev namestitve ne more biti dolgoročno učinkovita rešitev, zato je treba načrtovanje uporabe fotovoltaike dobro premisliti. Iz prakse poznamo primere, ko imajo na papirju podobno zmogljivi obrati na isti lokaciji, z enako usmeritvijo, vendar z različnimi uporabljenimi komponentami, v prvem letu delovanja razliko v donosu 5-15 %. Za zdaj lahko le ugibamo, kako in ali sploh bodo takšni sistemi slabe kakovosti delovali v naslednjih letih.

Kot v mnogih drugih primerih izkušnje kažejo, da se poceni rešitve ne izplačajo.