Brandveiligheid van PV-systemen

Wereldwijd genieten miljoenen huishoudens van veilige, schone en kostenefficiënte energie uit PV-systemen. Desondanks beweren sommige online mediabronnen dat PV-systemen branden veroorzaken en dat deze systemen voor brandweerlieden een groot risico vormen. Deze artikelen verspreiden angst voor PV-veiligheid en worden soms gebruikt om extra veiligheidsproducten te verkopen, zoals bijvoorbeeld optimizers micro omvormers etc. Gelukkig is deze angst ongegrond.
In deze post laten we bewijs zien van uitgebreide onderzoeken die aangeven dat bestaande PV-systemen over het algemeen veilig zijn, branden zeldzaam zijn en brandweerlieden nog steeds veilig kunnen werken.


1. Branden veroorzaakt door PV-systemen zijn zeldzaam

Onafhankelijke test- en onderzoeksinstituten TÜV Rheinland [1] en Fraunhofer ISE [2] hebben geconstateerd dat minder dan 0,006% van de PV-systemen branden in Duitsland hebben veroorzaakt. Andere landen zoals Japan, Nederland en Australië rapporteren vergelijkbare cijfers [3] [4] Zie de links onderaan dit artikel.


2. Branden werden voornamelijk veroorzaakt door menselijke / externe factoren

Een uitsplitsing van de redenen voor branden met PV-installaties in Duitsland. Gegevensbron: TÜV [1].

Van het kleine aantal branden in het PV-systeem zijn vooral 'menselijke fouten' de schuld. Het rapport van TÜV onderzocht 210 PV-branden en vond dat slecht vakmanschap en een slecht ontwerp verantwoordelijk zijn voor de meeste branden veroorzaakt door PV-systemen (38%) [1].

  •     Installatiefout: DC-aansluitingen niet goed gepaard, slecht verbonden connectors, geen trekontlasting etc.
  •     Productstoringen: PV-modules of inverters.
  •     Externe invloed: dieren, bliksem etc.
  •     Planningstoring: slecht mechanisch en elektrisch ontwerp (bijvoorbeeld onjuiste selectie van DC-isolatoren, bekabeling).

Slecht ontwerp of slordige installatie kan leiden tot brand omdat er een verhoogd risico is op elektrische vlambogen. Vlambogen treden meestal op als er een onbedoelde onderbreking is in het elektrische circuit.

In Duitsland, Australië en het VK zijn de meeste fouten opgetreden in de DC-zijde van het circuit (PV-modules, DC-bedrading, DC-stekker, enz.) [1] [3] [4] [5]. De kans hier is hoog omdat er veel componenten en verbindingen zijn aan de DC-zijde. Dat betekent dat er meer kans is dat er iets fout gaat: als bijvoorbeeld een van de componenten defect is, of een van de aansluitingen niet goed is gemaakt.

3. Zijn optimizers of micro omvormers op paneelniveau nodig?

Nee, omdat:

De veiligheid van het PV-systeem is in de loop van de tijd verbeterd door de introductie van nieuwe veiligheidsvoorzieningen. U denkt misschien dat het toevoegen van extra veiligheidsvoorzieningen de kans op een probleem verkleint. Als u echter meer apparatuur toevoegt, neemt het aantal verbindingen en componenten toe dat zou kunnen mislukken! In het geval van het toevoegen van optimizers o.i.d. op paneelniveau, verdubbelt het aantal gelijkstroomverbindingen ongeveer! Dit verhoogt dus de kans op een mogelijk probleem, of het nu gaat om een productstoring (optimizer) of een installatiefout m.b.t. een verbinding.

Optimizers op paneelniveau zijn ook niet nodig voor brandweerlieden om veilig te werken bij een incident met een PV-systeem. Het onafhankelijke testinstituut TÜV adviseert niet voor de verplichte opname van optimizers op paneelniveau: "redenering heeft ertoe geleid dat brandweerkorpsen afwijken van de algemene vraag naar uitschakeling, omdat theoretisch elk uitschakelapparaat kan uitvallen" [1] .

Als in speciale gevallen vermogenselektronica op moduleniveau nodig zijn, moeten exploitanten van installaties ervoor zorgen dat zo weinig mogelijk apparaten worden gebruikt. In sommige systemen, zoals die met blijvende zonwering gedurende de dag, kan de TS4-R-Optimizer worden gebruikt om de opbrengst van het PV-systeem te maximaliseren en de spanning op de gearceerde module te minimaliseren. Het TS4-R-systeem kan alleen selectief worden ingezet op getroffen gearceerde modules om het aantal componenten en verbindingen tot een minimum te beperken.

4. Extra veiligheidsvoorzieningen zijn overbodig

Brandweerlieden zijn goed opgeleid in het omgaan met branden in huizen met PV-systemen en zijn op de hoogte van de juiste voorzorgsmaatregelen. Deze voorzorgsmaatregelen houden onder meer in dat er een minimale afstand tussen het mondstuk en de PV-array wordt gehouden, zodat er geen risico is voor elektrocutie voor de brandweerman [1].

Conclusie

Branden zijn bij PV-systemen uiterst onwaarschijnlijk als ze op de juiste manier worden ontworpen en geïnstalleerd. Analyses van branden bij PV-systemen hebben dit bevestigd. PV-systemen kunnen nog veiliger worden gemaakt door de meest voorkomende grondoorzaken van DC-bogen aan te pakken, die meestal verband houden met menselijke fouten tijdens de ontwerp- en installatiefase. Er is geen noodzaak voor optimizers op paneelniveau, omdat brandweermensen risico's al ter plaatse kunnen beheren en zij niet ingaan op de meest voorkomende hoofdoorzaken voor PV-installaties.

Referenties:

[1] Sepanski et al, “Assessing Fire Risks in Photovoltaic Systems and Developing Safety Concepts for Risk Minimization,” TÜV Rheinland Energie und Umwelt GmbH, 2018.
[2] Laukamp et al, “PV Fire Hazard – Analysis and Assessment of Fire Incidents,” 28th EU PVSEC 2013, Paris, 2013.
[3] A. Chiaramonte, A. Smith and Z. Hood, “Fire Safety of Solar Photovoltaic Systems in Australia,” Worcestor Polytechnic Institute, 2016.
[4] D. Bende, “Brandincidenten met fotovoltaïsche (PV) systemen in Nederland,” TNO, 2019.
[5] BRE National Solar Centre, “Fire and Solar PV Systems – Investigations and Evidence,” 2017. [Online]. Available: https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/630639/fire-solar-pv-systems-investigations-evidence.pdf.