Fotovoltaik Sistemlerde Yangın Durumu

Solar sistemler en hızlı büyüyen enerji kaynaklarından biri oldu. Özellikle endüstriyel yapıların ve özel binaların çatı katlarında konumlandırılan solar sistemler, güneş enerjisinden elektrik üreterek ekonomik anlamda önemli tasarruflar sağlama başladı. Photovoltaic (PV) sistemlerin enerji üretimininde tercih edilmesinin diğer bir önemli sebebi de yenilebilir enerji sistemleri olması sebebiyle çevreye dost bir sistem olmasıdır.

Ancak PV sistemlerde de yaşanabilecek bir durum olarak yangınlarda diğer yangın durumlarından daha farklı bir yaklaşım gerektirir. PV’lerde yaşanabilecek bir yangın anında yangın alanına ulaşan itfaiye ilk olarak sistemin yardımcı ekipmanlarla (güç üniteleri) bağlantısını kesmesi gerekmektedir. Fakat PV sistemlerde inverter solar panellere güneş ışığı bulunduğu sürece hatta akşamları parlak ışık altında elektrik yüklemeye devam edecektir. Bu sebeple yangına müdahale sırasında elektrik akımlarına kapılmamak için itfaiye ekiplerinin ayrıca dikkat etmesi gerekmektedir. Bu durumun önüne geçmek ve itfaiyenin yangına müdahalesini kolaylaştırmak için yangın switchleri kullanılabilir.

PV Sistem Ekipmanları Yanar mı?

Tüm PV sistem ekipmanlarının doğa şartları karşısında ayakta kalabilecek şekilde tasarlanması gerekmektedir. Fakat bu sistemlerin yangın karşısında dayanamı maalesef her zaman sorgulanmamaktadır.  Solar panellerin içerisinde limitli olarak plastik kullanılmasına rağmen, sistem kabloları ve kutu gibi ekipmanlarda çoğunlukla yanıcı özelliklerde plastik ekipmanları kullanılmaktadır. Bu sebeple sistem içerisinde kullanılan malzemelerde güvenli tarafta kalmak için yangına karşı dayanımda uluslararası standartlar belirlenmiştir. Avrupada IEC 61730, Kuzey Amerikada ise ANSI/UL 1703 test performans ölçüm değerlerine göre sistem tasarımı yapılmaktadır. Sonuç olarak sistem tasarımda tamamen yanmayan malzeme kullanmak mümkün olmasa bile, seçilecek ekipmanların uluslararası standartlara uygun olarak seçilmesi ile riski minimize etmemiz gerekmektedir.

PV Sistemlerde Yangın Sebepleri

PV sistemlerde en önemli yangın sebebi elektriksel arızalardır. Bunların başında da elektrik atlaması dediğimiz arklar, kısa devre, topraklama hatası ve ters akım gelmektedir. Bu ve kablo izolasyon sorunları, modül çatlamaları yada yanlış bağlantı gibi hatalar yanıcı malzemelerin tutuşmasına sebebiyet vermektedir. Aynı zamanda yanlış kurulumu yapılan DC ve AC inverterler de bir çok yangının ana sebepleridir.
Bu hasarlar örnek olarak ark sebebiyle 2009 yılında Almanya, Bürstadt da yaşanan PV yangın hasarı örnek gösterilebilir.

Herhangi bir hatalı bağlantı yada bağlantılarda kopma, akım sebebiyle elektrik arkına dönüşebilir ve hava yardımıyla yayılabilir. Elektrik hatlarında önemli bir risk olan bu sorun, PV sistemlerde yüksek akım ve yüksek voltaj sebebiyle dikkat edilmesi gereken en önemli noktalardandır.  DC arkları kendi başına söndürülemez ve  bu sıcaklıkta ise metaller eriyebilir ve yakınındaki yanıcı malzemelerin yanmasına da sebep olabilir.

Birkaç çeşit ark olabilir;

Seri Arklar: Sistem akım üretirken konnektör hatası yada bağlantı kopması sonucu oluşan arklardır. Bu sebeple PV sistemlerde yangın izolasyonu bulunması gerekmektedir.
Paralel Arklar: İzolasyonda yaşanan bozulmalarla oluşur. İki kondaktördeki farklı kutuplarda DC devrelerin birbirine çok yakın olması arka sebebiyet verebilir. İki kablo arasındaki izolasyon malzemesi, hayvan kemirmesi, UV hasarı, gevşeme, çatlama, nem, hava girişi ya da donma sebebiyle hasar görebilir.

Topraklama Arkı: Topraklamadaki ark, izolasyon sistemindeki hata sebebiyle oluşur.

PV sistemlerin güvenliğinde sigortadan çok malzeme kalitesi önemlidir.Sistem kurulumunda dikkat edilmesi gereken konular;

  • Modül iskeleti ve bağlantı elemanlarının yanmaz malzemeden olması tercih edilmelidir.
  • Yangın anında itfaiye ekiplerinin yangına müdahalesini kolaylaştırmak için sistemin kurulduğu çatılarda yeterli boş alan, uluslararası standartlarda olmalıdır.
  • Sistem kablolarında yaşanabilecek eskimeler ve hava koşullarından korumak için, kabloların metal korumalar içerisinden geçirilmesi tavsiye edilir.
  • Kabloların çatı üzerinde olası bir yangın anında binaya hasar vermeyecek şekilde konumlandırılması gerekmektedir. Gereklilik halinde yangın duvarları oluşturulabilir.
  • Kablolar ve konnektörlerle, çatı üzerinde bulunan membran malzemelerle direk kontakta olması engellenmeli. Kablolar yanmaz malzemeler içerisinden geçirilmeli.
  • Çatıya gelecek ek yükler sebebiyle bu malzemelerin hafif malzemeler olması gerekmektedir.
  • Invertöre giden ana DC kabloların bina içerisinden gitmemesine özen gösterilmeli. Bina içerisinden geçmesi zorunluluk ise gerekli önlemler alınmalı.
  • Invertör hava koşullarından etkilenmeyecek bir alanda bulundurulmalı. Mümkün ise invertörün yangın algılama sistemi ile korunan, yanıcı olmayan başka bir alanda, bulundurulması tavsiye edilir.
  • İnventör ahşap yada poliüretan sandviç panel gibi yanıcı olan malzemeler üzerine monte edilmemesi gerekmektedir.

PV jeneröter ile invertör arasında DC bağlantı kesici siviçlerin kullanılması tavsiye edilir.

PV sistemler yetkili personeller tarafından kurulmalı ve düzenli olarak bu yetkili kişiler tarafından bakımları yapılmalıdır. Bu bakımlar sırasında kablolarda yaşanan sorunların termal kamera yardımıyla kontrol edilmesi gerekebilir.

 

Kaynak: TÜV Rheiland Energy and Umwelt GmbH

Fotovoltaik Uygulamalar, International Wire&Cable Symposium