Instalacje fotowoltaiczne. Podstawy fizyczne działania. Ochrona odgromowa. Zasady neutralizacji zagrożeń porażenia prądem elektrycznym w czasie pożaru

Wyczerpujące się złoża węgla, stanowiącego podstawowy surowiec kopalny w energetyce, zmuszają do poszukiwania nowych źródeł energii. Od kilku lat odnotowuje się duże zainteresowanie energetyką odnawialną, do której należy zaliczyć również energię słoneczną. W naszym kraju coraz bardziej powszechna jest instalacja paneli fotowoltaicznych, tworzących przydomowe elektrownie słoneczne. Występujące na konstrukcji dachu budynku panele fotowoltaiczne, bardzo pożyteczne w warunkach normalnej eksploatacji, stwarzają duże zagrożenie porażenia prądem elektrycznym ratowników podczas działań ratowniczo-gaśniczych w przypadku powstania pożaru. W celu ochrony ratowników, koniecznym jest zabezpieczenie instalacji fotowoltaicznej przed możliwością porażenia prądem elektrycznym. Ponieważ w panelach fotowoltaicznych generacja energii elektrycznej w dzień odbywa się bez względu na stopień nasłonecznienia, na zaciskach wyjściowych generatora PV pojawia się napięcie o wartości znacznie przekraczającej wartości dopuszczalne długotrwale. W panelach fotowoltaicznych, w odróżnieniu od innych źródeł energii elektrycznej, nie ma możliwości przerwania produkcji energii elektrycznej w dzień. Sytuacja ta spowodowała konieczność poszukania innych rozwiązań, które pomimo ciągłej produkcji energii elektrycznej, umożliwiają obniżenie napięcia do wartości bliskiej zero na zaciskach całej elektrowni lub w poszczególnych panelach stanowiących elementy konstrukcyjne jej generatora. W artykule przedstawiono sposób pożarowego wyłączenia generatora przydomowej elektrowni fotowoltaicznej. W tym przypadku wykorzystana została charakterystyka prądowo- napięciowa panelu fotowoltaicznego, z której wynika, że zwarcie na zaciskach poszczególnych paneli lub na zaciskach poszczególnych gałęzi tworzących generator PV powoduje sprowadzenie napięcia do wartości bliskiej zero przy baku zagrożenia przez prądy zwarciowe płynące w obwodzie zwartych gałęzi generatora PV lub każdego z jego paneli. Wymuszone zwarcie powoduje neutralizację zagrożeń porażenia prądem ratowników uczestniczących w akcji ratowniczo -gaśniczej budynku, na którym zainstalowano panele PV.

The natural resources of the coal are depleting. As it used to be the most important energy source, the society was forced to search for new energy sources. For many years, growing interest in renewable energy sources has been observed, including solar energy. In our country, the photovoltaic systems are becoming popular ‘household’ power plants. The panels placed on the roof are useful during the normal operation conditions, but in case of a fire operation, they become dangerous for the firemen. In purpose to protect the rescuers, it is necessary to use electric shock prevention measures. As photovoltaic panels produce the energy during the whole day, under any exposure to sunlight, at the connectors of the panel, the voltage is expected, which value exceeds the acceptable thresholds. It is not possible to stop the generation of the energy during daytime. This situation has forced the explorations of the solutions, that might lower the voltage to close to zero values. The article presents the solution to be used as safety switch in case of fire. The current- voltage characteristics of the photovoltaic panel has been used. The short circuit caused within the installation will reduce the voltage on the connectors, without increasing the danger level itself. Forced short -circuit will effectively neutralize electric shock risk of the firemen.