太陽能火災防護必知重點,「快速關斷」迅速降壓重要性不可言喻

作者 | 發布日期 2020 年 11 月 12 日 13:30 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


商用屋頂裝設太陽能系統不僅可以減少電費支出,還能為環保盡一份心力,但也要小心謹慎看待。縱使太陽能光電火災不常發生,且其中太陽能系統為起火因素的狀況更少之又少,可最小的風險也有可能造成重大損失,因此提升太陽能系統安全性對太陽能普及與裝置量至關重要。

根據英國建築研究院(Building Research Establishment,BRE)先前研究,太陽能系統起火風險為八萬分之一,已低於其他電器設備,只是仍不可輕忽。台北市消防工程器材商業同業公會首席顧問高賢松就表示,太陽能板失火主要分為外部與內部原因,外部包括天災砂石、物品撞擊、雷擊、鳥擊與老鼠;內部原因則是面板材質、線路、接頭、逆變器等電器因素。

其中在電器起火意外中,除了機台在安裝過程中人為失誤,另一個非常見但卻值得注意的問題為「電弧產生」。不管是 2014 年台灣自來水園區太陽能板起火、還是 2019 年日本千葉縣水面型太陽能因風災失火,都是因此而起,對輸電系統、配電系統以及電子設備造成損害。一旦出現火光、氧氣、高壓電,就會有起火燃燒的風險。

偏偏電弧故障並不是那麼容易察覺,可能發生在電線、DC 盤或是連接器等隱密位置,台灣法規中,也沒有強制要求裝置電弧故障啟斷裝置。再加上太陽能板又是高壓直流輸出系統,一般直流電壓輸出為 600 伏特到 1,500 伏特,若太陽能板意外起火、或是室內失火,縱使台電緊急關閉交流端電源,模組只要有光就可以發電,太陽能板到逆變器的直流端仍會存在高壓電。

因此根據台灣的消防機關搶救太陽能設備的火災指導原則,當太陽能電廠發生火災時,消防人員不可貿然進行射水灑粉或是入室搶救,以免有觸電風險,在此種情形下,只能等待太陽能模組燃燒完畢,以保護消防人員安全,但會錯失最佳滅火時機,也可能會波及工廠的物質財產。就以今年 3 月 7 日彰化塑膠廠的夜火案例來說,雖然起火點位於廠房內、事發時間也在凌晨,但為了打火兄弟安全著想,也是等多數太陽能板燒熔之後才進行全力搶救。

現在已有不少國家訂定相關規定,其中又以「快速關斷」為重點,太陽能系統安全規範領導者美國國家電工法規(NEC)NEC 2017 規定中,要求屋頂型系統應配有快速關斷功能,降低太陽能組串的觸電風險,得在 30 秒內將太陽能板 30.5 公分外的電壓降到 30 伏或更低,以便安裝人員、維修人員和消防員能在關斷後快速處理系統。

目前台灣也有意朝此方向邁步,其中消防署也建議經濟部能源局修改「用戶用電設備裝置規則」,強制要求裝設電弧故障啟斷裝置,並在太陽能案場設置明顯的太陽能設備告示牌等。

尤其未來當用電大戶法規上路之後,對於選擇要創能、安裝太陽能系統的企業來說,安全性為重要考量。以色列太陽能公司 SolarEdge 資深技術市場行銷經理蘇益立博士就表示,用電大戶大廠房用電量高,通常廠房內部的財產價值遠高於太陽能板,多是憂心出現失火意外,消防人員無法進行搶救,造成巨大的財物損失。因此,即使太陽能系統普遍安全性與可靠度高,但仍要採取各種防護措施,再加上,太陽能系統的技術創新有時會讓安全性超過產業安全法規。

雖解決這些安全性問題在前期成本投入上有點昂貴且技術層面困難,但目前是有解決方案直接內建安全性功能,可大幅提高安全度與效能。SolarEdge 解決方案內建太陽能電廠電弧保護機制與 SafeDCTM 電壓自動關斷功能,整合逆變器、優化器、儲能解決方案以及雲端管理介面。透過優化器精密運算,可解決遮蔭、髒污、模組老化程度不一等發電損失,自動優化每片模組的發電量。除了提升模組管理,還提供太陽能電廠電弧保護機制與 SafeDCTM 電壓自動關斷功能,前者可自動檢測電線、連接器或零件等電弧故障,將火災風險降至最低;SafeDCTM 自動關斷功能則是一旦檢測到逆變器與電網關閉、線頭脫落或漏電,可快速自動關斷電流輸出,每片模組輸出電壓也會自動調降至 1 伏特人體安全電壓範圍,維修人員可以安全地進行檢查與更換。若是出現屋內、附近起火意外,消防人員便能進行灑水搶救而不用擔心感電風險,因此不管是在預防火災還是保護消防人員,都可以一機搞定不需要再額外購買新方案。

太陽能系統可為人們帶來乾淨又便宜的綠電,已被視為綠能顯學,除了能降低電費負擔,將來也能透過回輸台電來賺錢,而隨著太陽能在用電系統的重要性與日俱增,以及嚴格與謹慎的新標準,陸續將會有愈來愈多滿足安全要求的創新解決方案登場,持續驅動太陽能產業前行。

(圖片來源:科技新報攝)