太陽能火災事故原因出爐,逆變器、連接器為罪魁禍首

作者 | 發布日期 2021 年 11 月 22 日 9:00 | 分類 太陽能 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


無論是想節省電費還是降低碳足跡,安裝屋頂太陽能板都是有效解決方案,可光電轉換過程伴隨熱能與電能,若裝置不良、系統發生問題重則帶來火災風險,其中太陽能逆變器、連接器與接線盒可以說是必須注意的防火重點。

屋頂太陽能市場愈來愈熱門,市調機構 Industry ARC 最新報告指出,2019 年全球屋頂太陽能市場規模高達 624 億美元,預計 2020~2025 年復合年增長率(CAGR)更達 6.9%。安裝太陽能可有效降低住戶用電,好比澳洲或是德國,在高電價環境下能以太陽能 + 儲能搭配減少帳單支出,另一方面受氣候變遷影響,社會逐漸重視碳足跡與節能減碳,再生能源比例逐漸攀升。

可是由於不當安裝、激烈市場競爭、運轉維護商(O&M)與用戶的協議複雜,根據 Clean Energy Associates(CEA)在全球檢查數百次商業屋頂太陽能,顯示有超過 90% 屋頂都存在重大安全和火災風險。

以重要性來說,太陽能板下的東西價值遠遠高於模組,設備問題輕則故障、無法使用,重則引起祝融之災,帶來的是包括高昂損失、業務中斷、商店關閉、資料中心中斷等生命財產損失。

而常見的火災風險,主要是電線劃痕、逆變器端連接不良、連接器不相容或品質不良。德國萊茵 TÜV 先前統計也指出,太陽能系統火災成因前三大為 25% 逆變器、24% 連接器、19% 接線盒,接下來則是模組、轉換器、直流交流轉換器、電纜與保險絲。

逆變器主要是將太陽能板發出的直流電轉換成交流電,內部有著誤差放大器、調節器、振蕩器、低壓及短路保護迴路等各種裝置,可能會因為電源中突波造成短路、外在高溫環境破壞內部電路等等原因造成電路板或電線絕緣不佳而短路,又因電源線到逆變器都是直流電,危險性也較高。

另一大太陽能風險則是連接器,太陽能案場需要使用大量連接器,每個接線盒需要配對一對連接器,也吸引許多連接器廠商進場,但若無按照製造廠商規格安裝,安裝不同廠商的連接器,或是其實仿冒、品質不佳設備,就容易引起火災。

目前針對太陽能火災規範,美國國家電工法規(NEC)也已要求逆變器具備快速關斷功能,將電壓迅速降到 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;中國則是將快速關斷納入建築裝置協會標準《光電建築技術應用規程》,德國則率先執行 VDE 防火安全標準,規範逆變器與模組之間需要增加直流電切斷裝置。

工研院產科國際所產業分析師陳怡靜指出,未來逆變器可能多具備快速關斷、電弧故障和接地故障保護功能,且隨著太陽能模組規格相對應增加,將來對逆變器的要求也會愈來愈高。

太陽能系統安裝人員也身具重責大任,近年來因為太陽能產業迅速擴張,相關工作機會如雨後春筍般冒出,可能會出現培訓不完整或不一致情形,以美國來說,過去十年來太陽能相關工作機會成長速度是整體的五倍之多。

不過若要防止太陽能火災,若無固定進行完善的監控維修的話,先前的努力都會白費掉。

太陽能板若遭火災燒損,經日光、火光照射還是可能會產生電壓電流,因此若發生太陽能火災事故,除了通知台電及太陽能發電業者、廠商前往處理並斷電。現場人員或消防隊到達時,也要與廠商確認太陽能輸電線路與變流器間配電是否尚有電力存在,不能自行貿然用水滅火,或直接進入搶救,容易產生觸電危險。

(首圖來源:Flickr/Bernd Sieker CC BY-SA 2.0)