تحتوي المحطات الكهروضوئية ، مثل كل منشأة كهربائية ، على خطر محتمل معين فيما يتعلق بحدوث حريق وخطر شخصي من الصدمات الكهربائية. نقلت العديد من حالات الحريق المنشورة هذا الموضوع إلى بؤرة اهتمام الوزارة الاتحادية للبيئة وحماية الطبيعة والبناء والسلامة النووية (BMU) الألمانية وبدأت مشروع بالتعاون مع معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية ISE لتحري هذه الحالات  ، والتي تم التحقيق فيها بتفصيل كبير في سلامة محطات الطاقة الكهروضوئية فيما يتعلق بمخاطر تطور القوس الوامض والمخاطر في حالة نشوب حريق.

لتحليل المخاطر واشتقاق الإجراءات الموصى بها لموظفي الطوارئ ، تم إجراء تجارب مختلفة لتقييم المخاطر الكهربائية لمحطات الطاقة الكهروضوئية والانبعاثات في حالة نشوب حريق للوحدات الكهروضوئية. وشارك أعضاء من أقسام مكافحة الحرائق والوكالة الفيدرالية للإغاثة الفنية بنشاط في الاختبارات. كان من المفترض أن توضح هذه المشاركة الشكوك حول كيفية التعامل بشكل صحيح مع أنظمة الأسقف الكهروضوئية ، والشكوك ، والتي تؤدي إلى تقارير مبالغ فيها بشدة وحتى كاذبة في وسائل الإعلام ، مما يخلق مخاوف تتعلق بالسلامة بين الجمهور وبين رجال الإطفاء.

بحث المشروع على وجه التحديد حالات الحريق والسخونة الزائدة في أنظمة الطاقة الكهروضوئية من أجل تحديدها  نقاط الضعف المحتملة واشتقاق إمكانية التحسين. بما أن النقطة كانت إيجاد نقاط الضعف ، تم اعتبار حوادث الانهاك والحريق معًا ، وبالتالي إهمال تأثير محيط المكون التالف على مستوى الضرر.

أستند تقريرتحليل معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية علي مصادر المعلومات التالية:

  • تقارير الإنترنت والإعلام
  • تقارير تشغيلية من إدارات مكافحة الحرائق
  • تقارير وبيانات الهيئات الأستشارية المقيِّمه للحالات
  • تقارير الأضرار من  وكالة مانهيم للأضرار
  • إستقصاء الحالات من على الإنترنت

أجري معهد فراونهوفر التحليلات المقدمة في ما يلي سنة 2013. وفي هذا الوقت ، ألمانيا كان لديها ما يقرب من 1.3 مليون من أنظمة الطاقة الكهروضوئية بإجمالي إنتاج يزيد عن 30 جيجاوات.
كانت الحوادث المعنيه بالبحث هي الحوادث المبلغ عنها من للضرر الناجم عن ارتفاع درجة الحرارة أو نشوب حريق في أنظمة الطاقة الكهروضوئية في ألمانيا
• ما يقرب من 430 حالة حريق أو ارتفاع درجة الحرارة في أنظمة الطاقة الكهروضوئية ،
• حوالي 220 حالة لأسباب خارجية أدت لنشوب حريق
• حوالي 210 حالة كان سبب اندلاع الحريق من نظام الطاقة الكهروضوئية

على الرغم من عدم تسجيل جميع الحوادث ، فمن المحتمل أن يكون التحليل هو الأكثر شمولاً الذي تم نشره وجمعه حتى الآن.
من أمثلة تلك الحوادث:

حادثة حريق في فالدورف: حريق في نظام كهروضوئي على سطح مستودع

حريق في فالدورف


في يونيو 2014 ، اشتعلت النيران في الوحدات الكهروضوئية في النظام الكهروضوئي على سطح مستو بسبب عيب تقني ،مما أدى إلى أضرار في الممتلكات تصل إلى عدة آلاف من اليورو. رجال الاطفاء كانوا قادرين على الفورإطفاء الحريق دون أن تمتد إلى المبنى. كما يتضح من الصورة ، كان بسبب إستخدام جزء من مثبتات الهيكلية من مواد بلاستيكية. عادةً ما تكون هذه االمواد البلاستيكية قابلة للاشتعال (الفئة E حسب.( EN13501- لذا فعند عند اختيار أنظمة التثبيت أو حاملات الكابلات، خاصة للأنظمة المثبتة على السقف ، يجب الانتباه إلى احتمالية الاشتعال وانتشار الحريق في حالة استخدام البلاستيك.

حادثة حريق في نورديرني

 حادثة حريق في نورديرني

في أغسطس 2013 ، اندلع حريق في مستودع. انتشر الحريق بسرعة ، وانهار هيكل السقف والنظام الكهروضوئي بأكمله ، والضرربلغ عدة ملايين من اليورو.

توضح هذه الأمثلة السيناريوهات التي يجب تمييزها بشكل أساسي بين حوادث الحريق في المباني ذات التركيبات الكهروضوئية: من ناحية ، مصدر الحريق في نظام الطاقة الكهروضوئية نفسه ، ومن ناحية أخرى ، فإن “النيران الجانبية” في نظام الطاقة الكهروضوئية الناتجة عن مصدر خارجي (كحريق في المبنى )

تحليلات الأضرار الإحصائية


تم إجراء مزيد من التحليل لما يقرب من 210 حادثة ضرر مع وجود أسباب داخل نظام الطاقة الكهروضوئية. الجدول يقسم هذه الحالات حسب مستوى الضرر. يوضح الشكل هذه الأرقام.

تلف المكونات59
تلف النظام الكهروضوئي75
تلف المبنى67
احتراق المبنى12
تحليل تلف محطات الطاقة الشمسية الأحصائي

تم تحليل هذه الحالات بشكل أكبر ، اعتمادًا على المعلومات المتاحة. على الرغم من الشكوك حول التطور الدقيق للضرر في الحالات بصورة فردية ، ولكن إجمالاً مجموع الحالات أتاح أرضية صلبة لإستخلاص الاستنتاجات. وكانت الجوانب التالية ذات أهمية:
• سبب الخطأ
• المكون المسبب للحريق
• عمر النظام
• نوع النظام
• شدة الضرر ، التأثير على البيئة المحيطة


تأثير نوع النظام على معدل تردد التلف


يوضح الرسم البياني التالي عدد المرات التي تتعرض فيها أنواع الأنظمة المختلفة للضرر..

تأثير نوع النظام على معدل تردد التلف

مسببات الأعطال

يوضح الشكل توزيع أسباب الضرر لـ 103 من الحالات ، وبمقابلتها من الأعداد. تسود نسب أخطاء التخطيط و التثبيت والعوامل الخارجية علي الحالات الناتجة من عيوب المنتج بشكل كبير وهذا يدعم أهمية كفاءة الشركة المركبة للنظام الكهروضوئي.

مسببات الأعطال في محطات الطاقة الشمسية

“عيوب المنتج”

تتعلق عيوب الصناعة في المنتج يشكل خاص في الألوح الشمسية والعواكس ( الأنفرتر). وذلك في الماضي (منذ 10سنوات تقريبا) ، حيث أن العديد من الشركات المصنعة للألواح كان عندهم عيوب في تصنيح الألواح وتم إستدعاء وتغيير هذه الألواح وأيضاً حدث هذا مع شركات تصنيع العواكس الكهروضوئية ومع التطور في الصناعة وإتساع حجم التركيبات تم معالجة أغلب تلك الحالات ووصلت التكنولوجيا إلي حالة من النضج في الأداء.

“أخطاء التخطيط”

تتعلق “أخطاء التخطيط” من ناحية بالتصميم الميكانيكي مع وجود أخطاء مثل:
• حشر الوحدات معًا ، مما يتسبب في كسرها واشتعال الأقواس الكهربائية
• تلف وحدة خروج الكابلات من ظهر اللوح الخلفي نتيجة تأثرة من أنواع القوي الواقعة علية مما يتلف الصناديق ويؤدى إلى أقواس كهربائية
• التثبيت غير المحمي للوحات تجميع السلاسل وتثبيت الأنفرتر في الهواء الطلق متعرضين للإجهاد الناتج عن درجات الحرارة والتكثيف والذي يأدى إلى حرائق في هذه المكونات
• فقد جدران الحماية عند مد خطوط التيار المستمر إلى المبنى وعدم عزل مسارته ، بحيث يمكن حدوث حريق بشكل مباشر في المبني.
• وغيرها من أسباب

يحتوي التخطيط الكهربائي أيضًا على عيوب عديدة ، مثل
• عواكس غير مناسبة للتثبيت في الهواء الطلق
• عواكس غير مناسبة لظروف التركيب(تشميس مباشر ، غازات أكالة)
• الكابلات والخطوط صغيرة الحجم
• مفتاح رئيسي DC صغير الحجم
• أنواع خاطئة من الفيوزات في نهاية التيار المستمر
• إهمال الفقد/التحفيز الحراري من حسابات الفيوزات
• احتكاك كابلات التيار المستمر بالحواف المعدنية
• التوسع اللاحق لمنظومة الطاقة الكهروضوئية دون التحقق من سعة تحميل التشغيل
• وغيرها من أسباب

يمكن أن يكون لأخطاء التخطيط تأثير كبير على العواقب المحتملة للحريق. فمثلاً إذا كان العاكس معلقًا على جدار خرساني ، يمكن أن يتسبب القوس الكهربائي عند توصيل التيار المستمر في ظهور علامة السخام فقط. أما اذا كانت معلقة علي قاعدة خشبية ، يمكن أن تشتعل النيران في المبنى. محيط العاكس له نفس التأثير الكبير. فمثلاً إذا سقطت مادة محترقة على أرضية حجرية ، فلن يحدث شيء ، ولكن إذا وقع في مخزن تبن، فقد ينشب حريق كبير.

“عيوب التثبيت”

“عيوب التثبيت” هي أكثر أسباب الأعطال شيوعًا. قد ترجع هذه العيوب إلى
ظروف التثبيت الصعبة . ولكن بعض هذه العيوب فادحة ، ومع ذلك ، يجب افتراض عدم كفاية الخبرة من جانب القائمين بالتركيب.
فيما يلي قائمة بالعيوب التي تسببت في نشوب حرائق:
• موصل التيار المستمر ضعيف التوصيل
• نظم التثبيت المعدنية ضعيفة وغير قابة لتحمل الظروف الجوية أو الرياح
• التوصيل ضعيف (أو غير موصل بنهايات كابلات على الإطلاق)
• لم يتم ربط مسمار المفاتيح جيداً
• عزل غير كافٍ للخطوط مع إحكام عزل الموصل
• صنعة غير لائقة لتوصيلات حوامل الكابلات
• لا يوجد تخفيف للضغط أو الشد في الكابلات (يؤدي إلى إجهاد ميكانيكي على الأطراف)
• وغيرها

“العوامل الخارجية”

“العوامل الخارجية” هي في المقام الأول عضات الحيوانات ، وتدخل فنيين خارجيين في المنظومة أو ضرب كابل التيار المستمر المغطاة بمسمار طويل جدًا.

” أعرف أماكن الحفر لتجنبها ” لذا سنأتي في مقالات قادمة علي تفاصيل فنية أكثر علي هذا التقرير لما فيه من أهمية، حتي يتسني لكل مركب أو صاحب محطة طاقة شمسية أن يضمن بعد إرادة الله إستدامة محطته الكهروضوئية المركبة.


wael4

الكاتب: م. وائل مدكور

المصدر معهد فراونهوفر


Share This