V zadnjih letih smo priča razcvetu sončnih elektrarn za samooskrbo na zasebnih ter večjih industrijskih in poslovnih stavbah. Fotonapetostni paneli so kot glavni element sončnih elektrarn večinoma nameščeni na strehah, ponekod jih lahko vidimo tudi na terenu ob objektih.
KAKOVOST NAMESTITVE SONČNE ELEKTRARNE
Kakovost namestitve je eden prvih kriterijev pri postavitvi sončnih elektrarn. Ob masovnem razmahu tega vira energije v zadnjih letih in rastočem povpraševanju po njem pa si lahko predstavljamo, da strokovna usposobljenost izvajalcev in monterjev pogosto ni popolnoma sledila povpraševanju. Po neuradnih podatkih Elektrotehniške zveze Slovenije in odbora NNELI pod njihovim okriljem so od 100 pregledanih elektrarn iz elektrotehniškega vidika samo 4 ustrezne. Če k temu dodamo še statistiko, da je 50 % vzrokov za požar v stavbah pripisanih elektriki, potem je požarna problematika sončnih elektrarn več kot upravičena, pri čemer vemo, da je vzdrževanje na malih elektrarnah dostikrat zelo slabo ali pa ga sploh ni.
SONČNE ELEKTRARNE IN IZBIRA MATERIALOV NA STREHI
Kot rečeno je večina sončnih elektrarn nameščenih na objekte, fotonapetostni paneli kot njihov glavni element pa na strehe objektov (naj so to klasične poševne strešine ali pa ravne strehe večjih in tudi manjših objektov). Izhajajoč iz 23. člena Zakona o varstvu pred požarom lahko sončno elektrarno na objekt vgradimo, če s predhodno strokovno presojo dokažemo, da s tem nismo zmanjšali požarne varnosti objekta. Načeloma to lahko drži, če je streha, na katero vgrajujemo fotonapetostne panele, negorljiva in najmanj en meter okrog električnega razsmernika ni gorljivih materialov. Načeloma preprosto, vendar, kaj to pomeni v praksi?
Negorljivost strešnih konstrukcij lahko laično razumemo na več načinov. Je negorljiv samo zgornji strešni sloj? Je negorljiva konstrukcija? Ali je negorljiva izolacija? Dejstvo je, da je večina ostrešij lesenih in kot taki sami po sebi niso negorljivi. Kljub temu pa jih lahko zaščitimo, da postanejo bolj ali manj požarno odporni. Pri ravnih strehah so ostrešja največkrat negorljiva – betonska ali kovinska. To pa spet še ne pomeni, da so tudi požarno odporna, niti ne pomeni, da so negorljiva, če npr. na njih naložimo gorljiv izolacijski material.
Skratka, pomembna je celotna streha, v kateri so posamezni materiali, ki jih uporabimo, s svojimi gradbeno fizikalnimi in požarnimi lastnostmi bistveni za požarne lastnosti sestave. Kategorije, ki jih po standardih lahko preverjamo za strešne konstrukcije, so naslednje:
- Gorljivost
Ločimo negorljive (A1 in A2) in gorljive (B, C, D, E) gradbene proizvode. Negorljivi so mineralni proizvodi, kot so opeka, beton, mavčne plošče, kamena in steklena volna. Gorljivi so lahko težje gorljivi, kamor spadajo predvsem nekateri proizvodi iz lesa ali poliuretana z zadostno količino zaviralcev gorenja, ter normalno gorljivi, kot so klasični polistireni, les in lesna vlakna, celulozni kosmiči ter drugi »poli« (plastični) produkti.
- Požarna odpornost
Streho lahko testiramo tudi na njeno požarno odpornost, skladno z metodo preskušanja EN 1365-2. Določimo lahko časovno odpornost na požar, običajno celovitost (E), izolativnost (I) in nosilnost (R) po razredih 30, 60 ali 120 minut. Na splošno velja, da več kot sestava vsebuje negorljivih in masivnih gradbenih proizvodov, boljša oziroma daljša bo njena požarna odpornost.
- Odpornost na leteči ogenj
Preizkusna metoda po CEN/TS 1187 določa test, s katerim določimo odpornost strešne kritine na zunanji ogenj. Na kritino se postavi goreča košara, ki simulira ogorek, ki se lahko iz več razlogov znajde na strehi. Odpornost je izražena s klasifikacijo. Če se ogenj skladno s pogoji standarda EN 13501-5 po strehi ne razširi, govorimo o BROOF strehi, ki je tako klasificirana kot odporna na zunanji ogenj. Avtomatično se smatra, da so BROOF odporne kritine strešniki iz kamna, betona, gline ali pločevine brez zunanjih organskih plasti.
KAJ PRAVI ZAKONODAJA?
V naši nacionalni zakonodaji in tehnični smernici Požarna varnost v stavbah TSG-1-001 so določene zahteve za različne sestave in velikosti streh. Omejena je uporaba gorljivih materialov, v nekaterih primerih je zahtevana uporaba negorljivih materialov. Pomembni so predvsem toplotno izolacijski materiali, ki danes predstavljajo volumsko največji delež strešne konstrukcije ter posledično lahko pomenijo veliko požarno tveganje in obremenitev. Z vidika razvoja in širjenja požara je uporaba negorljivih materialov dovolj za doseganje varnosti.
Če moramo zagotoviti še časovno komponento požarne odpornosti, npr. 30 minut, ki nam omogoči umik ljudi in živali, potem samo negorljivost ni dovolj, ker ne vemo, koliko časa nam bo sestava, kakršna koli že je, to omogočala.
Vedno pa je smiselno, in tako je tudi predpisano, da je streha odporna na ogenj iz zunanje strani.
Že leta 2015 smo s pomočjo Slovenskega združenje za požarno varstvo (SZPV) dobili Smernico 512 o požarni varnosti sončnih elektrarn. V smernici je celostno obravnavana tema požarne varnosti iz vidika načrtovanja, vgradnje, obratovanja in vzdrževanja sončne elektrarne. Prikazanih je kar nekaj primerov dobre in slabe prakse. Pomembno so opredeljene odgovornosti, saj se marsikateri lastnik predvsem majhnih individualnih elektrarn ne zaveda, da je sam odgovoren za pripravo vse zahtevane dokumentacije, označitve elektrarne in ne nazadnje, kar je najbolj pomembno, za vzdrževanje naprave.
KDAJ SO ELEKTRARNE NA STREŠNIH KONSTRUKCIJAH POTENCIALNO NEVARNE?
Ker so strehe že tako najbolj izpostavljen in obremenjen del ovoja stavbe, jih z dodatno vgradnjo fotonapetostnih panelov naredimo še bolj delikatne. Iz požarno-varnostnega vidika v povezavi s fotovoltaičnimi sistemi so dvomljive predvsem ravne strehe z gorljivimi membranami na gorljivih izolacijskih materialih in poševna lesena ostrešja z lahkimi pločevinastimi kritinami.
KAJ SE LAHKO NAUČIMO IZ SLABIH PRAKS?
V prvem primeru gre pri ravnih strehah z gorljivim materialom za problem velike koncentracije energije, ki se lahko sprosti pri razvoju visokih temperatur. Po novem pravilniku o učinkoviti rabi energije potrebujemo na strehi med 25 in 30 cm izolacijskega materiala. Če imamo 1000 m2 veliko streho, to pomeni najmanj 250 m3 samo toplotnoizolacijskega materiala. Takšna količina gorljivega materiala lahko pomeni resno težavo. Vžig se dokaj preprosto spremeni v požar, ta se razširi po celotni strehi ter prek odprtin in prebojev na celoten objekt. Hkrati nastane še velik okolijski problem dima, požarne vode in odpadkov.
Če za izolacijo ravne strehe uporabimo negorljiv material, npr. kameno volno, ki ima poleg lastnosti negorljivosti tudi visoko požarno odpornost, potem smo v največji možni meri lokalizirali mesto vžiga, potencialni požar pa omejili zgolj na elektro tehnično opremo.
Ne glede na to, da so sintetične strešne membrane vedno gorljive, je namreč ta težava večinoma zanemarljiva, saj so debeline teh membran majhne, največkrat manj kot 2 mm, zato ne predstavljajo zadostnega potenciala za doprinos k požaru in k njegovemu širjenju. To lepo vidimo iz naslednje slike, kjer so pogoreli paneli zgolj lokalno uničili poliolifinsko strešno membrano.
V drugem potencialno problematičnem primeru poševnih lesenih ostrešij z lahkimi kovinskimi kritinami gre za problem možnega preboja temperature zaradi majhne akumulativne sposobnosti pločevinaste kritine in vžig lesenega ostrešja pod kritino. Vžiga torej nismo zadržali na zunanji strani, kot je bilo predvideno. Odvisno od sekundarne kritine in toplotne izolacije je vprašanje, kako daleč se bo takšen vžig razvil. Če imamo spodaj zračni kanal in zgolj sekundarno strešno folijo na deskah, je težava preprostega širjenja ognja in razvoja v požar očitna. V zračnem kanalu se namreč učinek širjenja ognja potencira skladno z intenzivnostjo prezračevanja. Podobno je s poliuretansko izolacijo prek nosilnega lesenega ostrešja. Proizvajalci sicer trdijo, da je kljub najslabši požarni klasifikaciji (E) poliuretan požarno manj problematičen od npr. polistirena, kar drži, nikakor pa ne drži, da je negorljiv ali požarno odporen, zato imamo v tem kontekstu zopet lahko veliko težavo.
Pravzaprav edina, vsekakor pa logična in racionalna rešitev opisane težave, je vgradnja masivne negorljive izolacije prek lesenega ostrešja. Poznamo rešitev s ploščami iz kamene volne visoke gostote (Termotop), ki dosegajo najvišji razred negorljivosti A1 in imajo tališče nad 1000 °C. Tako bomo požar z največjo verjetnostjo omejili zgolj na zunanje lesene letve in elemente elektrarne.
Kljub obstoječim smernicam in ne malo izkušnjam ostaja na področju sončnih elektrarn precej izzivov. Tako iz zakonodajnega kot iz praktičnega vidika. Še vedno gre za novo področje, saj se tehnika zelo hitro razvija in o dolgoletnih izkušnjah preprosto ne moremo govoriti. Da bomo lahko sledili razvoju dogodkov in zagotovili varnost objektov, lahko v prihodnosti vsekakor pričakujemo tudi spremembe na zakonodajni strani.
Verjetno največja neznanka je ravno vzdrževanje in obstojnost elementov. Če elektrarna ob zagonu deluje brez posebnosti, še vedno ostane vprašanje, kako bo delovala čez pet ali deset let. Predvidena življenjska doba je namreč najmanj 25 let. V tem obdobju bo neposredno izpostavljena visokim temperaturnim nihanjem, vetru, toči, glodavcem, ptičem in drugim možnim agresivnim vplivom na elektro komponente. Možnost za napake ali poškodbe se torej z leti povečuje in posledično se povečuje tudi tveganje za nastanek že omenjenih fenomenov električnega obloka, kratkega stika ali pregrevanja, ki lahko vodijo do vžiga komponent.
Veliko strokovnjakov danes meni, da je zelo modro, če že ni zahtevano, da je tudi izolacija strešne konstrukcije negorljiva.
Izhajajoč iz požarnega trikotnika je torej najbolj smiselno, da v največji možni meri umaknemo gorljivo snov. Kakorkoli se bo razvijala zakonodajna stran opisane tematike in karkoli bodo dognala nadaljnja preizkušanja, vedno bodo negorljive sestave ostale negorljive in vedno bodo imele najmanjši vpliv na razvoj požara in njegove posledice.
Z vsem napisanim smo tudi odgovorili na vprašanje, ki smo si ga zastavili v naslovu: z uporabo negorljivih materialov v strešni konstrukciji, tudi negorljivih izolacij, lahko bistveno zmanjšamo tveganje velikih požarov na sončnih elektrarnah.
Primož Bernard, dipl. inž. str. (član UO SZPV)
Več: Knauf Insulation Slovenija
Sponzorirana vsebina
