太陽エネルギーインバーターは火災の危険がありますか? 一言で

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SMA Sunny Boy インバータ [画像出典: Peter Leth、Flickr]

残念ながら、デメリットを強調するような話をセンセーショナルに取り上げて喜ぶ人も一定数おり、再生可能エネルギー、特に風力や太陽光の導入を「愚かだ」とさえ言う批評家もいます。 長年にわたり人気のトピックは、屋根上のソーラーパネルに付属し、太陽光からの直流 (DC) を家庭で使用する交流 (AC) に変換する太陽光発電インバーターが火災になるという考えです。危険。

しかし、これは必ずしも真実なのでしょうか? そして、そのような事件はどのくらい頻繁に起こるのでしょうか?

英国王立建築家協会 (RIBA) の一部である RIBA エンタープライズの取引窓口である NBS によると、インバーターを含む太陽光発電アレイからの火災のリスクが他の電気に関連する火災のリスクよりも大きいと考える理由はありません。装置。 実際、電気システムのテストを専門とする企業 BRE Global によると、英国では過去 2 年間に太陽光発電システムの欠陥が原因で発生した火災は 8 件のみです。 ドイツの調査によると、130万件の設置のうち、太陽光発電システムが原因と考えられる火災事故はわずか75件のみでした。

しかし、さまざまな理由から、電気システムは世界中の家庭でますます一般的になってきており、その増加に伴い火災の危険も増加しています。

[画像出典: Google 画像]

では、太陽光発電システムにはどのようなリスクがあるのでしょうか?

すでに述べたように、太陽光発電システムは直流 (DC) を生成するため、太陽電池アレイの一部をオフにすることはできません。 DC 設備には継続的な電流が流れるため、通常の AC 設備よりも多くのリスクが増加します。 たとえば、感電死の危険性に関して言えば、DC 電流は人間の筋肉を継続的に収縮させますが、AC 電流は交互に流れるため、電流を遮断する機会があり、感電死の被害者は解放されます。

一般的な家庭用太陽光発電アレイの定格は、太陽電池パネル アレイによって生成される電力の測定値である 2 ～ 4 キロワット ピーク (kWp) ですが、より大型の商用太陽光発電アレイは、非常に大規模な場合は 2 ～ 4 kWp から最大 1000 kWp の範囲になります。屋上システム。 利用可能な適切な場所にますます大規模な地上設置型太陽光発電所が建設されるにつれて、この数字は増加しています。

家庭用ソーラー パネル アレイは、建物の屋根に固定または組み込まれた PV パネル自体、多数の DC ケーブル、コネクタ、ジャンクション ボックス (これらはインバータに電力を供給します)、インバータ (電力を変換するもの) で構成されます。 DC 電源から AC）、PV アレイをインバータから絶縁するために使用される DC 絶縁スイッチ、AC 出力を建物の電源に伝送する AC ケーブル、および主 AC 電源への接続。

英国のテラスハウスの屋根にソーラーパネルアレイを取り付ける設置業者 [画像出典: Ben Dalton、Flickr]

インバーターには、設置されているアレイのタイプに応じて、ストリング インバーター、セントラル インバーター、マイクロ インバーターの 3 つの具体的なタイプがあります。 英国で使用されているインバータの大部分はストリング インバータ タイプですが、マイクロ インバータの人気が高まっています。 このタイプのインバーターは通常、屋根自体に取り付けられ、各ソーラーパネルの下に 1 つずつ取り付けられます。 これにより、DC ケーブルの長さが短縮され、アークの発生の可能性がある高い DC 電圧が回避されます。 このようなアークは導体間の空隙によって発生し、火災の原因となる火花を発生させます。 このようなギャップが発生する通常の原因は、製造上の不備、設置者のミス、コネクタの老朽化または劣化です。

太陽光発電システムの設置は、マイクロジェネレーション認証スキーム (MCS) によって設定された規制および製造ガイダンスによって管理されます。 BS EN 61730-1、BS EN 61215、BS EN 61646、MCS 0065 など、太陽光発電システムに適用される英国規格も多数あります。これらの規格では、安全性を保証する証明書が発行される前に、機器をテストおよび評価する必要があります。 。 スタッフのトレーニング、資材、設置手順についても説明します。 屋上太陽光発電システムは、DD CEN/TS 1187 テスト 4 や BS 476-3 などの耐火試験を受ける必要があります。これは、火災が屋根を介して建物間に延焼しないことを保証することを目的としています。

太陽光発電アレイに関連した火災はまれですが、ストリングまたはセントラルインバータが取り付けられたアレイには高電圧の DC が流れるため、通常、アレイと DC 絶縁スイッチの間の電気回路を完全に絶縁することは不可能です。 PV モジュールは電流制限デバイスでもあり、短絡状態ではヒューズが動作する可能性は低いことを意味します。 これにより、システムの障害が検出されないままになる可能性があります。 ただし、ほとんどの状況では、火災や感電死の危険を可能な限り最小限にするには、適切なシステム設計、製品の選択、および設置手順で十分です。 これは、火災を引き起こしたシステムが正しく設置されていないか、誤って指定されたコンポーネントや欠陥のあるコンポーネントが組み込まれている可能性が高いことを意味します。 たとえば、一部のレポートでは、AC アイソレータ スイッチが DC 回路で使用され、その結果スイッチ接続具内に熱が蓄積することが示されています。 インバータの故障や DC スイッチの故障、またはアイソレータ スイッチがまったく存在しないことが原因で火災が発生した例もあります。 DC 回路のスイッチングまたは接続障害は、高温アークまたは高抵抗障害を引き起こし、火災を引き起こす可能性があります。 さらに、DC アークは消すのが難しく、消防隊員に危険をもたらす可能性があります。

インバータは、停電や火災など建物への AC 供給が停止した場合に完全にシャットダウンするように設計されています。 ただし、このような状況でも、アレイから DC アイソレータまでの DC 回路は動作したままになります。

太陽光発電システムに関連するもう 1 つの潜在的な火災リスクには、それが収容されている建物で電力が必要でない場合に、アレイから電力網へのエネルギーの供給が含まれます。 複数の分散型エネルギー システムで同じプロセスが進行している特定の時間にこれが発生すると、グリッド内で電圧変動が発生する可能性があります。 このような変動は、テレビなどの家庭用電気機器の火災を引き起こすことが知られています。

インバータ自体は建物の最上階や屋上に設置されることが多いです。 ほとんどの状況では、交換が必要になるまで 5 ～ 10 年間使用できます。 このサービス期間は、設置時に発行される保証にも反映されます (人気の SMA Sunny Boy インバーターには 7 年間の保証が付いています)。 屋根スペースにインバータを設置する場合の問題は、夏の天候では屋根スペースが高温になる傾向があり、その結果、インバータが過熱する可能性があることです。 このため、インバーターには温度を制御するためのファンが内蔵されていますが、通常はインバーターを 2 階の部屋またはその他のスペース (理想的には冗長な内蔵戸棚など、あるいはガレージ内など) に設置することをお勧めします。 ）。

もう 1 つの潜在的な安全策は、アーク障害検出器と遮断器を設置することで、アークが検出されたときに火災が発生する前にシステムをシャットダウンします。 米国のカリフォルニア州は現在、これらのシステムを太陽光発電アレイに設置することを必須要件とし、SMA はすでにそのようなデバイスをインバーターに直接取り付け始めています。

コストの点では、これは太陽光発電システムの全体コストに最大 100 ドル (70 ポンド) も追加される可能性がありますが、安全性の観点からは、火災が引き起こす可能性のある損害の大きさを考慮すると、おそらくそれだけの価値があります。 さらに、太陽光発電のコストは常に低下しており、実際にすでに大きな問題になっているとしても、すぐに大きな問題ではなくなることを意味します。

したがって、次に、インバーターの故障が原因で火災が発生したというメディアの記事を読んで、自分の太陽光発電システムがどの程度安全なのか疑問に思い始めたとしても、心配する必要はありません。なぜなら、お使いのシステムが高品質のシステムによって設置された高品質のアレイであれば、心配する必要はありません。インストーラーの場合は、ほとんど心配する必要がない可能性があります。