Regelmatig lezen we alarmerende artikelen in de krant: ‘Zonnepanelen zijn oorzaak van brand’. Dat is nu al de zoveelste keer en voor de bewoners van de betreffende woning natuurlijk vreselijk nieuws! Hoe komt het dat er brand ontstaat in zonnepanelen-installaties? Met de ervaring die wij in de afgelopen jaren hebben met het keuren van PV systemen, gaan we in dit artikel de meest voorkomende oorzaken en de oplossing uiteen te zetten.
Zonnepanelen bemoeilijken het bestrijden van de brand. Bron foto: HV Zeeland
Zonnepanelen
Een zonnepaneel bestaat uit glas, silicium en aluminium. Dit is niet het ideale materiaal om de open haard mee aan te maken. Ze zullen hooguit smelten als je er een goed vuurtje onder stookt.
Wel kunnen er zogenaamde cracks in een paneel zitten. Dit zijn kleine beschadigingen in het paneel, welke veroorzaakt kunnen zijn door het niet deskundig installeren van het paneel, transportschade, hagel of wellicht een productiefout.
De omvormer
De omvormer is een elektronisch apparaat, vergelijkbaar met een TV of wasmachine. Deze bevat printplaten met elektronische componenten die bij defecten of overbelasting in brand zouden kunnen vliegen. Theoretisch zit hier dus een risico, maar niet veel hoger dan je overige huishoudapparaten.
Gelukkig hebben de meeste omvormers een volledig metalen behuizing. Een eventuele brand zal dus niet verder komen dan de binnenkant van de omvormer. Hetzelfde geldt voor optimizers en micro-omvormers. Deze zijn luchtdicht en zonder zuurstof is brand onmogelijk.
De omvormer is dus alleen een potentieel risico als deze een kunststof behuizing heeft. Het grootste gevaar bevindt zich echter niet in de omvormer maar aan de buitenkant: de aansluitingen voor solar-kabels. Hierover straks meer.
Warmteontwikkeling op het dak
Zonnepanelen worden warm, heel warm. Zonnepanelen kunnen wel 70 graden Celsius worden. Dat is warm, maar natuurlijk bij lange na niet warm genoeg om te ontbranden of onderliggende dakbedekking te doen ontbranden. Voor zogenaamde in-dak systemen geldt hetzelfde. Temperatuur van de panelen en de onderliggende dakbedekking kan bij deze montagemethode oplopen tot wel 80 graden Celsius. Ook dit is bij lange na niet voldoende om brand te veroorzaken.
Waar zit het grootste risico op brand?
Het hele probleem van brandgevaar is terug te voeren op het kleinste en meest goedkope onderdeel van het systeem: de stekkertjes en bekabeling die de panelen op het dak met elkaar verbinden. Dit zijn de zogenaamde MC4 connectoren.
Het probleem is dat zonnepanelen gelijkstroom produceren, tot wel 1000 Volt. Als gelijkstroom eenmaal in beweging is door de kabels, laat deze zich niet makkelijk meer stoppen. Wanneer je de kring verbreekt, springen de elektronen gewoon door de lucht en veroorzaken daar een soort mini-bliksem; een vlamboog. De temperatuur van de vlamboog kan zo hoog oplopen dat alle omliggende brandbare materialen vlam vatten.
Bedenk dat de bekabeling te vaak gewoon los op het dak ligt. Door wind, temperatuur gaan de kabels schuren, waarbij de isolatie ernstig wordt beschadigd. Er is dan ook een reëel risico op zo’n vlamboog! Zaak is dus, dat deze bekabeling netjes en deugdelijk wordt vastgezet. Kabels langs scherpe randen van de profielen, dakpan of een dak doorvoer is not done.
Om een idee te geven, wat er gebeurt als we te maken hebben met een vlamboog, laten we hier in onderstaande video zien. Dit is een volle kortsluiting van 6 panelen, een hoeveelheid panelen die we op de meeste huizen zien. Bedenk goed, wat er gebeurt bij meer panelen…
De MC4 stekker
De MC4 stekker is eigenlijk een prima stekker die ontworpen is voor de toepassing waarvoor hij gebruikt wordt; zonnepanelen met elkaar verbinden.
Er zijn twee bekende problemen met de MC4 stekker:
Ten eerste zijn niet alle MC4 stekkers exact hetzelfde. Verbind je een plus van het ene merk aan de min van het andere merk, dan kan er een slecht contact ontstaan. Wij verbinden altijd alleen maar stekkers van hetzelfde merk aan elkaar!
Het tweede probleem is dat niet iedere installateur de stekkers op de juiste manier monteert. Bij onjuiste montage ontstaat er bij de stekker een te hoge weerstand. Door de weerstand wordt het metaal in de stekker zo heet dat deze begint te smelten en de kring verbroken wordt. De elektronen blijven doorlopen en zo ontstaat binnen in de stekker een vlamboog, welke omliggende materialen laat ontbranden.
Deze MC4 stekkers worden ook gebruikt om de omvormer aan te sluiten, met hetzelfde risico op een vlamboog bij je de omvormer binnenshuis met alle gevolgen van dien.
We demonstreren hieronder in een kort filmpje wat er gebeurt bij een slecht contact. Wederom deden wij dit met 6 zonnepanelen. Je kan je weer voorstellen dat de verwoestende werking met meer zonnepanelen op goede zonnige dag vele malen groter is. De brand begint met een slecht contact dat begint te spetteren en naarmate er meer materiaal wegsmelt wordt de vlamboog steeds groter.
Het verschil wordt gemaakt door de installateur
Wij merken, dat veel consumenten graag kiezen voor de goedkoopste offerte. Veel mensen, waaronder helaas ook (zeer) onervaren installateurs, onderschatten de spanning en het vermogen van zonnepanelen. De gemiddelde zonnestroom installatie op een Nederlands huis bestaat uit zes panelen, welke samen een voltage opwekken van bijna 400 Volt en een vermogen van 1800 Watt. Bij deze spanning en vermogen moet iedere verbinding niet goed zijn maar perfect, er dient ook zeker aandacht besteed te worden aan de bekabeling.
Elektromakers vermijdt ieder risico en leggen de MC4 connectoren niet in de buurt van brandbare materialen zoals onder de dakpannen waar ze dichtbij de brandbare isolatie zitten. Wij zetten alle bekabeling deugdelijk vast, en beschermen de kabel. Wij kiezen nooit voor de makkelijkste en snelste manier van installeren, maar wel voor de uiterst veilige.
Uiteraard krijgt je bij oplevering van een door ons aangelegd systeem een certificaat, die je aan je (brand) verzekeraar kunt sturen, als bewijs dat alles conform de geldende eisen is gemonteerd.
Hoe zit het dan met optimizers?
Optimizers zijn niet het wondermiddel dat je hier uit de brand helpt. Ook optimizers zitten in een kring (string) waar de volledige spanning en vermogen van de hele set door dezelfde pluggen loopt. Het gevaar is dus precies even groot als in een systeem zonder optimizers. Wel is het zo, dat de door onze toegepaste omvormers, een zogenaamde vlamboogdetectie hebben. Zodra die iets meten, schakelen ze het systeem uit.
Omvormers die dat niet hebben, zullen de panelen bij afschakeling van de omvormer nog gewoon hun spanning produceren. Dit is een heel bekend en zeer groot risico bij een mogelijke woningbrand. Vaak wordt de groepenkast uitgezet, maar op het dak blijven de zonnepanelen een zeer gevaarlijke spanning afgeven, waarbij het bestrijden van een brand enorm wordt bemoeilijkt en bovendien erg gevaarlijk is voor de hulpdiensten.
Conclusie
Conclusie van ons onderzoek is dat zonnepanelen brandgevaarlijk zijn, als ze niet deugdelijk worden gemonteerd. Veel bedrijven willen zo snel als mogelijk jouw panelen op het dak hebben, zodat dat marge verhogend werkt. Ze besteden vaak geen aandacht aan de manier van aanleggen, en dan met name in die factoren die een potentieel brandrisico vormen.
Je wilt toch ook over ettelijke jaren nog veilig gebruik kunnen maken van je zonnepanelen?
Het echte probleem ligt in de onervarenheid en onwetendheid van de installateur. Wie (veel) minder risico op brand in zijn zonnepanelen-installatie wilt lopen, laat deze aansluiten door ervaren en goed opgeleide installateurs. Elektromakers is gecertificeerd en erkend door InstallQ.
Benieuwd hoe wij brand voorkomen bij zonnepanelen?