Το ρεκόρ βροχόπτωσης από την κακοκαιρία Byron αλλά και οι καταστροφικές πλημμύρες που έφερε η καταιγίδα Daniel το 2023, φέρνουν στο φως τους κινδύνους που αντιμετωπίζουν οι εγκαταστάσεις φωτοβολταϊκών πάρκων που βρέθηκαν εκτεθειμένες σε φυσικές καταστροφές με τεράστιες συνέπειες για τους παραγωγούς.

Πώς επηρεάζονται τα φωτοβολταϊκά από ακραίες καιρικές συνθήκες

Η μελέτη με τίτλο «Solar PV systems under weather extremes: Case studies, classification, vulnerability assessment, and adaptation pathways» δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Energy Reports ταξινομεί τις επιπτώσεις σε τέσσερις κύριες κατηγορίες:

  • Πλημμύρες και έντονες βροχοπτώσεις: Οδηγούν σε διάβρωση εδάφους, βύθιση βάσεων, είσοδο νερού σε ηλεκτρικά μέρη, βραχυκυκλώματα και μακροχρόνιες διακοπές λειτουργίας. Ακόμη και τα πλωτά συστήματα μπορεί να υποστούν ζημιές μέσω αποκολλήσεων ή αστάθειας της υποδομής
  • Κυκλώνες και ισχυροί άνεμοι: Προκαλούν σημαντικές ζημιές στις βάσεις στήριξης, αποκολλήσεις, θραύση πάνελ και αστοχίες ηλεκτρολογικών συστημάτων.
  • Καύσωνες: Αυξάνουν την θερμική καταπόνηση των κυψελών, μειώνουν την απόδοση, επιταχύνουν τη γήρανση υλικών και μπορεί να οδηγήσουν σε υπερθέρμανση inverters ή ακόμη και thermal runaway σε ακραίες περιπτώσεις
  • Χιόνι & πάγος: Η συσσώρευση χιονιού προκαλεί σκίαση, απώλειες απόδοσης, αυξημένα φορτία στη στήριξη και κινδύνους εισροής νερού. Ο πάγος μπορεί να προκαλέσει μηχανικές καταπονήσεις ή ζημιές από ολίσθηση/πτώση παγομαζών

Η τεχνολογία στην υπηρεσία της ανθεκτικότητας

Σύμφωνα με τη μελέτη για την αντιμετώπιση των φαινομένων αυτών απαιτούνται:

  • Ανθεκτικά συστήματα στήριξης: Περιλαμβάνουν αντι-ανεμικές βάσεις, συστήματα ανθεκτικά στη διάβρωση, modular υποδομές, καθώς και έξυπνες βάσεις με αισθητήρες και IoT παρακολούθηση. Τέτοιες λύσεις μειώνουν τον κίνδυνο μηχανικής αστοχίας σε συνθήκες κυκλώνα ή χιονόπτωσης.
  • Υλικά υψηλής αντοχής: Η χρήση ανθεκτικών σε UV ακτινοβολία και υψηλές θερμοκρασίες υλικών, anti-reflective coatings, υδροφοβικών επιφανειών και ανθεκτικών encapsulants μειώνει τη φθορά και αυξάνει τη διάρκεια ζωής των πάνελ σε ακραίες θερμοκρασιακές ή περιβαλλοντικές συνθήκες .
  • Αντιπλημμυρικές διαμορφώσεις: Στις λύσεις συμπεριλαμβάνονται υπερυψωμένες βάσεις, αδιάβροχες ηλεκτρολογικές μονάδες, βελτιστοποιημένη αποστράγγιση, καθώς και εξελιγμένα πλωτά συστήματα (floatovoltaics), που μειώνουν τη ζημιά από πλημμύρες
  • Συστήματα θερμικής διαχείρισης: Χρήση PCM (Phase Change Materials), ενισχυμένων heat sinks, θερμομονωτικών υλικών και ενεργητικής ψύξης βελτιώνουν τη λειτουργία σε καύσωνες και επιβραδύνουν τη θερμική γήρανση των κυψελών.

Εντούτοις, η μελέτη τονίζει πως χρειάζεται παράλληλα ορθή λειτουργική διαχείριση με τακτική συντήρηση και επιθεώρηση, σχέδια έκτακτης ανάγκης και ανάκαμψης και σύνδεση με έξυπνα δίκτυα καθώς και ένα ισχυρό ρυθμιστικό πλαίσιο που θα παρέχει οικονομικά κίνητρα για ανθεκτικές επενδύσεις και σχετικές πιστοποιήσεις, κανόνες ενσωμάτωσης σε έξυπνα δίκτια, σχέδια έκτακτης ανάγκης για την προστασία PV σε περιόδους ακραίων φαινομένων και για γρήγορη αποκατάσταση μετά από καταστροφές στο πλαίσιο ενός μακροχρόνιου ενεργειακού σχεδιασμού.

Ελληνικό case study

Μελέτη της EXERGIA  που δημοσιεύθηκε στο In Focus Special Edition του οργανισμού Hellenic Association for Energy Economics φωτίζει το πρόβλημα αξιολογώντας τους κινδύνους για ένα υποθετικό case study φωτοβολταϊκό πάρκο στη βόρεια Πελοπόννησο. Στα αποτελέσματά τους, οι ερευνητές εντοπίζουν ότι ενώ σε ένα «κανονικό» σενάριο βροχόπτωσης το νερό φτάνει τα 0,6 μέτρα, σε ακραίες καταστάσεις όπως η καταιγίδα Daniel, η στάθμη μπορεί να ξεπεράσει το 1,6 μέτρο, με γειτονικές περιοχές να βυθίζονται σε πέντε μέτρα νερού.

Παράλληλα, ο κίνδυνος πυρκαγιάς που σήμερα χαρακτηρίζεται από «χαμηλός» έως «σημαντικός» εκτιμάται ότι θα αυξηθεί αισθητά μέχρι το 2060, θέτοντας σε κίνδυνο την αξιοπιστία και τη βιωσιμότητα των πάρκων.

Στο πλαίσιο αυτό προτείνουν συγκεκριμένα και πρακτικά μέτρα:

  • αυξημένες αποστάσεις μεταξύ των πάνελ,
  • χρήση πυράντοχων υλικών,
  • συστήματα αυτόματης πυρόσβεσης,
  • ανύψωση των βάσεων των πάνελ για να αντιμετωπιστούν πλημμυρικά φαινόμενα,
  • μεταφορά των πιο ευάλωτων τμημάτων σε ασφαλέστερες ζώνες.

Η αποψίλωση ως καθοριστικό μέτρο προστασίας

Από την πλευρά της αγοράς, ο Δρ. Σπύρος Λουμάκης, Πρόεδρος του ΣΠΕΦ (Σύνδεσμος Παραγωγών Ενέργειας από Φωτοβολταϊκά), υιοθετεί μια πιο μετριοπαθή προσέγγιση σχετικά με τα μέτρα προστασίας των φωτοβολταϊκών πάρκων από πυρκαγιές.

Όπως επισημαίνει, η ιδέα να αυξηθεί σημαντικά το ύψος των βάσεων των πάνελ, ώστε να τα προστατεύσει από την φωτιά ή τις πλημμύρες, δεν είναι απλά ένα τεχνικό ζήτημα, αλλά συνδέεται άμεσα με το κόστος κατασκευής και τις τεχνικές προδιαγραφές που πρέπει να τηρηθούν.

«Δεν μπορούμε να ανεβάσουμε τις βάσεις πάνω από τα 2 με 2,2 μέτρα», εξηγεί, γιατί αυτό δημιουργεί μεγάλες επιπλέον δαπάνες και τεχνικές δυσκολίες, ενώ δεν είναι πρακτικά εφικτό για τις περισσότερες εγκαταστάσεις.

Όσον αφορά στις αποστάσεις μεταξύ των πάνελ, ο κ. Λουμάκης τονίζει ότι δεν παίζουν τόσο μεγάλο ρόλο στην πρόληψη της φωτιάς όσο έχει συχνά υποστηριχθεί. «Η φωτιά μπορεί να πιάσει από κάτω και να εξαπλωθεί ανεξάρτητα από τις αποστάσεις μεταξύ των πάνελ», διευκρινίζει. Συνεπώς, η λύση δεν βρίσκεται μόνο στο πώς τοποθετούνται τα πάνελ στον χώρο, αλλά στο πώς διαχειριζόμαστε το περιβάλλον γύρω από τα πάρκα.

Και εδώ έρχεται η σημασία της αποψίλωσης, που σύμφωνα με τον ίδιο αποτελεί το πιο κρίσιμο μέτρο πυρασφάλειας. Η συστηματική αφαίρεση της ξηρής βλάστησης γύρω από τα φωτοβολταϊκά πάρκα, τουλάχιστον 4-5 φορές το χρόνο, είναι απαραίτητη για την πρόληψη και τον περιορισμό των πυρκαγιών. Ιδιαίτερα κρίσιμη είναι αυτή η διαδικασία την περίοδο υψηλού κινδύνου, δηλαδή από τον Μάρτιο έως τον Νοέμβριο, όταν οι συνθήκες ευνοούν την εκδήλωση και εξάπλωση φωτιάς.

Ο κ. Λουμάκης τονίζει πως η αποψίλωση είναι ένα οικονομικά πιο ρεαλιστικό και τεχνικά εφαρμόσιμο μέτρο, που παράλληλα έχει άμεσα οφέλη στην ασφάλεια των πάρκων ενώ υπογραμμίζει την ανάγκη για τακτική συντήρηση και εποπτεία, ώστε να διασφαλιστεί η διαρκής προστασία των εγκαταστάσεων.

Σημειώνει, δε, πως οι αποστάσεις καθορίζονται για λόγους σκίασης και απόδοσης, και η διασπορά των πάνελ δεν αποτελεί λύση για την αποτροπή πυρκαγιάς, αντίθετα αυξάνει το κόστος και τις ανάγκες για αποψίλωση.

Πώς καίγονται τα φωτοβολταϊκά

Μια διεθνής ερευνητική ομάδα από το RISE Fire Research AS, το FRIC και το Δανέζικο Ινστιτούτο Τεχνολογίας Πυρασφάλειας (DBI) μελέτησε τους κινδύνους πυρκαγιάς σε φωτοβολταϊκές προσόψεις. Η έρευνα έδειξε ότι τα πάνελ περιέχουν εύφλεκτα πολυμερή, με τον κίνδυνο ανάφλεξης να επηρεάζεται από το μέγεθος της φωτιάς, την απόσταση πάνελ–κτιρίου και το αν είναι μονής ή διπλής όψης γυαλιού.

Επιπρόσθετα, η μελέτη κατέδειξε ότι οι πράσινες προσόψεις (πάνελ με φυτά) προσφέρουν περιβαλλοντικά και αισθητικά οφέλη, αλλά χρειάζονται ειδική μέριμνα για την πυρασφάλεια.

Στο πλαίσιο της μελέτης έγιναν 35 πειράματα (25 σε πάνελ, 10 σε πράσινες προσόψεις). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τρεις παράγοντες είναι κρίσιμοι για την εξάπλωση της φωτιάς:

  • η απόσταση ανάμεσα στον τοίχο και τα πάνελ,
  • ο τύπος γυαλιού,
  • και η παρουσία εύφλεκτων υλικών στην κοιλότητα.

Διαπιστώθηκε ότι τα πάνελ με μονό γυαλί και μικρό διάκενο (~6 εκ.) είναι πιο ευάλωτα, ενώ η χρήση διπλού γυαλιού ή η αύξηση της απόστασης μειώνουν σημαντικά τον κίνδυνο και την ένταση της φωτιάς.

Διαβάστε ακόμα