Innovatieve oplossingen uit de literatuur
Woongebouwen De Willem en De Zwijger, Best (Woonstichting ‘thuis, © NBArchitecten, BAM Wonen). Tegen de gevels van de gebouwen met 49 ‘nul-op-de-meter’-huurwoningen zijn matzwarte, dunne film-PV-panelen in RVS-profielen bevestigd.
Een belangrijke stap naar het verkleinen van de kans op het ontstaan en de uitbreiding van brand, is het verminderen van de kans op elektrische problemen in het PV-systeem. Actuele brandveiligheidsliteratuur brengt hiervoor diverse vernieuwende oplossingen over het voetlicht.
Zo zorgen bypass diodes ervoor dat de stroom door kan blijven lopen als een zonnecel, als gevolg van bijvoorbeeld schaduw, de stroom blokkeert4). Geavanceerde foutmelding-systemen (waarin onder meer kunstmatige intelligentie wordt ingezet) kunnen tijdig vlambogen registreren.
Een groot nadeel van beide toepassingen is de toename in kosten en complexiteit van het systeem. Een grote stap richting het verbeteren van de brandveiligheid van zonnepanelen kan worden gezet door verplichte wet- en regelgeving te ontwikkelen voor het plaatsen van in-gevel systemen.
Uit de faalkansanalyse is duidelijk geworden dat het expertpanel brandbare materialen in de buurt van het PV-systeem ziet als grote risicofactor bij het verspreiden van brand. Onderzoek toont aan dat een beschermend achterblad voor de PV van 325 micrometer aan PET óf PVF/PET/PVF resulteert in de laagste vlamverspreidingssnelheid5) 6). (PET staat polyetheentereftalaat, een thermoplastisch polyester; PVF, voluit polyvinylfluoride, is een thermoplastisch fluorhoudend polymeer).
Vanwege de hoge temperaturen in de spouw van in-gevel PV-systemen is voor een ontsteking maar weinig energie nodig. Het afkoelen van de spouw verkleint niet alleen de kans op het ontstaan van brand, maar verbetert ook de opbrengst van zonne-energie.
Obstructies in de spouw, in de vorm van een plaat of ‘vinnen’, kunnen de luchtstroming verhogen en zo de temperatuur in de spouw omlaag brengen7). Actieve koeling van de spouw is mogelijk door de uitgang van het mechanische ventilatiesysteem van het gebouw aan te sluiten op de spouw8).
Een interessant alternatief is het gebruik van een PCM (Phase Changing Material) in het beschermende achterblad. Bij oplopende temperaturen ondergaat dit materiaal een faseverandering waardoor warmte wordt weggenomen9) 10).
Firestops (bijvoorbeeld in de vorm van brandwerende manchetten, strips en bandages) worden vaak aangewend om de verspreiding van vuur en rook via de gevel te beperken2). Idealiter blokkeert de firestop pas de spouw in het geval van brand. Een permanente firestop (afdichting) beperkt namelijk de ventilatie die nodig is om de temperatuur achter de PV-systemen niet te hoog op te laten lopen.
____
2) Brandweer Nederland, Handreiking risicobeheersing advies veilige pv-systemen, Instituut Fysieke Veiligheid Kennisontwikkeling en onderwijs, 2020.
4) Z. Wu, Y. Hu, J. X. Wen, F. Zhou, and X. Ye, “A review for solar panel fire accident prevention in large-scale pv applications”, IEEE Access, vol. 8, pp. 132 466–132 480, 2020.
5) S.S. Nair, “Experimental study on the flammability of photovoltaic module backsheets”, May 2018.
6) C. Liciotti and P. Cancelliere, “Fire behaviour and performance of photovoltaic module backsheets”, Fire Technology, vol. 52, Jun. 2015.
7) M. Ritzen, Z. Vroon, R. Rovers, and C. Geurts, Comparative performance assessment of a non-ventilated and ventilated bipv rooftop configurations in the Netherlands, Solar Energy, vol. 146, pp. 389–400, 2017.
8) J. Tonui and Y. Tripanagnostopoulos, Air-cooled pv/t solar collectors with low cost performance improvements, Solar Energy, vol. 81, no. 4, pp. 498–511, 2007.
9) A. Hasan, S. McCormack, M. Huang, and B. Norton, Evaluation of phase change materials for thermal regulation enhancement of building integrated photovoltaics, Solar Energy, vol. 84, no. 9, pp. 1601–1612, 2010.
10) P. H. Biwole, P. Eclache, and F. Kuznik, Phase-change materials to improve solar panel’s performance, Energy and Buildings, vol. 62, pp. 59–67, 2013.
