Tre centimeter luft kan hindre brann mellom solcelleanlegg og tak
Solcelleanlegg på tak og fasader gir økt brannfare. Men små endringer i konstruksjonen viser seg å kunne utgjøre en stor forskjell, viser forskning.
Solcelleanlegg bygges nå ut i raskt tempo. Bare i 2022 registrerte NVE en dobling av installert solkraft som er koblet til strømnettet.
De fleste anleggene monteres på tak hos private og industri for å dekke eget forbruk. Til nå er det montert nær 25.000 solcelleanlegg i Norge.
Men solcelleanlegg på bygninger gir økt risiko for brann, der et branntilløp raskt sprer seg utover tak eller fasader.
Det viser en undersøkelse utført av forskere ved NTNU i samarbeid med Fire Research and Innovation Centre (FRIC) og RISE Fire Research.
Reidar Stølen, NTNU. Foto: RISE Fire Research
– Solcellepaneler monteres ofte med et mellomrom mellom bygningsoverflaten og modulene. Det er en type konstruksjon som egner seg godt for brannspredning, og det kan være vanskelig å slukke, sier forsker Reidar Stølen.
I dette mellomrommet vil det ofte ligge elektriske kabler og koblinger til solcellene. Oppstår det en elektrisk feil, kan det føre til brann.
Men solcelleanleggene øker ikke bare risikoen for at branner skal oppstå. Sannsynligheten for at en brann skal spre seg raskere og at brannvesenet kan bli hindret i sin innsats øker også.
– Begynner det først å brenne, vil modulene bidra til at brannen sprer seg oppover taket, sier Stølen.
Større avstand gir mindre spredning
Samtidig viser forsøkene at risikoen for spredning blir betydelig redusert om man øker avstanden mellom tak og moduler – gitt at branntilløpet i starten ikke er for stort.
Stølen og kollegene fant en vesentlig forskjell i brannspredningen ved å øke avstanden fra seks til ni centimeter. Andre forskere har funnet lignende forskjeller i brannspredning ved å øke fra åtte til 11 cm, eller fra 17 til 20.
Tre ekstra centimeter kan redusere brannfaren betraktelig, viser forsøk. Foto: RISE Fire Research
– Små endringer i avstanden mellom tak og solcellemodulen kan gi store forskjeller i hvor fort brannen sprer seg. Har man en større avstand, kan man tåle en større startbrann, sier Reidar Stølen.
Forskerne har også undersøkt hvordan solcellemoduler påvirker brannsikkerheten når de monteres på fasader. En vegg på fire ganger seks meter, dekket med solcellemoduler, ble utsatt for flammer tilsvarende det som kan komme ut av et vindu ved overtenning.
– Veldig mange av brannene oppstår når anlegget er helt nytt, og man får den første uka med ordentlig sol.
Forsøkene viste hvordan modulene bidro til at brannen spredte seg oppover fasadene, og hvordan deler av modulene løsnet og falt ned. Dette vil være farlig både for brannmannskaper og folk som prøver å rømme unna.
Forsøk er gjort både med vertikale monteringer på vegg og skråstilte anlegg på takoverflater. I begge tilfellene bidrar solcellemodulene til at brann sprer seg raskere. Foto: RISE Fire Research
Brannspredning oppover fasader kan også utgjøre en større fare for at brannen sprer seg inn i etasjene, i større grad enn en brann som starter oppe på taket. Slik kan brannen spre seg til store deler av bygget i løpet av kort tid.
– Resultatene viser hvor viktig det er at man er oppmerksom på slike detaljer i monteringen av modulene. De som prosjekterer solcelleanlegg på nye eller eksisterende fasader må ta med disse forholdene i vurderingen, for å unngå at branner eskalerer, sier Stølen.
Nye anlegg brenner mest
Ifølge Stølen er det særlig i starten, når anlegget nettopp er montert, at risikoen for brann er størst. Dette på grunn av feil og svakheter i installasjonen.
Det er også grunn til å tro at brannrisikoen øker igjen ved slutten av anleggets levetid dersom ikke skader og slitasje på installasjonen blir fulgt opp. Siden de fleste installasjoner fortsatt er ganske nye, har man lite erfaring med disse brannårsakene.
– Veldig mange av brannene oppstår når anlegget er helt nytt, og man får den første uka med ordentlig sol. Da kan det være feil eller svakheter i anlegget som utløses. Det viser data fra andre land, og det ser vi også i mange av brannene som har oppstått i Norge, sier Stølen.
– Jeg tror nok en del branner kunne vært unngått om man hadde kontrollert installasjonen bedre før anlegget ble satt i drift.
Brannmannskaper mangler prosedyrer
Brann i solcelleanlegg byr også på utfordringer for brannmannskapene.
I en spørreundersøkelse blant 66 ulike brannvesen, svarer kun 20 prosent at de selv eller noen fra deres brannvesen har deltatt på kurs eller mottatt opplæring om håndtering av brann i solcelleinstallasjoner.
Under 10 prosent av respondentene har egne prosedyrer for hendelser som inkluderer brann i solcelleinstallasjoner.
– Brannmannskaper har lite erfaring med brann i solceller. Solcellemoduler fortsetter å produsere strøm så lenge det kommer lys på dem. Og det er snakk om høye spenninger. Kommer man i kontakt med dem når de er skadet, risikerer man å bli alvorlig skadet, sier forskeren.
Forsker Reidar Stølen (t.v.) og masterstudent Joacim Skogseide monterer temperaturmålepunkter fra ulike posisjoner i taket før de tenner på. Foto: RISE Fire Research
En studie fra 2021 basert på statistikk fra Tyskland, Italia, Australia og USA viste at man i disse landene opplevde 29 branner i året for hver GW installert solkraft. Brannene oppsto i hovedsak på grunn av feil i solcellemodul, DC-bryter, vekselretter og kontakter, med kontaktene som den største bidragsyteren.
Stølen mener tallene er overførbare til norske forhold.
Regjeringen har satt som mål at det skal installeres åtte Terrawattimer solkraft innen 2030.
– Det er en 22-dobling i forhold til dagens situasjon, og kan bety at vi kan vente oss 300 branner årlig. Det vil være en veldig fordel om vi kan få redusert dette estimatet, sier han.
Samtidig minner forskeren om at sannsynligheten for at brann skal oppstå er liten for den enkelte huseier. Selv er han er ikke redd for å montere solcellemoduler på eget hus.
– Jeg har ikke installert solcellemoduler på huset enda, men jeg har lyst til å installere det. Har man et anlegg på 10 kW, sier statistikken at det skal brenne en gang i løpet av 3500 år. Faren for brann i hvert enkelt anlegg er dermed ganske liten, sier Stølen.
Dette er FRIC
Brannforsknings- og innovasjonssenteret (FRIC) startet opp våren 2019. Målet er å øke kunnskapen innen brannsikkerhet for å ta optimale beslutninger og utvikle bedre løsninger som gir økt brannsikkerhet i bygninger. FRIC ledes av RISE Fire Research i Trondheim, med NTNU og SINTEF som forskningspartnere.
FRIC har samarbeidspartnere fra offentlige organisasjoner, brannsikkerhetsrådgivere, produsenter og leverandører av byggevarer og bygningsinstallasjoner, samt eiendomsutvikling og -forvaltning. Forskningssenteret er finansiert av alle samarbeidspartnere, i tillegg til midler fra Forskningsrådet.
Reidar Stølen jobbar for tida 20 prosent i RISE Fire Research mens han tar doktorgraden ved NTNU. Før han startet på doktorgraden jobba han full stilling på RISE. Hans doktorgradsstilling er finansiert av Forskningsrådet gjennom FRIC (som er leia av RISE).
Referanser:
Reidar Stølen, Janne Siren Fjærestad, Ragni Fjellgaard Mikalsen: EBOB – Solcelleinstallasjonar på bygg. Eksperimentell studie av brannspreiing i holrom bak solcellemodular på skrå takflater. Rise Rapport 2022:3
J. S. Kristensen, B. Jacobs, and G. Jomaas: Experimental Study of the Fire Dynamics in a Semi-enclosure Formed by Photovoltaic (PV) Installations on Flat Roof Constructions, Fire Technology, mars 2022
J. S. Kristensen, F. B. M. Faudzi, and G. Jomaas: Experimental study of flame spread underneath photovoltaic (PV) modules, Fire Safety Journal, p. 103027, mai 2020
A. F. Mohd Nizam Ong, M. A. Sadiq, M. S. Md Said, G. Jomaas, M. Z. Mohd Tohir, and J. S. Kristensen: Fault tree analysis of fires on rooftops with photovoltaic systems’, Journal of Building Engineering, vol. 46, p. 13, nov. 2021
