Nguyên nhân và giải giáp phòng cháy điện mặt trời mái nhà

Bùng phát điện mặt trời mái nhà và nỗi lo an toàn phòng cháy chữa cháy

Từ sau khi Thủ tướng Chính phủ có Quyết định số 13/2020/QĐ-TTg ngày 6/4/2020 về cơ chế khuyến khích phát triển điện mặt trời, loại hình năng lượng này được nhiều doanh nghiệp, người dân quan tâm. Tại khu vực miền Trung và Tây Nguyên, việc lắp đặt và vận hành điện mặt trời mái nhà cũng diễn ra ồ ạt, tăng nhanh về số lượng công trình.

Vụ cháy 60 tấm pin điện mặt trời mái nhà tại khu sản xuất của Công ty Cổ phần Điện Gia Lai năm 2020

Từ 2020 đến nay, đã có một số dự án điện mặt trời mái nhà bị cháy rụi, gây thiệt hại lớn cho các nhà đầu tư. Đơn cử như vụ cháy 60 tấm pin điện mặt trời mái nhà tại khu sản xuất của Công ty Cổ phần Điện Gia Lai (Khu công nghiệp Diên Phú, TP. Pleiku, Gia Lai) vào tháng 9/2020. Vụ cháy ước tính thiệt hại 94 triệu đồng.

Ngay sau đó không lâu, ngày 13/12 lại tiếp tục xảy ra vụ cháy hệ thống điện mặt trời áp mái của Cty TNHH Phú Lợi Hưng (làng Ia Tong, xã Ia Dêr, huyện Ia Grai, Gia Lai).

Theo Thượng tá Đặng Ngọc Hùng - Phó Trưởng phòng Cảnh sát Phòng cháy chữa cháy và cứu nạn cứu hộ - Công an tỉnh Gia Lai, trước sự phát triển ồ ạt của điện năng lượng mặt trời áp mái kéo theo nhiều nhà cung cấp thiết bị, vật tư cho loại hình này nở rộ.

Vì thế, việc kiểm soát chất lượng, tiêu chuẩn kỹ thuật, đảm bảo các yếu tố về phòng chống cháy nổ gặp rất nhiều khó khăn. Bên cạnh đó, việc xây dựng, lắp đặt hệ thống này còn nhiều lỗ hổng khiến nguy cơ xảy ra cháy nổ đối với loại hình này rất cao.

Ông Mai Duy Thiện, Chủ tịch Hiệp hội Năng lượng sạch Việt Nam cho biết: Việc cháy nổ xảy ra có thể do thi công, quản lý kém, thiết bị sản xuất không đạt chuẩn dễ xảy ra chập cháy. Ngoài ra, theo ông Thiện còn là vấn đề về năng lực nhà đầu tư, quản lý của địa phương với các dự án lớn. Với ngành điện thì khi đấu nối phải nghiệm thu kỹ càng, có trách nhiệm khi đưa vào vận hành sẽ đảm bảo an toàn. Khi lắp đặt, người dân cần một đơn vị có chuyên môn, đảm bảo các vấn đề về môi trường và tuân thủ các khuyến cáo của Nhà nước về phòng cháy chữa cháy.

Đi tìm nguyên nhân cháy

Ông Nguyễn Văn Xuân - Giám đốc Công ty CP Năng lượng Resa, người có 30 năm kinh nghiệm làm trong ngành điện, đã chia sẻ về một số lưu ý tưởng chừng như đơn giản nhưng lại giúp các chủ đầu tư dự án điện mặt trời mái nhà đỡ thiệt hại lớn. Đơn cử như nguyên nhân gây cháy, được xem là khá đơn giản nhưng chưa được đề cập đến.

Ông Xuân cho biết, phần lớn các vụ cháy điện mặt trời mái nhà là do hồ quang DC sinh ra. Hiện trên thế giới đang sử dụng chủ yếu 2 loại kết nối tấm pin vào inverter là nối tiếp và song song. Loại nối tiếp dùng string inverter, loại song song dùng micro inverter. Mỗi loại có ưu nhược điểm riêng, loại string inverter có điện áp cao (700-1.000VDC), rất dễ sinh hồ quang, dễ phát cháy và nguy hiểm cho lực lượng phòng cháy chữa cháy khi có đám cháy xảy ra ở mái có lắp pin. Loại micro inverter có điện áp chuỗi thấp, khắc phục được nhược điểm của loại string inverter, tuy nhiên chi phí đầu tư lại quá cao.

Ở Việt Nam hiện trên 95% dự án điện mặt trời mái nhà sử dụng loại string inverter vì chi phí đầu tư hợp lý, thời gian thu hồi vốn nhanh. Ở Mỹ và các nước tiên tiến, phần lớn họ sử dụng loại micro inverter vì Luật Phòng cháy chữa cháy bắt buộc dùng loại thiết bị này.

"Trong quá trình nghiên cứu các dự án điện mặt trời mái nhà đã cho thấy: Hồ quang điện sinh ra khi 2 điểm có điện thế khác nhau ở vị trí quá gần nhau. Điện áp càng cao, khoảng cách càng gần hồ quang sinh ra càng lớn, nhiệt do hồ quang điện sinh ra rất cao. Công ty CP Năng lượng Resa cũng đã thử nghiệm với điện áp 350VDC cho hở mạch tạo hồ quang trong vòng 30 giây, nhiệt độ đo được lên đến hơn 300^oC" - Ông Nguyễn Văn Xuân thông tin và đưa ra ví dụ, với một dự án điện mặt trời mái nhà công suất 1MW, thường dùng 10 inverter 100kW, mỗi inverter có 18-20 string, mỗi string nối tiếp 18 tấm pin nên có ít nhất có 20 mối nối. Như vậy một dự án 1MW sẽ có ít nhất 3.600 mối nối. Trong quá trình vận hành, một số mối nối này có tiếp xúc xấu gây nên phát nóng cục bộ, lâu ngày dẫn đến đứt lìa. Tại điểm đứt lìa sẽ có điện áp bằng điện áp của cả chuỗi pin (800-900VDC) và sẽ phát sinh hồ quang DC. Hồ quang này nếu duy trì sẽ tạo ra nguồn nhiệt lớn làm cháy vật liệu chung quanh, đám cháy sẽ lan nhanh nếu vật liệu này cháy liên tục.

Các đám cháy thường thấy phía bên dưới tấm pin

Cũng theo nghiên cứu của nhiều vụ cháy điện mặt trời mái nhà, tấm pin sẽ không gây cháy. Vì cấu tạo của tấm pin năng lượng mặt trời hoàn toàn không dễ bắt lửa. “Chúng tôi đã thử cùng đèn khò gas để đốt thử nhưng không thể làm cho tấm pin bốc cháy được” - Ông Xuân nói.

Một số nguyên nhân khác có thể được kể ra như dây DC là dây chuyên dụng chống cháy, không thể cháy lan; máng cáp kim loại cũng bị loại bỏ vì cấu tạo kim loại sẽ không thể tạo thành đám lửa lớn được.

Vết cháy trên pin thường theo từng đường

Với kinh nghiệm nhiều năm nghiên cứu các vụ cháy điện mặt trời mái nhà, ông Xuân cho rằng “thủ phạm” gây cháy chính là ống luồn cáp ruột gà. Việc thi công luồn dây DC vào ống cáp ruột gà chính là một sai lầm cơ bản. Ống luồn cáp là để cách ly dây cáp với mái nhà, mái tôn. Thực tế, nhiều người lầm tưởng là an toàn cho công trình nhưng chính những ống luồn cáp này làm duy trì hồ quang DC vì nó ngăn chặn điểm hồ quang chạm đất nên inverter không có tín hiệu phản hồi để tắt nguồn.

Chính nguồn nhiệt của việc cháy ống nhựa luồn cáp này sẽ hắt lên tấm pin làm cho tấm pin phát cháy. Với tấm tôn nhựa lấy sáng cho nhà xưởng khi gặp hồ quang DC cũng có nhiều khả năng cháy như ống luồn cáp.

Tuy nhiên, có thể còn một số nguyên nhân gây cháy điện mặt trời mái nhà nữa, nhưng những nguyên nhân đó nếu không sinh hồ quang DC duy trì thì khó có thể tạo thành những đám cháy lớn được. Nếu có cũng chỉ là hư hỏng cục bộ.

Khắc phục như thế nào?

Thực tế khi điện mặt trời ồ ạt vào Việt Nam, chúng ta vẫn chưa có tiêu chuẩn kỹ thuật nào cho việc thiết kế, thi công cho điện mặt trời. Các dự án điện mặt trời mái nhà thi nhau mọc lên vì công tác thi công quá đơn giản. Chưa có một tiêu chuẩn, quy chuẩn nào cho an toàn phòng cháy chữa cháy của điện mặt trời mái nhà. Nhiều công ty, nhà thầu sẵn sàng làm đầu tư EPC tất cả các công đoạn, trong khi kinh nghiệm chưa có.

Từ thực trạng trên, các chuyên gia đưa ra khuyến cáo một số giải pháp an toàn để xử lý lỗi cơ bản gây cháy điện mặt trời mái nhà.

Thứ nhất, cần nhanh chóng cho cắt bỏ ống luồn cáp. Nếu có kinh phí, các nhà đầu tư nên lắp thêm máng cáp kim loại cho tiện vận hành.

Thứ hai, nếu chưa có điều kiện cắt bỏ ống luồn cáp thì cần kiểm tra phát nhiệt mối nối định kỳ bằng thiết bị chuyên dụng.

Thứ ba, nên làm bổ sung nối đất cho mái nhà xưởng để có điện trở nối đất càng thấp càng tốt, tín hiệu phản hồi sẽ nhạy hơn. Kiểm tra lại inverter đang dùng liệu có chức năng tự động tắt AC khi có tín hiệu chạm đất không? Nếu không có cần phải thay loại inverter khác hoặc kinh phí hạn chế thì có thể thêm bộ tự cắt lắp vào.