Wederom staat er een alarmerend artikel in de krant: ‘Zonnepanelen 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? Solar Bouwmarkt onderzocht en vond de meest voorkomende oorzaak en de oplossing.
Even voorstellen
Aan het roer van Solar Bouwmarkt staat Laurens Knapen; ‘Geregistreerd vakbekwaam persoon’ in het QBISnl register en PV Trainer. Wanneer een installateur op cursus komt bij o.a. Technische Unie (Nederlands grootste groothandel), dan komt hij bij Laurens in de klas. We kunnen gerust stellen dat we hier te maken hebben met een echte ‘Solar Specialist’.
Iedere dag installeren de installateurs van Solar Bouwmarkt ongeveer vijf zonnepanelen systemen. Indien er twijfel ontstaat over bepaalde producten of technieken testen wij dat uitgebreid. Tijdens de cursussen die Laurens geeft krijgt brandgevaar uitgebreide aandacht.
Het zonnepaneel
Een zonnepaneel bestaat uit glas, silicium en aluminium. Niet echt het ideale materiaal om de open haard mee aan te maken. Of het nou panelen van een bekend merk zijn, of van een merk waar nog nooit iemand van heeft gehoord; wat je er ook mee doet, zonnepanelen zullen niet spontaan in brand vliegen. Ze zullen hooguit smelten als je er een goed vuurtje onder stookt. Het zonnepaneel zelf kunnen we gerust uitsluiten als veroorzaker van brand.
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.
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.
Broodje Aap
En dan het grootste broodje aap: warmteontwikkeling onder de panelen. 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?
Het hele probleem van brandgevaar is terug te voeren op het kleinste en meest goedkope onderdeel van het systeem: de stekkertjes die de panelen en de verlengkabels op het dak met elkaar verbinden. Dit zijn de zogenaamde MC4 connectoren.
Het probleem is dat zonnepanelen gelijkstroom produceren. 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.
Om te laten zien met welke krachten we te maken hebben laten we in deze video zien wat er gebeurt als je vier zonnepanelen kortsluit. Kijk er eens goed naar en bedenk dan hoe er uit zou zien met 12 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. Verbind dus altijd alleen maar stekkers van hetzelfde merk aan elkaar! In de praktijk betekend dat je in een string systeem de eerste en laatste plug van de panelen moet afknippen en vervangen door dezelfde stekkers die je op de verlengkabels gebruikt.
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.
Dezelfde MC4 stekkers worden ook gebruikt om de bekabeling aan de omvormer aan te sluiten, met hetzelfde risico op een vlamboog onder de omvormer binnenshuis met alle gevolgen van dien.
Om te laten zien wat er binnen in de stekker gebeurt bij een slecht contact hebben wij een filmpje gemaakt waarin we demonstreren hoe de vlamboog er uit ziet. Wederom deden wij dit met met vier zonnepanelen. Je kan je weer voorstellen dat de verwoestende werking met 12 zonnepanelen op een 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
Veel mensen, waaronder helaas ook onervaren installateurs, onderschatten de spanning en het vermogen van zonnepanelen. De gemiddelde PV installatie op een Nederlands huis bestaat uit 12 panelen, welke samen een voltage opwekken van bijna 400 Volt en een vermogen van 4000 Watt. Bij deze spanning en vermogen moet iedere verbinding niet goed zijn maar perfect.
Het monteren van een MC 4 connector is niet moeilijk. Je hebt echter wel het juiste gereedschap nodig: een MC4 tang.
Strip de draad niet meer dan 5 mm en knijp deze met de MC4 tang aan het metalen deel van de stekker. Steek deze vervolgens in het kunststof deel en nu komt het belangrijkste: hij moet klikken om er zeker van te zijn dat de pin vergrendeld zit in de kunststof huls. Klikt deze niet, dan maakt hij straks geen goede verbinding en heb je een brandgevaarlijk systeem!
Vermijd ieder risico en leg de MC4 connectoren niet in de buurt van brandbare materialen zoals onder de dakpannen waar ze dichtbij de brandbare isolatie zitten.
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.
Micro Omvormers zijn de veiligste oplossing!
Het enige wondermiddel tegen deze (de meest voorkomende) vorm van brand bij zonnepanelen is het gebruik van micro-omvormers. Hier wordt de spanning en het vermogen van ieder zonnepaneel afzonderlijk (32 Volt en 330 Watt) direct achter het zonnepaneel omgevormd tot een veilige 230 Volt wisselspanning zoals we overal in huis gebruiken. Gaat er alsnog iets mis? Dan schakelt de aardlekautomaat in de meterkast uit en is het volledige systeem op het dak spanningsvrij. Een gevaarlijke vlamboog is uitgesloten bij het gebruik van micro-omvormers.
Conclusie
Conclusie van ons onderzoek is dat zonnepanelen een stuk minder brandgevaarlijk zijn dan er wordt geschreven. Natuurlijk loop je, net als met andere apparaten, altijd een minimaal risico.
Het echte probleem ligt in de onervarenheid en onwetendheid van de installateur. Wie (veel) minder risico op brand in zijn zonnepanelen-installatie wil lopen, laat deze aansluiten door ervaren en goed opgeleide installateurs.
De doe-het-zelver doet er goed aan de gebruiksvoorschriften van de MC4 pluggen zeer zorgvuldig op te volgen en te zorgen dat hij beschikt over het juiste gereedschap: de MC4 tang.
Belangrijkste regel is dat je nooit verschillende merken door elkaar gebruikt. In de praktijk betekend dat je de eerste en de laatste stekker van een string panelen of optimizers moet afknippen en vervangen. Wanneer je micro-omvormers gebruikt loopt er zo weinig stroom door de MC4 stekkers dat dit nooit een gevaar vormt en vervangen dus niet nodig is.
Wil je geen enkel risico lopen? Kies dan voor een systeem met micro-omvormers!