Tấm pin mặt trời ngày càng trở nên phổ biến khi các chủ nhà và doanh nghiệp tìm kiếm các giải pháp năng lượng sạch, tái tạo. Tuy nhiên, đi kèm với sự phát triển này là những cân nhắc quan trọng về an toàn - bao gồm nguy cơ cháy tấm pin mặt trời tuy hiếm gặp nhưng rất nghiêm trọng. Mặc dù nguy cơ cháy nổ nhìn chung là cực kỳ thấp, nhưng việc hiểu rõ nguyên nhân gây cháy tấm pin mặt trời là rất quan trọng để bảo vệ tài sản và tối đa hóa khoản đầu tư của bạn.
Tóm lại: Cháy tấm pin mặt trời cực kỳ hiếm (chỉ ảnh hưởng đến 0,006% hệ thống), nhưng khi xảy ra, nguyên nhân chủ yếu là do lắp đặt kém, chiếm tới 50% sự cố. Tin tốt là gì? Hầu như tất cả các vụ cháy tấm pin mặt trời đều có thể phòng ngừa được bằng cách lắp đặt đúng cách, sử dụng linh kiện chất lượng và bảo trì thường xuyên.
Hiểu về nguy cơ cháy tấm pin mặt trời: Thống kê thực tế
Trước khi đi sâu vào nguyên nhân, hãy cùng xem xét rủi ro. Theo dữ liệu của chính phủ, trong Anh có 66 vụ cháy do tấm pin mặt trời gây ra trong nửa đầu năm 2023, so với hơn 1,4 triệu bất động sản có lắp đặt hệ thống điện mặt trời. Một nghiên cứu ở Đức cho thấy trong số 1,4 triệu hệ thống điện mặt trời, chỉ có 0,006% liên quan đến các vụ cháy.
Sự gia tăng rõ rệt các báo cáo về cháy tấm pin mặt trời không phải do công nghệ này ngày càng nguy hiểm hơn—mà đơn giản là do số lượng hộ gia đình lắp đặt điện mặt trời đã tăng vọt. Từ năm 2018 đến năm 2023, công suất điện mặt trời toàn cầu đã tăng gấp ba lần. Một chuyên gia trong ngành đã lưu ý: “Là một ngành công nghiệp, chúng ta chỉ mới bắt đầu lắp đặt tấm pin mặt trời trên quy mô lớn vào năm 2013 hoặc 2014. Những hệ thống không được bảo trì đã có tuổi thọ từ 10 đến 12 năm, và một số trong số đó chính là nguyên nhân gây ra hỏa hoạn.”
6 nguyên nhân hàng đầu gây cháy tấm pin mặt trời
1. Thực hành lắp đặt kém (Nguyên nhân chính)
Yếu tố quan trọng nhất: Một nghiên cứu năm 2022 của Đại học Edinburgh cho thấy 50% vụ cháy tấm pin mặt trời là do các vấn đề bên trong phát sinh từ lỗi lắp đặt. Việc lắp đặt kém chất lượng gây ra nhiều nguy cơ hỏa hoạn:
Lỗi cài đặt thường gặp:
- Hệ thống dây điện bị lỗi và kết nối điện lỏng lẻo
- Hệ thống nối đất không đúng cách
- Thông gió không đầy đủ xung quanh các tấm pin
- Kích thước cáp và linh kiện không chính xác
- Lắp ráp hộp nối và đường nối đầu nối kém
Khi các kết nối điện không được cố định đúng cách, chúng sẽ tạo ra điện trở, sinh nhiệt. Theo thời gian, điều này có thể khiến dây điện quá nhiệt, làm chảy lớp cách điện và có khả năng gây cháy các vật liệu xung quanh.
Giải pháp cài đặt chuyên nghiệp: Như Alistair Bambrook, giám đốc quản lý rủi ro tại Towergate, đã lưu ý: “Nếu các tấm pin mặt trời được lắp đặt đúng cách bởi một đơn vị lắp đặt được chứng nhận và được bảo trì thường xuyên, chúng sẽ hoạt động hiệu quả mà ít gặp sự cố. Vấn đề phát sinh khi các tấm pin được lắp đặt không đúng cách, sử dụng linh kiện kém chất lượng hoặc khi các kết nối điện không được cố định đúng cách.”
2. Sự cố điện và sự cố hồ quang điện
Sự cố điện là nguyên nhân chính gây ra phần lớn các vụ cháy tấm pin mặt trời. Theo Hiệp hội Khoa học An toàn Phòng cháy Quốc tế, lỗi kết nối điện là nguyên nhân gây ra gần 25% các vụ cháy liên quan đến PV.
Các mối nguy hiểm chính về điện:
- Lỗi hồ quang DC: Dòng điện một chiều cao áp "nhảy" qua không khí khi hai vật dẫn đặt đủ gần nhau. Nhiệt từ hồ quang một chiều có thể nóng đến mức vật liệu xung quanh có thể dễ dàng bắt lửa.
- Lỗi tiếp đất: Dòng điện chạy không đúng nơi quy định, tạo ra nhiệt lượng nguy hiểm.
- Chập mạch: Tiếp xúc điện trực tiếp gây ra hiện tượng quá nhiệt tức thời.
- Sự cố của bộ biến tần: Phần lõi của hệ mặt trời có thể quá nóng và có khả năng bốc cháy.
Thách thức với hệ thống DC là một khi sự cố hồ quang xảy ra, sẽ rất khó để dừng lại vì điện áp trong hệ thống DC không đổi và bạn phải có khả năng ngắt mạch nếu không hồ quang sẽ tiếp tục.
3. Điểm nóng từ bóng râm và mảnh vụn
Điểm nóng là một trong những hiện tượng suy giảm phổ biến nhất ở các tấm pin mặt trời. Điểm nóng là một khu vực cục bộ trên tấm pin mặt trời bị quá nhiệt do vật cản hoặc bóng râm, khiến tấm pin sinh ra nhiệt thay vì điện.
Nguyên nhân gây ra điểm nóng:
- Bóng râm một phần từ cây cối, tòa nhà hoặc thiết bị
- Sự tích tụ mảnh vụn (lá cây, phân chim, bụi)
- Lỗi sản xuất ở từng tế bào
- Sự không khớp tế bào trong bảng điều khiển
Nguyên lý vật lý đằng sau các điểm nóng: Khi mảnh vụn che phủ một phần tấm pin, các cell pin bị ảnh hưởng sẽ hoạt động như điện trở thay vì dây dẫn, gây cản trở dòng điện. Điều này dẫn đến hiện tượng quá nhiệt cục bộ, cuối cùng có thể gây ra hỏa hoạn nếu không được xử lý.
Thực tế đáng lo ngại: Khi điểm nóng hình thành, nó có xu hướng trở nên tệ hơn theo thời gian vì nhiệt tiếp tục tập trung vào khu vực đó, cuối cùng làm hỏng tấm pin không thể sửa chữa được.
4. Lỗi linh kiện và lỗi thiết bị
Lỗi sản xuất và linh kiện kém chất lượng làm tăng đáng kể nguy cơ cháy nổ. Một số khu vực đặc biệt dễ bị tổn thương:
Các vấn đề quan trọng của thành phần:
- Sự cố hộp nối: Nằm ở mặt sau của tấm pin, các điểm kết nối này dễ bị hỏng nếu sản xuất kém.
- Điốt Bypass bị lỗi: Khi các thiết bị an toàn này bị hỏng, chúng không thể ngăn chặn dòng điện ngược.
- Lỗi của biến tần: Có thể gây ra hiện tượng quá nhiệt và sự cố về điện.
- Tấm bìa sau chất lượng kém: Vật liệu cách nhiệt không đủ khả năng chịu được sự tích tụ nhiệt.
Bối cảnh lịch sử: Đã có những trường hợp đáng chú ý về sự cố hỏng hóc linh kiện trên diện rộng, chẳng hạn như các vụ cháy được báo cáo vào năm 2012 liên quan đến các hệ thống quang điện được trang bị lỗi Scheuten Multisol® các mô-đun được sản xuất từ tháng 9 năm 2009 đến tháng 10 năm 2010.
5. Các yếu tố môi trường
Các điều kiện bên ngoài có thể tạo ra hoặc làm trầm trọng thêm nguy cơ hỏa hoạn:
Mối đe dọa môi trường:
- Nhiệt độ cực cao: Có thể gây hỏng lớp cách điện và làm hỏng linh kiện.
- Sự xâm nhập của độ ẩm: Dẫn đến ăn mòn và sự cố điện.
- Sét đánh: Có thể làm hỏng các linh kiện điện.
- Gió mạnh: Có thể làm lỏng các kết nối hoặc làm hỏng hệ thống lắp đặt.
- Các đám cháy gần đó: Có thể lan sang các hệ thống năng lượng mặt trời.
Ở những vùng khí hậu rất nóng, quá nhiệt có thể dẫn đến hỏng lớp cách điện và sự cố điện, trong khi độ ẩm có thể làm giảm tính toàn vẹn của các kết nối điện.
6. Hệ thống lão hóa và thiếu bảo trì
Khi hệ thống điện mặt trời cũ đi, nguy cơ hỏng hóc sẽ tăng lên nếu không được bảo trì đúng cách. Các nghiên cứu cho thấy các mô-đun quang điện (PV) cũ dễ gặp sự cố hơn, làm tăng nguy cơ cháy nổ. Sau 20 năm, khả năng hỏng hóc có thể tăng lên tới 15% nếu không được bảo trì thường xuyên.
Các yếu tố rủi ro liên quan đến tuổi tác:
- Cáp và kết nối bị xuống cấp
- Các mảnh vụn và chất bẩn tích tụ
- Sự hao mòn và mỏi của linh kiện
- Giảm hiệu quả cách nhiệt
- Các vấn đề nhỏ không được giải quyết sẽ tích tụ theo thời gian
Cách phòng ngừa cháy tấm pin mặt trời
Phần lớn các vụ cháy tấm pin mặt trời đều có thể phòng ngừa được. Sau đây là cách giảm thiểu rủi ro:
Chọn cài đặt chuyên nghiệp
Bước đầu tiên quan trọng: Chỉ làm việc với những người lắp đặt được chứng nhận, có kinh nghiệm và giấy phép hợp lệ, có chứng nhận MCS (Chương trình Chứng nhận Vi phát điện). Tránh tự lắp đặt vì điều này làm tăng đáng kể nguy cơ hỏa hoạn.
Đầu tư vào các thành phần chất lượng
Các linh kiện chất lượng cao, được chứng nhận từ các nhà sản xuất uy tín giúp giảm đáng kể nguy cơ cháy nổ. Hãy tìm:
- Thiết bị phát hiện lỗi hồ quang tích hợp
- Biến tần chất lượng có chứng nhận an toàn
- Điốt bypass và hệ thống an toàn thích hợp
Thực hiện bảo trì thường xuyên
Nhiệm vụ bảo trì thiết yếu:
- Kiểm tra trực quan: Kiểm tra xem có kết nối nào lỏng lẻo, cáp bị hỏng hoặc dấu hiệu hao mòn không.
- Hình ảnh nhiệt: Kiểm tra chuyên nghiệp có thể xác định các điểm nóng trước khi chúng trở nên nguy hiểm.
- Vệ sinh: Loại bỏ các mảnh vụn, lá cây và bụi bẩn có thể gây ra điểm nóng.
- Kiểm Tra Điện: Xác minh kết nối và hiệu suất hệ thống.
Đảm bảo thiết kế hệ thống phù hợp
Những cân nhắc về thiết kế:
- Khoảng cách giữa các tấm đủ rộng để thông gió.
- Tiếp đất và cách điện đúng cách.
- Đường đi thông thoáng để bảo trì và ứng phó khẩn cấp.
- Kích thước hệ thống và sự phù hợp của các thành phần.
Dấu hiệu cảnh báo cần chú ý
Hãy cảnh giác với những dấu hiệu tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ sau:
Dấu hiệu cảnh báo trực quan:
- Các đốm nâu hoặc đổi màu trên tấm pin.
- Có thể nhìn thấy hư hỏng ở cáp hoặc kết nối.
- Dấu vết cháy xung quanh hộp nối.
- Bề mặt tấm bị cong vênh hoặc hư hỏng.
Chỉ số hiệu suất:
- Sản lượng điện giảm đột ngột.
- Hiệu suất của từng bảng điều khiển kém.
- Thông báo lỗi hoặc tắt máy biến tần.
- Tỏa nhiệt bất thường từ các linh kiện.
Phải làm gì nếu tấm pin mặt trời của bạn bốc cháy
Các bước an toàn ngay lập tức:
- Gọi Dịch vụ Khẩn cấp: Liên hệ ngay với sở cứu hỏa.
- Tránh xa: Không nên tự mình dập tắt đám cháy do điện.
- Ngắt kết nối nếu có thể an toàn: Tắt hệ thống tại điểm ngắt kết nối chính nếu có thể.
- Không bao giờ sử dụng nước: Trong mọi trường hợp, không được dội nước vào tấm pin mặt trời trước khi ngắt kết nối.
- Thông báo cho Người ứng cứu đầu tiên: Cảnh báo lính cứu hỏa rằng có tấm pin mặt trời trên khu đất.
Lưu ý an toàn quan trọng: Hệ thống PV có thể gây ra một số mối nguy hiểm trong quá trình chữa cháy, bao gồm nguy cơ điện giật từ các bộ phận của hệ thống đang hoạt động, đặc biệt là do dòng điện chạy qua nước.
Tương lai của an toàn cháy nổ của tấm pin mặt trời
Công nghệ tiếp tục cải thiện độ an toàn cháy nổ của tấm pin mặt trời. Các hệ thống hiện đại bao gồm các tính năng an toàn nâng cao như:
- Khả năng tự động tắt máy khi có sự cố.
- Phát hiện lỗi hồ quang điện nâng cao.
- Thiết bị điện tử công suất cấp mô-đun giúp cô lập các vấn đề.
- Thiết kế và vật liệu linh kiện được cải tiến.
Khuyến nghị của ngành: Các nhóm ngành hàng đầu tiếp tục đấu tranh để cải thiện các tiêu chuẩn an toàn và giám sát ngành nhằm giúp bảo vệ các hộ gia đình khỏi việc mua phải công nghệ lỗi thời có thể gây ra nguy cơ hỏa hoạn.
Kết luận: Tấm pin mặt trời an toàn khi được lắp đặt đúng cách
Mặc dù cháy tấm pin mặt trời có thể xảy ra, nhưng chúng cực kỳ hiếm gặp và hầu như luôn có thể phòng ngừa được. Các yếu tố then chốt cho sự an toàn là lắp đặt chuyên nghiệp, linh kiện chất lượng và bảo trì thường xuyên. Bằng cách hiểu rõ nguyên nhân và thực hiện các biện pháp phòng ngừa phù hợp, chủ nhà có thể yên tâm tận hưởng những lợi ích của năng lượng mặt trời.
Những điểm chính cần ghi nhớ:
- Nguy cơ cháy tấm pin mặt trời cực kỳ thấp (0,006% hệ thống).
- 50% sự cố xảy ra do thực hành lắp đặt kém.
- Bảo trì thường xuyên và lắp đặt chuyên nghiệp là sự bảo vệ tốt nhất của bạn.
- Công nghệ an toàn hiện đại tiếp tục cải thiện độ tin cậy của hệ thống.
Khi cân nhắc lắp đặt tấm pin mặt trời, đừng để nỗi sợ hỏa hoạn ngăn cản bạn sử dụng công nghệ năng lượng sạch quý giá này. Thay vào đó, hãy vận dụng kiến thức này để đưa ra quyết định sáng suốt về việc lắp đặt và bảo trì, giúp hệ thống của bạn an toàn và hoạt động hiệu quả trong nhiều thập kỷ tới.
