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Protección contra incendios en la energía solar

incendios paneles solares

En general la energía solar es bastante segura, pero se han registrado incendios importantes y recurrentes.

Por Jaime A. Moncada*

Aunque la capacidad instalada de energía proveniente de los Paneles Solares Fotovoltaicos (PSFVs)1 es todavía muy baja, solo suficiente para suplir alrededor del 2% de la necesidad mundial de energía, en los últimos años el crecimiento de la capacidad instalada de ese tipo de energía ha promediado en un 27% anual.

La mayoría de la capacidad instalada se centra en China, la Unión Europea y los Estados Unidos. En Latinoamérica, los líderes en producción de energía solar son México con 3.200 MW instalados, seguido por Brasil con 2.300 MW y Chile con 2,140 MW. A nivel mundial el mercado de la energía solar con mayor penetración es Honduras con un 14% del total de producción energética, seguido por Chile con un 7,1%, el quinto a nivel mundial. En México existe una de las instalaciones solares más grandes del mundo2, el Parque Solar Fotovoltaico Villanueva con una capacidad de 828 MW.

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Pero nuevas legislaciones en México, Brasil, Colombia y otros países de la región auguran un excelente futuro para los PSFVs. Otras regulaciones permiten que este tipo fuentes energéticas no solo se instalen en grandes parques solares, sino que permiten la instalación de PSFVs en los techos de edificios, industrias y viviendas, creando una fuente costo-competitiva de energía renovable. De acuerdo con estudios publicados por el Banco Mundial, el potencial de energía fotovoltaica en Latinoamérica es excelente3. Por ejemplo, el desierto de Atacama en Chile tiene el mayor potencial de irradiancia solar en el mundo y casi todos los países de la región tienen un buen nivel de irradiancia solar.

Mapa del potencial de energía fotovoltaica en Latinoamérica (Imagen tomada de http://globalsolaratlas.info)

Incendios en Paneles Solares: No es entonces sorprendente que la instalación de PSFVs está en boga a nivel mundial. Por un lado, se ha cuestionado si la instalación de estos paneles en los techos de los edificios es una práctica segura desde el punto de vista de su protección contra incendios. Por otro lado, están los incendios que han ocurrido en los parques solares, cuestionando la mejor manera de extinguir este tipo de eventos.

En general la energía solar es bastante segura, pero se han registrado incendios importantes y recurrentes. La realidad es que los incendios involucrando este tipo de tecnología son tan nuevos que la base de datos que se utiliza para analizar incendios no tiene todavía la especificidad para identificar incendios de PSFVs. Sin embargo, varios incendios importantes se han podido estudiar resultando en recomendaciones de cómo se puede mejorar los códigos de construcción actuales.

Uno de esos incendios fue el ocurrido en Septiembre del 2013 en Nueva Jersey, EU en el techo de una bodega comercial de quesos y embutidos de 25.000 m2 de la compañía Dietz & Watson, donde se incendiaron 7.000 paneles. El principal problema que tuvieron los bomberos durante el incidente fue la incertidumbre durante el ataque manual sobre la seguridad de su personal. A raíz de este y otros incendios, los requisitos de desenergizado de los paneles y de acceso alrededor de los paneles cambiaron.

En Europa, se está actualmente estudiando la propagación de los incendios debajo de los PSFVs4 y en Italia, donde se estima que en el 2012 hubo unos 700 incendios involucrando paneles fotovoltaicos, se han analizado varios de estos incendios y aplicado lecciones aprendidas que han reducido este tipo de incidentes5.

Incendio de seis PSFVs en el techo de la Ciudad Judicial Federal en Guadalajara el 22 de Febrero del 2018 (Foto Cortesía Bomberos de Zapopán).

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Riesgos de Incendios
De acuerdo con la Fundación de Investigación de la NFPA6, los riesgos principales de los PSFVs en techos son los siguientes:

1. Creación de espacios ocultos combustibles (Paneles sobre techos combustibles) donde el incendio protegido por el panel puede propagarse y comprometer la eficacia de los esfuerzos manuales de extinción de incendios.
2. Aumento de posibles causas de ignición debajo del panel por fallas eléctricas que pueden ser causadas por daños físicos, tensiones térmicas y eléctricas causadas por la corriente directa, y efectos de la corrosión.
3. Peligros creados a través de la actividad de mantenimiento de paneles y techos (caída de herramienta, pisado de conductos de cable, etc.)
4. Detección retardada del incendio (incendios exteriores fuera de la cobertura de los sistemas de detección de incendios interiores) lo que provoca retrasos en la notificación y respuesta por parte de los bomberos.
5. Reducción del espacio de acceso al techo para los bomberos.
6. Eliminación de la posibilidad de abrir huecos en el techo por los bomberos para extraer humo del incendio dentro del edificio, debido a la incertidumbre sobre el riesgo eléctrico que pueden tener los PSFVs.

Requerimientos a la fecha
Cuando los paneles se instalan en techos, la normativa actual requiere, en términos generales, lo siguiente:

1. La NFPA 1 requiere que los paneles solares en techos tengan un sistema de desenergizado manual, de acceso fácil, y el cual debe ser claramente identificado. Los sistemas más modernos, los cuales cuentan con sistemas de desenergizado rápido, deben ser también claramente identificados y que desenergisen en 30 segundos.
2. Esta misma norma requiere que los paneles en techos tengan accesos alrededor de los paneles, cuyo ancho varía dependiendo del tamaño del sistema, pero por lo menos 91 cm de ancho, para permitir también suficiente espacio para la extracción de humo a través del techo.
3. La instalación de los paneles, módulos y cableado debe estar de acuerdo con el Código Eléctrico Nacional (NFPA 70 o también llamado el NEC). Este código requiere que los paneles sean listados.
4. NFPA 5000 indica que los paneles rígidos instalados en techos deben cumplir una de las siguientes normas de aprobación (listado):
• FM 4478, Approval Standard for Rigid Photovoltaic Modules.
• UL 1703, Standard for Flat-Plate Photovoltaic Modules and Panels, y UL 2703, Standard for Safety for Mounting Systems, Mounting Devices, Clamping/Retention Devices, and Ground Lugs for Use with Flat-Plate Photovoltaic Modules and Panels.
5. La norma UL 1703 prueba en el laboratorio la Clasificación de Propagación de la Llama (Flame Spread Rating) del panel. La razón es que los códigos de construcción requieren que el panel tenga la misma Clasificación de Propagación de la Llama que la requerida para el techo. Estas pruebas limitan la propagación de la llama de 1,9 m2 a 3.7 m2 dependiendo si la clasificación es A, B o C.

El Riesgo en Latinoamérica
La situación en Latinoamérica es un tanto diferente que la de Estados Unidos. Aunque no estoy seguro si el problema en nuestros países es menos o más serio que en Estadios Unidos, el problema es ciertamente diferente y un consultor en ingeniería de protección contra incendios debería revisar el diseño e instalación, especialmente en instalaciones grandes. Los tópicos principales por evaluar son:

1. Si los paneles que se están utilizando tienen aprobación siguiendo normas Europeas o Americanas, pero en muchos casos no tienen ningún tipo de listado o aprobación reconocida. Aunque la parte superior de los PSFVs se fabrica de vidrio templado, su parte inferior puede contener encapsulantes combustibles. Esto se debe evaluar antes de la compra de los paneles.
2. Evaluar la pendiente y terminado del techo. Los techos de los edificios en la mayoría de Latinoamérica son planos, los cuales hacen que los PSFVs sean más seguros desde el punto de protección contra incendios, que los que se instalan en techos inclinados más prevalentes en sitios donde hay nevadas. Pero en muchos países se usa tela asfáltica para impermeabilizar el techo, lo cual introduce un riesgo adicional.
3. Incluir en la etapa de diseño métodos claros y efectivos de desenergizado rápido.
4. Incluir en el diseño acceso seguro para los bomberos y operadores.
5. Evaluar si el nuevo sistema de PSFVs se puede instalar en un techo existente, o si el techo se debe recubrir con elementos no combustibles.
6. El entrenamiento de los bomberos es otro punto que requiere de capacitación a nivel local, para así reducir potenciales fatalidades por electrocución durante operaciones de extinción.
7. Finalmente, contratar un instalador con conocimiento técnico adecuado y establecer protocolos de inspección y mantenimiento.

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Entrenamiento de los Bomberos: El riesgo de electrocución debe asumirse como "siempre presente" durante el ataque inicial de los bomberos durante un incendio. No hay forma de evaluar fácilmente si los circuitos eléctricos siguen activos. Mientras los PSVFs estén expuestos a la luz, continúan produciendo cantidades potencialmente letales de electricidad. Los PSFVs y el cableado asociado que conduce al interruptor de aislamiento permanecen "activos", lo que presenta un peligro eléctrico siempre presente para los bomberos.

A raíz de este problema, Underwriters Laboratories (UL) llevó a cabo un programa de investigación y las conclusiones de este estudio están siendo utilizadas para el entrenamiento de cuerpos de bomberos. Este estudio, en términos generales, concluye que el peligro de descarga eléctrica debido a la aplicación de agua depende del voltaje, la conductividad del agua, la distancia y el patrón de pulverización. Un ligero patrón de niebla (un ángulo de cono de más de 10 grados) reduce significativamente la conducción de corriente, aunque el agua salada no debe usarse en equipos eléctricos vivos. Se ha sugerido una distancia mínima de 6 m para reducir el peligro potencial de choque desde una fuente de 1000 Vdc a un nivel inferior a 2 mA, el cual se considera como seguro.

Pie de página:
1. 2019 Snapshot of Global PV Markets, International Energy Agency (IEA), Report IEA PVPS T1-35: 2019.
2. The World’s Biggest Solar Power Plants, 10 January 2020, www.power-technology.com
3. The Energy Solution Latin America Needs, New York Times, February 1, 2018.
4. Fires in Photovoltaic Systems: Lessons Learned from Fire Investigations in Italy, SFPE Emerging Trends, Issue 99, 2015
5. Understanding the Hazard of Solar Array Installations, SFPE Europe Conference on Fire Safety Engineering, 5-6 February 2018
6. Property Insurance Research Group Forum on PV panel Fire Risk, The Fire Protection Research Foundation-NFPA, June 9, 2014.

* Jaime A. Moncada, PE es director de International Fire Safety Consulting (IFSC), una firma consultora en ingeniería de protección contra incendios con sede en Washington, DC. y con oficinas en Latinoamérica. Él es ingeniero de protección contra incendios graduado de la Universidad de Maryland, coeditor del Manual de Protección contra Incendios de la NFPA, Vicepresidente de la Sociedad de Ingenieros de Protección contra Incendios (SFPE). El correo electrónico del Ing. Moncada es jam@ifsc.us.

Duván Chaverra Agudelo
Author: Duván Chaverra Agudelo
Jefe Editorial en Latin Press, Inc,.
Comunicador Social y Periodista con experiencia de más de 16 años en medios de comunicación. Apasionado por la tecnología y por esta industria. dchaverra@latinpressinc.com

Una idea en “Protección contra incendios en la energía solar”

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  1. Joaquin Miranda
    Domingo, 31 Julio 2022 21:38
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