Bliksembeveiliging van fotovoltaïsche systemen 2010/04.05

TC dakbedekkingenDe installatie van zonnepanelen op het dak verhogen geenszins het risico op een blikseminslag in een gebouw. Bij alleenstaande woningen zijn het in regel de elektronische regel­apparatuur en omvormer die beschadigd raken bij een blikseminslag en niet de panelen zelf. Dit artikel geeft een overzicht van de (al dan niet verplichte) bliksembeveiliging van fotovoltaïsche systemen.
De bliksembeveiliging van een fotovoltaïsch systeem is, zoals bij elke constructie, tweeledig. Zo onderscheiden we een beveiliging tegen directe blikseminslag enerzijds (externe beveiliging) en tegen overspanning en de effecten van elektromagnetische velden anderzijds (interne beveiliging). De noodzaak en de vereiste beveiligingsgraad worden bepaald aan de hand van een risicoanalyse die omschreven wordt in de nieuwe norm NBN EN 62305-1 tot 4.

In België zal deze risicoanalyse doorgaans aangeven dat er geen beveiliging noodzakelijk is voor eenvoudige en weinig blootgestelde constructies zoals alleenstaande woningen. In bepaalde landen (bv. Duitsland) eisen de verzekeringsmaatschappijen niettemin steeds een minimale bliksembeveiliging voor fotovoltaïsche systemen met een vermogen hoger dan 10 kW (onafhankelijk van de risicoanalyse).

Voor gebouwen die volgens de risicoanalyse voorzien moeten worden van een bliksembeveiliging, gelden de volgende regels :
  • gebouwen met zonnepanelen die geen externe beveiliging vereisen, dienen enkel uitgerust te worden met een interne beveiliging
  • gebouwen met zonnepanelen die wel een externe beveiliging vereisen, dienen uitgerust te worden met een interne beveiliging die varieert naargelang van het feit of het externe beveiligingssysteem vrij opgesteld kon worden (i.e. of er een minimale afstand kon voorzien worden tussen de beveiligingsvoorziening en de zonnepanelen)
  • fotovoltaïsche centrales waarbij de zonnepanelen op de grond doorgaans gescheiden zijn van de technische gebouwen waarin de omvormer gehuisvest is, dienen uitgerust te worden met specifieke beveiligingssystemen (zie dossier op onze website).

1. Externe beveiliging

De externe beveiliging moet de bliksem opvangen (met een opvanginrichting, ...) en de ontladingsstromen afvoeren naar de aarde. Indien een dergelijke beveiliging noodzakelijk is, is het raadzaam om een minimale afstand te voorzien tussen het (vrij opgestelde) beveiligingssysteem (opvanginrichting en bliksemstroomvoerende leidingen) en de zonnepanelen om te vermijden dat er een ontlading zou plaatsvinden tussen beide elementen.

Indien deze afstand niet gerespecteerd kan worden (bij een niet-vrij opgestelde beveiliging), dient men de zonnepanelen te verbinden met het bliksembeveiligingssysteem en een verhoogde interne beveiliging te voorzien.

2. Interne beveiliging

Overspanningen en effecten van elektromagnetische velden vormen de hoofdoorzaak van schade aan elektrische en elektronische apparatuur. Ze kunnen onder meer veroorzaakt worden door een rechtstreekse blikseminslag op een constructie, door een indirecte blikseminslag enkele kilometers verder op een naburige constructie of op bovengrondse elektriciteitsleidingen of door schakelhandelingen op het elektriciteitsnetwerk. Deze overspanningen kunnen de elektrische en fotovoltaïsche (omvormer, panelen, ...) installaties van het gebouw beschadigen.

Om dit te vermijden, kan men één of alle bliksembeveiligingen toepassen die hieronder vermeld worden (afhankelijk van de risicoanalyse). In huishoudelijke installaties (alleenstaande woningen) wordt de fotovoltaïsche installatie doorgaans gewoon aangesloten op de aarding van het gebouw.

Interne-beveiligingsmaatregelen :
  • de onderdelen van de fotovoltaïsche installatie aarden door middel van een equipotentiaalnetwerk (omvormer, panelen, ...)
  • de lusoppervlakte beperken. Het elektromagnetische veld dat door de bliksem opgewekt wordt, creëert overspanningen in de leidingen die op hun beurt schade kunnen berokkenen aan de omvormer en de fotovoltaïsche modules (inductieve koppeling). Om dit te vermijden, dient men de oppervlakte te beperken van de lussen die gevormd worden door de verschillende geleiders. Zo dienen de modules zodanig bekabeld te worden dat de actieve geleiders zich zo dicht mogelijk bij elkaar bevinden. Er kunnen zich daarnaast ook andere lussen vormen tussen de geleiders van het gelijkstroomnet en de geleiders van de massa's of tussen de actieve geleiders van de fotovoltaïsche installatie en de opvang- of dalende geleiders van het externe beveiligingssysteem
  • afgeschermde leidingen gebruiken. Doordat de elektrische en elektronische apparaten in het gebouw gevoelig zijn voor elektromagnetische storingen, is het raadzaam om afgeschermde leidingen te gebruiken voor alle stroom- (actieve geleiders van de fotovoltaïsche installatie) en telecommunicatiegeleiders (ontvangsttoestel, computer, ...). Er wordt doorgaans geopteerd voor geaarde metalen kabelbanen die meerdere geleiders bevatten. Indien men voor deze optie kiest, dient men wel een aantal positioneringsvoorwaarden op te volgen
  • overspanningsafleiders installeren. Deze voorzieningen moeten de overspanningen die veroorzaakt worden door de bliksem afleiden naar de aarde en zodoende de elektrische en elektronische uitrusting beschermen. Het type en de locatie van de overspanningsafleiders hangen af van de aan- of afwezigheid van een externe beveiliging en de eventuele vrije opstelling ervan. Bliksemafleiders zijn enkel verplicht indien de risicoanalyse dit aangeeft.



Volledig artikel


C. Bouquegneau, prof., dr., ir., Université de Mons, faculté 'Polytechnique'
E. Cailleux, dr., projectleider, laboratorium 'Betontechnologie', WTCB (*)