حريق محكمة هونغ فوك في هونغ كونغ بمثابة قصة تحذيرية: كيف ينبغي ضمان السلامة من الحرائق لأنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني؟

أثار حريق مبنى هونغ فوك كورت في هونغ كونغ مخاوف السلامة المتعلقة بأنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV) وجعلها محط اهتمام قطاع الطاقة الشمسية. ونظرًا لتعرض هذه الأنظمة بشكل خاص لظاهرة "تأثير المدخنة"، فإنها تواجه مخاطر متزايدة حيث يمكن أن تنتشر الحرائق الموضعية بسرعة إلى الأعلى عبر الفراغات، مما يشكل مخاطر أكبر بكثير من تركيبات أسطح المباني. وهذا يفسر سبب حرص معظم دول العالم على تطبيق معايير صارمة للغاية للسلامة من الحرائق لأنظمة الخلايا الكهروضوئية على واجهات المباني عند الترويج لأنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV).

أولاً: لماذا تُعدّ أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على واجهات المباني أكثر عرضةً لانتشار الحرائق؟ رؤى مستقاة من دراسات حالة سويسرية

كانت سويسرا، وهي سوق عالمية متقدمة في مجال أنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV) وتشهد انتشارًا واسعًا لأنظمة الخلايا الكهروضوئية على واجهات المباني، تفتقر إلى معايير موحدة. ونتيجة لذلك، كلفت وكالة الطاقة السويسرية شركة سويسولار بوضع المبادئ التوجيهية المؤقتة للحماية من الحرائق لأنظمة الخلايا الكهروضوئية على واجهات المباني ذات التهوية، والتي تحدد حدود السلامة لمثل هذه المنشآت.

تتناول هذه الإرشادات بشكل أساسي "أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية ذات الواجهات المهواة" - وهي هياكل تُحيط فيها ألواح زخرفية بوحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية، مع وجود تجويف مهوى يفصلها عن هيكل المبنى. وتحلل هذه الإرشادات المخاطر المحتملة في أربعة سيناريوهات نموذجية للحريق، بما في ذلك:

اشتعال النيران بسبب شرارات من المباني المجاورة

الحرائق التي تنشأ في قواعد المباني أو الشرفات

ألسنة اللهب تتصاعد من فتحات النوافذ وتشعل الواجهة.

حدوث شرارة كهربائية أو أعطال في مكونات النظام الكهروضوئي نفسه

يُعدّ الانتشار الرأسي السريع للحريق الخطر الأبرز في هذه الحالات. خاصةً عندما تكون أعماق التجاويف غير كافية، أو تفتقر المواد إلى مقاومة كافية للهب، أو يكون مسار الكابلات غير مطابق للمواصفات، فقد تلتهم النيران واجهة المبنى بأكملها في غضون دقائق.

ويؤكد نظام التصنيف السويسري كذلك على ما يلي:

المباني التي يقل ارتفاعها عن 11 متراً: مخاطر منخفضة نسبياً، مما يسمح بمتطلبات مبسطة؛

المباني التي يزيد ارتفاعها عن 30 متراً: يجب استخدام مواد مثبطة للهب من الدرجة العالية وهياكل دعم مقاومة للحريق، مع اشتراط إجراء اختبار الاحتراق؛

جميع المباني: مواصفات صارمة لتوجيه الكابلات، وأنواع زجاج الوحدات، وتصنيفات مقاومة اللهب للألواح الخلفية.

تُعد هذه المعايير أكثر تفصيلاً من القانون العام الحالي للحماية من الحرائق في المباني في الصين، وتوفر مرجعًا لتوحيد معايير أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية للواجهات في الصين في المستقبل.

ثانياً: لماذا تسبب حريق هونغ كونغ في هذا القلق الشديد داخل الصناعة؟

تتميز المباني السكنية الشاهقة في هونغ كونغ بكثافة سكانية عالية، مع مسافات ضيقة بين الهياكل، وضغط رياح مرتفع، وتصميمات معقدة للشرفات والواجهات. في حال انتشار حريق عبر تركيبات الألواح الشمسية الكهروضوئية على الجدران الخارجية، فإن النتيجة ستكون:

صعوبة الإخلاء

سرعة الانتشار

حرائق ثانوية تؤثر على المباني المجاورة

ستتجاوز هذه النتائج بكثير تلك الموجودة في الهياكل التقليدية. وهذا يفسر بشكل أساسي تركيز الصناعة المستمر على "سلامة الألواح الكهروضوئية على الجدران الخارجية" في السنوات الأخيرة.

على الرغم من أن حريق هونغ كونغ هونغ فوك كورت لم يكن له علاقة بأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، إلا أن هذا الحادث عزز الوعي العام: أي تركيب مثبت على الواجهة، إذا كان يفتقر إلى معايير السلامة الصارمة، يمكن أن يعمل كعامل مساعد للحريق.

وبالتالي، وبغض النظر عن معدلات تبني الطاقة الشمسية الكهروضوئية في المستقبل، ستصبح معايير السلامة من الحرائق أكثر صرامة حتماً.

ثالثًا: كيف ينبغي تنفيذ أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية للواجهات؟ يجب عدم إغفال المواد والكابلات.

استنادًا إلى المعلومات المجمعة، تعطي الصناعة حاليًا الأولوية للجوانب التالية فيما يتعلق بألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية للواجهات:

1.  تصنيفات محسّنة لمقاومة اللهب للوحدات والمواد الإنشائية

– يجب استخدام الزجاج المقسى في الوحدات الزجاجية المزدوجة

– يجب أن تستوفي أغشية التغليف معيار RF2 (المكافئ لمعيار B1 الصيني).

– يجب أن تحقق الأوراق الخلفية معيار RF3(cr)

– بالنسبة للهياكل الداعمة التي يزيد ارتفاعها عن 11 مترًا، يجب أن تكون جميع المواد غير قابلة للاحتراق (RF1/الفئة أ)

2. تصميم عمق التجويف بشكل منطقي للتخفيف من تضخيم تأثير المدخنة

تعمل منطقة الأمان التي يتراوح عرضها بين 40 و100 ملم على تقليل سرعة انتشار الحريق عموديًا بشكل كبير.

3. يُعدّ توحيد مسارات الكابلات أمراً بالغ الأهمية

يجب ألا يتجاوز عدد أسلاك حزم الكابلات الأفقية 6 أسلاك.

يجب ألا يتجاوز عدد أسلاك حزم الكابلات الرأسية 3 أسلاك.

تتطلب فتحات الجدران أكمامًا مصنفة RF1

يجب أن تستوفي جميع الكابلات تصنيف مقاومة اللهب RF3(cr).

4. عمليات التفتيش المنتظمة ضرورية:

المباني الشاهقة: كل سنتين

مبنى متوسط ​​الارتفاع: كل 3 سنوات

المباني المنخفضة: كل 5 سنوات

سواء استندت إلى التجربة السويسرية أو اللوائح الصينية الحالية، يمكن تلخيص المبدأ الأساسي لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية للواجهات على النحو التالي:

يجب أن تكون السلامة من الحرائق هي الأولوية القصوى في تصميم وبناء الأنظمة.

رابعاً: ما هي الاعتبارات الخاصة التي تنطبق عند دمج الألواح الكهروضوئية للواجهات مع تخزين الطاقة؟ يقدم نهج شركة Highjoule (مجموعة HJ) مساراً مرجعياً.

يُعدّ نظام "الخلايا الكهروضوئية مع تخزين الطاقة" اتجاهاً ناشئاً، حيث يتزايد عدد المباني التي تُولي اهتماماً للتشغيل المنسق لأنظمة الخلايا الكهروضوئية في واجهاتها مع أنظمة تخزين الطاقة الموزعة، وذلك لتعزيز معدلات الاستهلاك الذاتي للطاقة وتحسين مرونة الشبكة. مع ذلك، تُعتبر أنظمة تخزين الطاقة نفسها معدات كهربائية، ولا ينبغي إغفال متطلبات السلامة من الحرائق المتعلقة بها.

قامت مجموعة هوي جو للتكنولوجيا بتنفيذ ما يلي في مشاريع متعددة:

✔ خلايا بطارية عالية الأمان وتصميم هيكلي

يؤدي انخفاض احتمالية حدوث الهروب الحراري إلى تقليل خطر الحرائق المرتبطة بالبطاريات بشكل كبير.

✔ نظام حماية متعدد المستويات نشط/سلبي

يشمل نظام إدارة البطارية (BMS)، وجهاز كشف الدخان، والتحكم في درجة الحرارة، والحماية من انقطاع التيار الكهربائي التلقائي لمعالجة مخاطر الهروب الحراري أو قصر الدائرة المحتملة.

✔ نظام إدارة الطاقة (EMS) قابل للتشغيل البيني مع أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية

يعمل التنسيق الذكي على مزامنة توليد الطاقة الكهروضوئية للواجهة مع شحن/تفريغ تخزين الطاقة، مما يقلل من مخاطر الحرائق الناتجة عن الأحمال الكهربائية الزائدة.

✔ منهجيات تركيب صديقة للبيئة

تضمن استراتيجيات حماية المعدات من فئة UPS التشغيل المستمر داخل بيئات المباني الحضرية المعقدة.

في تطبيقات البناء، لا يؤدي تحسين التفاعل بين الخلايا الكهروضوئية وتخزين الطاقة إلى تعزيز كفاءة الطاقة فحسب، بل يقلل أيضًا من مخاطر الأعطال الكهربائية من خلال التشغيل والصيانة المحسّنة، مما يقلل من مخاطر الحرائق بشكل عام.

V. لا تُعتبر أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية للواجهات "عالية المخاطر للغاية للتنفيذ"، بل يجب أن تكون "السلامة هي الأولوية القصوى".

أصبحت الألواح الكهروضوئية للواجهات مكونًا حيويًا من مكونات أنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV)، ومع ذلك فإن خصائصها الفريدة تعني أنها ليست عملية تركيب قياسية حيث "يكفي مجرد تثبيت الأقواس".

سواء تعلق الأمر بالمواد، أو السلامة الهيكلية، أو أنظمة نقل الطاقة، أو تنسيق تخزين الطاقة، فإن المعايير الشاملة والتصميم العلمي والبناء المسؤول والتشغيل والصيانة المستدامة أمور لا غنى عنها.

من التجربة السويسرية إلى قصة كارثة حريق هونغ كونغ التحذيرية، تتجه الصناعة في نهاية المطاف نحو اتجاه واحد:

تركيب الألواح الكهروضوئية على الواجهات أمر ممكن، ولكن فقط عندما يكون مدعوماً بإطار عمل أكثر صرامة للسلامة من الحرائق.

مع إعطاء الأولوية لسلامة المباني الكهروضوئية، لا تتجاهل قيمة أنظمة تخزين الطاقة.

مع تحول المباني الحضرية نحو التنمية منخفضة الكربون، سيتم دمج أعداد متزايدة من منشآت الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتخزين الطاقة في واجهات وأنظمة توزيع المباني السكنية والمكتبية والتجارية.

إذا كنت تفكر في مشروع للطاقة الشمسية الكهروضوئية المدمجة في المبنى أو تبحث عن حلول تخزين طاقة مستقرة وآمنة، ندعوك لاستكشاف عروض تخزين الطاقة التي تقدمها شركة هاي جول (مجموعة إتش جيه). معًا، لنساهم في دفع عجلة التحول في قطاع الطاقة نحو مزيد من الأمان والذكاء والموثوقية.