Stanowiska pracy
BHP W ENERGETYCE SŁONECZNEJ

 

Urządzenia do pozyskiwania i przetwarzania energii słonecznej

- stosowane technologie i zagrożenia dla użytkowników

 

Autorzy: dr inż. Mariusz Dąbrowski dr inż. Andrzej Dąbrowski
Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy Kontakt: madab@ciop.pl
Źródło: Bezpieczeństwo Pracy – Nauka i Praktyka, 2/2016, s. 23-27,
             DOI: 10.5604/01377043.1194454

 

W serwisie zaprezentowano zasady działania urządzeń do pozyskiwania energii słonecznej bazujących na kolektorach słonecznych i ogniwach fotowoltaicznych. Wskazano odnośne wymagania prawne i normatywne oraz wymagania w stosunku do zatrudnionych pracowników.

Omówiono różne czynności, wyposażenie robocze i zagrożenia zawodowe występujące podczas użytkowania tych urządzeń. Zwrócono uwagę na konieczność opracowania standardów bhp odnoszących się do tych prac.

 

Wstęp

 

Udział energii pozyskiwanej ze źródeł odnawialnych w Polsce zmienia się dynamicznie, choć jest wciąż około dwukrotnie niższy, niż średnia unijna, wynosząca aktualnie ponad 20% [1]. Za odnawialne źródła energii (OZE) uznaje się energię: wiatru, promieniowania słonecznego, aerotermalną, geotermalną, hydrotermalną, hydroenergię, pozyskiwaną z: biomasy, gazu pochodzącego ze składowisk odpadów, oczyszczalni ścieków i źródeł biologicznych (biogaz) oraz z biogazu rolniczego i biopłynów.

Obecny wkład energii słonecznej w produkcję energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w Polsce jest niewielki. W ostatnich latach wzrosło jednak w naszym kraju zainteresowanie tym rodzajem energetyki, co rodzi potrzebę przeanalizowania związanych z nią zagrożeń.

W opracowaniu Międzynarodowej Organizacji Pracy z 2012 r. określono główne zagrożenia przy użytkowaniu rozpowszechnionych obecnie na świecie technologii pozyskiwania energii słonecznej [2]. Z kolei raport z 2013 r. opisuje prawdopodobne scenariusze rozwoju nowych technologii i wynikających z niego problemów, głównie zdrowotnych i dla środowiska naturalnego [3]. W publikacjach tych nie ma jednak szczegółowych danych na temat zagrożeń i doboru środków prewencji przy użytkowaniu tych technologii.

Celem artykułu jest przybliżenie tematyki potencjalnych zagrożeń, na które mogą być narażeni pracownicy helioenergetyki, czyli działu energetyki zajmującego się pozyskiwaniem energii promieniowania słonecznego. Opisano m.in. rodzaje instalacji fotowoltaicznych, a także wyniki badań przeprowadzonych w celu zidentyfikowania rodzajów zagrożeń.

 

Zasada i efekt działania słonecznych instalacji energetycznych

 

Helioenergetyka wyodrębnia dwa podstawowe sposoby przetwarzania energii promieniowania słonecznego - na energię cieplną i elektryczną.

 

               Instalacje do pozyskiwania i przetwarzania energii z kolektorami słonecznymi

 

Do konwersji tej energii na ciepło wykorzystywane są kolektory słoneczne. W urządzeniach tych docierająca do kolektora energia słoneczna zamieniana jest na energię cieplną nośnika ciepła, którym może być ciecz (glikol, woda) lub gaz (np. powietrze). Najbardziej popularne są kolektory płaskie cieczowe (fot. 1.), składające się z ułożonych obok siebie, napełnionych roztworem glikolu, miedzianych lub aluminiowych rurek - wymienników ciepła, przylutowanych do metalowej płyty, zwanej 

absorberem, której zadaniem jest pochłanianie jak największej ilości ciepła słonecznego.

Głównym zastosowaniem kolektorów słonecznych jest ogrzewanie wody użytkowej w domach mieszkalnych. Układy z kolektorami stosowane są również w innych instalacjach grzewczych, np. do ogrzewania wody w basenach kąpielowych. Rzadko są za to używane do produkcji energii elektrycznej, ze względu na niski poziom efektywności, chociaż istnieją oczywiście takie możliwości i rozwiązania techniczne im służące.

 

             Instalacje fotowoltaiczne

 

Instalacje wytwarzania energii elektrycznej w efekcie konwersji promieniowania słonecznego przy zastosowaniu półprzewodników nazywane są fotowoltaicznymi (PV). Samo przetwarzanie promieniowania świetlnego w energię elektryczną odbywa się w ogniwach panelu fotowoltaicznego, umieszczonych pomiędzy warstwami folii politereftalanu etylenu (PET), kopolimeru etylenu i octanu winylu (EVA) oraz szybą ze szkła hartowanego. Całość jest hermetycznie laminowana i oprawiona w metalowej ramie usztywniającej. Najbardziej obecnie popularne są monokrysta liczne ogniwa fotowoltaiczne na bazie krzemu. Stosowane są również ogniwa polikrystaliczne, a także ogniwa na bazie arsenku galu GaAs, dwuselenku miedziowo-indowego CuInSe2 (CIS) oraz tellurku kadmu CdTe [4].

 

 

 

 Fot. 1. Instalacja naziemna cieczowych kolektorów słonecznych (fot. tu i dalej: Mariusz Dąbrowski)

 

Oprócz paneli fotowoltaicznych w skład instalacji wchodzi osprzęt elektryczny. W domowych instalacjach są to przetwornice napięcia, zamieniające wejściowy prąd stały na wyjściowy (przemienny), a czasem również akumulatory z kontrolerami ładowania. Elementami składowymi elektrowni fotowoltaicznej (fot. 2.), poza modułami ogniw fotowoltaicznych i przetwornic napięcia, są również energetyczne linie kablowe, przyłącza, transformatory, konwertery oraz inne niezbędne elementy infrastruktury.

 

 

Fot. 2. Elektrownia fotowoltaiczna: a) konstrukcja wsporcza rzędu (podwójnego) paneli fotowoltaicznych; b) skrzynka RB (rozdzielnica budowlana z przetwornicą napięcia); c) stacja transformatorowa: budynek sterowni, rozdzielnicy pomiarowej i transformatora; d) drzwi do pomieszczenia transformatora średniego napięcia SN

 

Badania i analizy bezpieczeństwa użytkowania urządzeń do pozyskiwania energii słonecznej

 

Podczas badań wykorzystano dostępne materiały źródłowe, dotyczące technologii pozyskiwania i użytkowania energii słonecznej, ze szczególnym uwzględnieniem technologii stosowanych w Polsce. Analizie poddane zostały zwłaszcza prace i czynności oraz potencjalne zagrożenia występujące przy użytkowaniu tych urządzeń, ze szczególnym uwzględnieniem przepisów odnoszących się do tej problematyki. Ponadto zapoznano się z doświadczeniami praktyków użytkujących tego typu instalacje w Polsce i za granicą [5].

Na tej podstawie można było określić prace i czynności podczas użytkowania urządzeń do pozyskiwania energii słonecznej, a także miejsca ich wykonywania oraz zidentyfikować występujące przy tych pracach zagrożenia, zwłaszcza te powodowane przez czynniki mechaniczne i elektryczne.