„Az üzembiztonság fenntartása, a napelempark védelme a rongálás és károkozás ellen kulcs elem a beruházás megtérülésében. Túl azon, hogy a rongálások miatti termelésleállás bevételkiesést okoz, további plusz költséget jelent a tulajdonosnak a hiba kijavítása és a rendszer újbóli üzembehelyezése is…” Polonyi Tibor szakértő kolléga igényes elemzését olvashatjuk.
A fosszilis energiahordozóktól való függetlenedés, a zöld energia és megújuló energiaforrások iránti igény nagy mértékben segíti a napelemparkok térnyerését. A vállalt klímacélok teljesítése, a karbonsemlegesség felé vezető út egyre nagyobb mértékben támogatja a napenergia hasznosítást. Akár kis háztartási méretben, akár nagy, ipari kialakításban a napelemparkok viszonylag könnyű telepíthetősége és energiatermelő képessége népszerű iparágat teremtett magának.
A MAVIR 2023. szeptember 15-i közleményében egészen érdekes számadatokkal támasztotta alá ezt a trendet. 2023. szeptember 01-ig, az 50kW alatti rendelkező HMKE rendszerek (2080,474 MW), valamint az 50kW feletti ipari méretű napelemparkok (3124,065MW) beépített kapacitása együttesen elérte az 5200MW-ot. Ez a szám azért is figyelemre méltó, mert a 2012-ben a Nemzeti Fejlesztési Minisztérium által kiadott Nemzeti Energiastratégia 2030 című kiadványban a napelemes rendszerek beépített kapacitását 6500MW-ra becsülték 2030-ra. Jól látható, hogy ezt az értéket, már 2024-ben el tudjuk érni.
Az ipari napelemparkok jelentősége nagy, hiszen koncentráltan nagy mennyiségű elektromos energiát képesek termelni a megfelelő körülmények között és azt az országos hálózatra tudják juttatni közvetlenül. Az tény, hogy a napenergia előállítása szakaszos és időjárás függő, de tervezhető és számolni kell az energiatermelésben az egyre növekvő részarányával.
A napelemparkok működését az energiatermelés folytonossága és annak átvétele miatt biztosítani kell. Ezek az energiatermelő egységek beruházások, bekerülési költséggel és megtérüléssel rendelkeznek. Az üzembiztonság fenntartása, a napelempark védelme a rongálás és károkozás ellen szerves része ennek a folyamatnak, kulcs elem a beruházás megtérülésében. A rongálások miatti termelésleállás túl azon, hogy bevételkiesést okoz, további plusz költséget jelent a tulajdonosnak a hiba kijavítása és a rendszer újbóli üzembehelyezése. Ezért fontos lépés az ilyen napelemparkok védelmi rendszereinek megtervezése már a beruházás elején.
A tervezés során több szakág együttműködése szükséges. Általában az erősáramú tervezőktől indul ki a folyamat, hiszen ők tervezik magát a napelemparkok kábelárok-nyomvonalait, vezetékezéseit, cölöpözési terveit. Ezeknek a terveknek a birtokában lehet a védelmi rendszereket is megtervezni.
A tervezési lépései
A folyamat első lépéseként a kapott terveket és műszaki leírásokat kell alaposan átnézni. Meg kell vizsgálni az egyes műtárgyak elhelyezkedését, a stringek kialakítását, az inverterek elhelyezését (sorok végén vagy egy csoportban), a transzformátorok kialakítását és elhelyezését. Érdemes már ebben a fázisban tájékozódni a terület földrajzi elhelyezkedéséről, mivel a napelemparkok alkalmazkodnak a változatos felszíni adottságokhoz, nem csak sík terepen, hanem akár domb- vagy hegyoldalban is telepíthetőek. A domborzat pedig sokszor befolyásolja az alkalmazható védelmi megoldásokat.
Érdemes egy kockázatértékelést végezni rögtön a tervezési folyamat elején. A kockázatértékelést az általános kockázatértékelési szempontok alapján (MSZ EN IEC 31010:2020) lehet elvégezni a napelempark teljes területére, valamint érdemes a vizsgálatot a park közvetlen környezetére is kiterjeszteni. Így lehet azonosítani a lehetséges veszélyforrásokat, a valószínűsíthető behatolási helyeket és a védendő objektumokat. Szem előtt tartva, hogy az azonos kockázatnak kitett területek ugyanazon zónába sorolhatóak, elkészíthetünk egy zónatérképet is, mely rajzoló programokkal könnyen vizualizálható és a tervekre felvezethető, illetve a kockázati mátrix is elkészíthető. Ez az objektumorientált kockázatértékelés[1] segít abban, hogy az azonosított veszélyekhez megfelelő és arányos védelmi megoldást találjunk, akár kisebb méretű, akár nagyobb méretű napelemparkról van szó.
Az azonosított veszélyeket és lehetséges behatolási szándékot megakadályozandó a védelmi rendszerek kiválasztása és megtervezése a biztonságtechnikai tervezők feladata. Ez egy komplex tervezési feladat, ahol figyelembe kell venni a terület adottságait (domboldal, sík terep, vízelvezetés, növényzet, megközelítés, mezőgazdasági munkák stb.) és lehetőség szerint fel kell használni az előnyös természeti adottságokat, például a vízelvezető árok vagy sűrű bozótos növényzet, mely elsődlegesen a terület megközelítését akadályozza, nehezíti. Figyelembe kell venni a mechanikus és elektronikus kialakítású védelmi megoldásokat és ezek összehangolásával kell kidolgozni a terveket.
A napelemparkok villamos szabadtérnek, kapcsolótérnek minősülnek, mindenképpen kerítéssel kell körbevenni, melynek magassága 1,8 m kell legyen és a védőtávolság a kerítés és berendezések között a távolság minimum 1,5 m kell legyen (MSZ 1600-11:1983). A mechanikai védelemről általában kevés szó esik, de fontos szerepet játszik a védelmi rendszerekben az objektumok körül. Érdemes átolvasni a 190/2011. (IX. 19.) Kormányrendeletet az atomenergia alkalmazása körében a fizikai védelemről és a kapcsolódó engedélyezési, jelentési és ellenőrzési rendszerről. Bár messze nem atomerőművek védelméről van szó napelemparkok esetén, de az itt rögzített fizikai védelmi rendszerek funkciói és megvalósításuk lehetséges módjai iránymutatásként kiválóan felhasználhatóak (elrettentés, detektálás, késleltetés, elhárítás, A-B-C-D zónák) napelemparkok tervezésénél is.
A kockázatértékelési mátrixból egyértelműen látszik, hogy hol vannak azok a területek, ahol a legvalószínűbb a behatolás veszélye. Bár senkit sem lep meg az a tény, hogy mivel ezek a napelemparkok lakott területen kívül esnek, vagy annak a szélén helyezkednek el, a legnagyobb figyelem a periméterre, a kerítés vonalára és szorosan annak belső és külső, megközelítési területére esik. Természetesen ahogy haladunk a park belseje felé, úgy megyünk keresztül a zónákon, jellemzően a stringek területe, majd a belső részen elhelyezett transzformátor ház és környezete, valamint inverterek környezete a problémás zónák. A periméter védelmének kialakítása az egyik kulcsfontosságú elem a védelemben, hiszen ez az első jelentős védelmi vonal, mely jelzi a behatolási szándékot. Természetesen a megközelítést is lehet detektálni és érdemes is ( ún. megelőző védelem[2], közeledő objektumok, járművek, emberek észlelése), de itt figyelemmel kell lenni az évszakra, napszakra, mint például az idény jellegű mezőgazdasági munkákra, nappali forgalomra az alsóbbrendű megközelítési utakon. Nem minden mozgás riasztás, minden esetben meg kell bizonyosodni ennek tényéről, illetve olyan rendszereket kell tervezni, mely segít ebben.
[1] Horváth Tamás: Elektronikus megfigyelő-, és ellenőrző rendszerek objektumorientált kialakítása különös tekintettel a biztonsági kockázatok rendszerére, https://lib.uni-obuda.hu/sites/lib.uni-obuda.hu/files/Horvath_Tamas_ertekezes.pdf
[2] Szabó Lajos: Az objektumok biztonsága és az objektumvédelem speciális területe a megelőző védelem, https://lib.uni-obuda.hu/sites/lib.uni-obuda.hu/files/Szabo_Lajos_ertekezes.pdf
Jelzőrendszerek
Ha csak a kerítés vonalának védelmére koncentrálunk, akkor a klasszikus védelmi módok és jelzőrendszerek számbavétele és kialakításuk megoldása az elsődleges feladat. Az infrasorompók a klasszikus periméteres védelem eszközei. Talán az egyik legelső olyan vonali védelmi megoldás, mely elérhető. Számos gyártó kínál megoldást infrasorompókra, kezdve az egyszerű 2 sugaras eszközöktől a nagyobb távolságokra használható, zavarvédett, többsugaras kialakításokig. Jellemző alkalmazási távolságuk az 50-300 méter. A megfelelő működéshez több feltételnek teljesülnie kell. Egyrészt szabad optikai rálátással kell rendelkezni az adó és vevő között, másrészt az áthidalható távolságnak is hatótávon belül kell lennie. Hosszú egyenes szakaszokon, kerítés mellett jól alkalmazható, de ha tagolt a kerítés vonala, akkor sajnos nem minden esetben használható. Az egymásra tehető és szinkronizálható kialakítások a teljes ember magasságú védelmet biztosítják a kerítés mentén. Figyelemmel kell lenni a karbantartásra, mivel a megfelelő működéshez a területet rendezni kell és a füvet, aljnövényzetet nyírni szükséges rendszeresen, hogy ne nőjön bele a növényzet az infrasorompók vonalába, mert az téves jelzéseket okozhat. A mikrohullámú sorompók is jól alkalmazhatók hosszú szakaszokon, vagy egybeépített adó-vevő esetén térrészek védelmére. Ezeknél a jelző rendszereknél nagy odafigyelés szükséges a tervezéskor, mert a karakterisztikát minden esetben figyelembe kell venni és a távolságokat a kerítés és felépítmények között tartani kell. A mikrohullámú sorompók jellemzően egy szivar alakú érzékelési teret hoznak létre, melynek szélessége akár 2 m is lehet, magassága pedig 1,8 m egy 300 m-es szakaszon. Azon kívül, hogy optikai rálátásnak kell lennie adó és vevő között, a domborzat is akadályozhatja a kialakítást, mivel egyértelműen sík terep kell a jól működő kialakításhoz. Ha nem sík a terep, akkor kitakarhat részeket a domborzat és a rendszer kijátszható lesz. A kerítésvédelmi rendszerek csoportjában többféle megoldással is találkozhatunk. Fő előnyük, hogy képesek detektálni az átmászást, áttörést vagy a kerítés átvágását. A szenzorkábeles rendszerek a kerítésre vannak erősítve és követik annak mozgását. Az elektromos jeleket a vevő és feldolgozó egység fogadja és értékeli ki. Képes érzékelni és kiszűrni a környezeti hatásokat (például szél) és nagy pontossággal detektálják a mászást, vágást, fűrészelést vagy éppen a felemelést. Jól zónázhatóak és nagyobb távolságok is áthidalhatóak vele (250-500 m). Az optikai szálas védelmi rendszerek is hasonlóan szinte minden típusú kerítésre telepíthetőek. Az optikai szálban a rezgések hatására a lézer fény deformálódik és a vevő egységen a jelalak, jelmintázat megváltozik, mely jelzést vált ki. Kevésbé érzékeny a napsütésre, elektromágneses zavarokra. Utólag is könnyen telepíthető, átmászást, átvágást, felemelést is nagy pontossággal érzékeli. Az érzékelőfejes kerítésvédelmi rendszerek hasonlóan az előbbi megoldásokhoz, a kerítés szakaszok védelmét látják el, de itt az egyes fejek, mint érzékelők egyenként vagy csoportokba szervezve is beállíthatóak, programozhatóak.
Csatolt táblázat ide (persze nem kell baromi nagyba)
Kamerák alkalmazása
A periméteres védelem kialakításakor érdemes a vizuális megerősítésre is tervezni és videós rendszerrel együtt tervezni a napelemparkokat. Ennek több előnye is van. Egyrészt a kerítésvédelmi rendszerekből érkező jelzéseket ellenőrizni lehet (téves jelzés verifikálás), másrészt a kamerás iparágban elterjedt mesterséges intelligencia segítségével olyan intelligens kamerarendszereket lehet kialakítani, melyek képesek az emberek és járművek detektálására és jelzés továbbítására. Ezek a ma már klasszikus IP kamerák tudásában megjelenő mesterséges intelligencia vívmányai, az objektumosztályozás és analitikai szabályok alkalmazása. A normál kamerák jellemzően nappal színes, gyenge fényviszonyok mellett pedig valamilyen segédfénnyel (IR, fehér LED) megvilágított képet biztosítanak.
Egyre szélesebb körben elérhetőek a hőkamerák, melyek nagy mértékben kiküszöbölik a normál kamerák hátrányait. Éjjel, nappal és ellenfényben is kiválóan látnak, átlátnak a ködön és hóesésen egyaránt (egy bizonyos határig). Az analitikai funkciók révén objektumosztályozást, analitikai szabályok futtatását teszik lehetővé (vonalátlépés, terület behatolás) és szemben a látható tartományban működő kamerákkal, ahol az analitikai távolság 30-80 m, itt akár 350 méter vagy nagyobb távolság is áthidalható (felbontás függő). Több gyártó kínál olyan úgynevezett bispektrális hőkamerát, amiben egy burkolaton belül található egy hőkamera és mellette egy fix optikával szerelt normál kamera is. Bár a hőkamera jellemzően nagyobb távolságra lát el, a normál kamera segíti a kezelők munkáját és valós képet szolgáltat . Ezek a kamerás megoldások nem csak fix telepítésű egységekben találhatóak meg (csőkamera vagy dóm kamera kialakítás), hanem forgatható PTZ kamera kivitelben is. A forgatható kamerák előnye a nagy zoomtartományú objektív, melynek segítségével ráközelíthetünk az adott szakaszra és nyomon követhetjük az eseményeket szükség szerint. A beépített segédfények pedig sötétben is megvilágítják a területet, így nem csak a kerítés vonalát, hanem az egész park területét megfigyelhetjük igény szerint. Érdemes kombinálni a fix telepítésű kamerákat a PTZ változatokkal.
Az elektromos kerítések talán ez egyik legnagyobb elrettentő erővel rendelkező megoldások. Szigorú előírások alapján telepíthetőek (MSZ EN IEC 60335-2-76:2022), nagyobb kerítésszakaszok áthidalására is képesek. Kerítés tetején a mechanikai védelem kiegészítéseként, vagy a kerítés belső oldalán is elhelyezhetőek. A figyelmeztető táblák kötelező elhelyezése, a robosztus megjelenés egyértelmű elrettentő erő.
Belső területek védelme
A napelemparkok belső területének védelme egy másik fontos tervezési lépés. Itt mérlegelni kell, hogy csak a transzformátorház védelmére koncentrálunk, vagy esetleg a stringek védelmét is számba vesszük. A stringek védelmére vannak olyan megoldások, melyek a DC körbe telepíthetőek közvetlenül az inverterek bemenetére. Ezek az eszközök nem klasszikus vagyonvédelmi eszközök, de képesek érzékelni a kábelszakadást, -elvágást és NO/NC kimeneteken keresztül jelzést tudnak adni erről.
A transzformátorházak védelme a legbelső zóna. Általában itt kerülnek telepítésre a központi egységek, mind a napelempark erősáramú rendszerei számára, mind pedig a biztonságtechnikai jelzőrendszerek számára. Itt jellemzően az ajtónyitás érzékelőkre, kültéri térvédelemre kell koncentrálni. Amennyiben a napelempark mérete olyan, hogy külön felépítmény található benne, akkor még a beléptető rendszerről is gondoskodni kell, az illetéktelen és jogosulatlan behatolás ellen védeni kell.
A központi egységek tekintetében az egyes rendszerekből érkező jelzéseket általában egy vagyonvédelmi központ zónabemeneteire jeleztetjük át. Így megvalósítható a szelektív jelzésátvitel, karbantartás idejére a jelzéstovábbítás kiiktatható, illetve az egyes alrendszerek egy rendszerbe szervezhetőek. A jelzéstovábbítás a távfelügyelet számára megoldott a vagyonvédelmi központon és kommunikátoron keresztül. A távfelügyelet, mint szolgáltatás szintén a biztonságot hivatott növelni. A jelzések továbbítása és kiértékelése a távoli személyzet feladata, akik a beavatkozást és elhárítást biztosítják. A kiérkező járőrök a videó távfelügyelet funkcióval akár menet közben is követhetik az eseményeket és pontos képi információk birtokában avatkozhatnak be a cselekmények folyamatába.
A megfelelő periméteres és belső zónás védelmi rendszerek kiválasztásából épül fel a védelmi koncepció, ahol az egyes alrendszerek, mint építőelemek kerülnek meghatározásra és biztosítják a folyamatos üzemelést, jelzéstovábbítást a távfelügyelet és tulajdonos(ok) számára. Természetesen más védelmi megoldások és jelzőrendszerek is léteznek, amelyek megbízhatóak és jól használhatóak az ipari napelemparkok biztonságtechnikai rendszereinek kialakítására.
Tervezőként a feladat összetett, mivel 100%-os védelem nincs, de ha a komplex megoldást az adott körülmények között elérhető legjobb színvonalon határozzuk meg és ez arányos ráfordítást jelent a védendő értékhez képest, akkor kijelenthető, hogy hatékony a védelmi rendszer[1].
[1] Berek et al. Személy- és vagyonbiztonság, OE 2016, ÓE-BGK 3071, pp 90-91
