前言
因應國內外再生能源應用發展，企業近年積極投入太陽能光電系統設置，同為地球減碳共盡心力，統計2013~2022年企業已設置裝置容量總計13,658kWp(峰瓩)，為發揮系統效益且穩定運作，太陽能光電設備安全管理成了首要課題，火災危害防範更是重中之重，本期將分享太陽能設備可能的事故危害、火災危害特性等資訊，供企業太陽能光電發電系統設置單位推動日常安全管理與事故應變訓練。
太陽能光電系統簡介
1.設置類型：太陽能光電系統依據設置地點可分為「地面型」與「屋頂型」，地面型太陽能系統有易於安裝維護等優點，但有佔用土地空間缺點，屋頂型太陽能系統能有效利用建築物樓頂空間，避免土地空間占用問題，但在安裝、維護上增加了高處作業的危險性。
2.發電原理：主要以半導體材料製作之太陽電池(solar cell)為主體，透過太陽電池接受日照能量，使太陽電池吸收太陽光後透過圖中的p-型半導體及n-型半導體使其產生電子(負極)及電洞(正極)，同時分離電子與電洞而形成電壓降，再經由導線傳輸至負荷(load)。由於太陽電池產生的是直流電(DC)，因此為提供給家電用品或各式電器可使用的電源則需加裝直/交流轉換器(inverter)，將直流電轉換成交流電(AC)，作為民生或工業用電。
太陽能光電系統潛在事故危害、火災風險與危害特性
1.太陽能光電系統潛在事故危害：企業設置之太陽能光電系統，多數為屋頂型太陽能光電系統，自太陽能光電系統運用於商業用途後，太陽能光電火災的意外也漸漸浮現，依我國勞動部勞動及職業安全衛生研究所研究報告指出，安裝及維護太陽能光電設備場所潛在危害包括墜落、物體飛落、切割、火災及感電等危害，以下列舉國內外曾發生過之太陽能事故案例，在系統安裝或清洗時易發生墜落意外，而系統啟用後以火災事故危害最大。
2.太陽能光電的火災風險：太陽能光電系統本身引起火災成因主要是配線短路蓄熱或高壓電弧產生而釀災，據PV MAGAZINE評論，引述Clean Energy Associates（CEA）調查全球數百件商用太陽能光電系統，約有90%屋頂型太陽能場所存在安全和火災風險。另根據德國研究機構(Fraunhofer ISE)統計顯示當地1995-2000年180件太陽能火災事故調查結果中，起火點以直流電部位(DC Section)最高，其次為太陽能電池模組(如下圖)。
3.太陽能光電火災危害特性：當太陽能系統起火點位在直流電區段，例如太陽能電池、直流電配線、變流器等，因太陽能電池持續接收日照或火光，仍有直流電的產生，無法透過設備斷電來避免人員感電風險，且太陽能電池因高溫導致破裂將產生飛散碎片，材料的燒損間接產生含有磷、鎘、碲、砷、鎵等有毒氣體濃煙，使應變人員陷入巨大健康風險；若該場所位於屋頂則會有人員高處墜落危害、救災空間受限等情形發生。
要降低太陽能光電系統發生火災風險，首先須防範異常熱源的產生，場所可透過場所自主檢查及安全維護計畫，實現防火管理工作，以下參考我國勞動及職業安全衛生研究所之「屋頂型太陽光電發電系統作業安全指引」，整理安全管理重點。
1.場所自主檢查：定期指派人員針對太陽能光電系統場所環境、設備設施進行巡檢，減少設置環境可燃物、確保電器組件完整及消防安全設備功能正常。
(1)場所排水設施良好無積水。
(2)無雜草落葉堆積、鳥獸築巢、禽鳥糞便。
(3)檢修走道空間保持暢通無雜物堆置。
(4)光電模組基座無鏽蝕變形、無固定不良。
(5)配線絕緣包覆良好、銜接處無破損、遭障礙物凹折磨損。
(6)變流器、配電盤面貼有警告標示、上鎖管制。
(7)場所絕緣手套、防護器具定點妥善保管維護。
(8)場所消防安全設備外觀、性能符合企業規定。
2.安全維護計畫：常見太陽光電設備損壞因素有污漬、破片、熱斑、遮蔭、鼠咬導線、太陽能板焊線黃化等，其中導線鼠咬造成漏電停機風險；熱斑效應導致局部燒毀形成暗斑、封裝材料老化等永久性損壞，故須制定合適的定期維護計畫，有助於延長系統整體運轉壽命，援引我國「屋頂型太陽能光電發電系統作業安全指引」、美國太陽能規範和標準委員會(SolarABCs)等國內外規範，太陽能光電場所安全維護管理應制定下列計劃。
(1)維修計劃
(2)電器維修安全規定
(3)清洗作業安全規定
(4)火災緊急應變計劃
(5)承攬作業安全管理
太陽能光電火災事故一旦發生，完成斷電程序是首要工作，先遮斷直流電與交流電的連接，若為屋頂型太陽能光電系統，應確保人員高處作業安全，火場周遭亦應畫設禁界區域，確保太陽能板破片飛散無砸傷相關人員，目前我國訂有「消防機關搶救太陽光電發電設備火災指導原則」，人員災害防救、破壞作業、射水滅火等需特別注意安全措施，原則如下：
結語
企業近年各廠區積極建構太陽能光電發電系統，使用潔淨能源提升企業減碳效益，然而太陽能光電系統運作過程仍具有潛在的火災事故風險，因此為確保能源穩定供應及避免災害財產損失，規劃適當防災管理尤為重要，包含場所自主檢查、定期清洗保養計劃、人員作業安全規定等，以降低場所發生火災的風險，另外對於突發災害的應變，有賴平日減災訓練的落實，如推動太陽能光電場所應變演練，能幫助第一線人員瞭解緊急應變之注意事項，有助於抑制災害擴大與降低人員財產的損失。
(台塑企業 總管理處提供，2023/9/1)