Évolution de la réflexion sur la sécurité incendie des toitures photovoltaïques au cours des 30 dernières années et perspectives d'avenir

La réflexion sur la sécurité incendie des installations solaires en toiture a considérablement évolué au cours des trois dernières décennies. Ce qui avait commencé par une attention portée aux défauts électriques dans les systèmes photovoltaïques s'est progressivement élargi à une compréhension plus globale de la qualité d'installation, du vieillissement des systèmes et de l'interaction entre les champs photovoltaïques et les structures de toiture. Cet article explique les quatre phases de la réflexion sur la sécurité incendie des systèmes photovoltaïques et à quoi pourrait ressembler la prochaine phase.

Au cours des trois dernières décennies, la façon dont l'industrie considère la sécurité incendie des toitures photovoltaïques a considérablement évolué. Les premières recherches se concentraient presque exclusivement sur la prévention des défaillances électriques dans les systèmes PV. Avec le temps, il est devenu évident que le risque d'incendie des installations solaires en toiture est influencé par de nombreux autres facteurs que les seuls composants électriques.

À mesure que les installations solaires en toiture sont devenues plus grandes et plus courantes sur les bâtiments commerciaux et industriels, la compréhension du risque d'incendie s'est progressivement élargie. Ce qui a commencé comme une discussion sur les défauts électriques est devenu une discussion plus large sur la qualité de l'installation, le vieillissement des systèmes et l'interaction entre les systèmes PV et les constructions de toiture.

Le développement de la réflexion sur la sécurité incendie des toitures solaires peut être grossièrement décrit en quatre phases.

Phase 1 – défaillances des composants

Au cours des premières années du déploiement des systèmes photovoltaïques, la recherche s’est principalement concentrée sur les défaillances des composants électriques.

Les enquêtes sur les incendies liés au photovoltaïque ont montré que de nombreux incidents trouvaient leur origine dans des connecteurs, des sectionneurs DC, des onduleurs ou des câbles endommagés. Des études, notamment celles du Building Research Establishment, indiquent qu’une grande partie des incendies liés au photovoltaïque peut être attribuée à ces composants.

La stratégie principale durant cette phase était donc simple.

Prévenir l’allumage électrique.

Cela a conduit à des améliorations dans :

• la conception des connecteurs

• les normes électriques

• la certification des composants

• les systèmes de surveillance

Ces améliorations ont considérablement réduit la probabilité de défaillances électriques, mais n’ont pas éliminé complètement le risque d’incendie des systèmes photovoltaïques.

Phase 2 – qualité de l’installation

Avec la croissance rapide du déploiement des systèmes photovoltaïques, les chercheurs et les assureurs ont commencé à reconnaître l’importance de la qualité de l’installation.

De nombreux incidents étaient liés non seulement à la conception des composants, mais aussi à :

• un assemblage incorrect des connecteurs

• un mauvais routage des câbles

• des contraintes mécaniques sur les câbles

• des erreurs d’installation lors de la mise en service

Cette phase a déplacé l’attention vers les facteurs humains dans l’installation des systèmes.

Les directives de l’industrie ont mis de plus en plus l’accent sur :

• la formation des installateurs

• les normes d’installation

• les inspections lors de la mise en service

• l’amélioration des procédures d’installation

L’amélioration de la qualité de l’installation est devenue une étape importante pour réduire le risque d’incendie des installations solaires en toiture.

Cependant, même les systèmes correctement installés continuent de vieillir avec le temps.

Phase 3 – inspection et maintenance

La phase suivante de la recherche a pris en compte le fait que les systèmes photovoltaïques restent en service pendant 25 à 35 ans.

Avec le temps, les systèmes peuvent se dégrader en raison de :

• cycles thermiques

• exposition aux rayons UV

• infiltration d’humidité

• accumulation de saletés

• activité d’animaux

• dommages mécaniques

Cela a conduit à mettre davantage l’accent sur l’inspection et la maintenance comme éléments essentiels de la gestion de la sécurité incendie des installations photovoltaïques.

Les technologies introduites durant cette phase comprennent notamment :

• inspections thermographiques

• inspections par drone

• surveillance électrique

• maintenance prédictive

Même avec une maintenance rigoureuse et des inspections régulières, les événements d’allumage locaux ne peuvent cependant pas toujours être totalement évités.

Phase 4 – comportement du système de toiture

Des recherches plus récentes ont déplacé l’attention du système photovoltaïque lui-même vers l’interaction entre les installations photovoltaïques et la construction de la toiture.

Les expériences et les investigations d’incendie montrent que les panneaux photovoltaïques peuvent modifier la dynamique du feu en retenant la chaleur et les flammes près de la surface du toit. Le comportement de la composition de toiture sous-jacente devient ainsi un facteur déterminant pour savoir si un incendie reste localisé ou se propage sur la toiture.

La recherche actuelle se concentre de plus en plus sur :

• la propagation du feu sous les panneaux solaires

• le comportement du feu au niveau du système

• l’interaction entre les systèmes photovoltaïques et l’isolation de toiture

• les essais d’incendie à grande échelle sur des assemblages complets de toiture

Cela représente un changement, passant de l’analyse de composants individuels à la compréhension du système complet de toiture photovoltaïque.

La prochaine étape – conception de toitures photovoltaïques résilientes

La sécurité incendie n’est plus seulement une liste de contrôle pour les électriciens. Elle devient un critère de conception fondamental pour les architectes et les propriétaires de bâtiments.

Plutôt que de supposer que l’allumage peut toujours être évité, l’industrie pose de plus en plus une autre question.

Comment concevoir des toitures de manière à ce qu’un allumage local ne se transforme pas en un incendie de toiture majeur ?

Cette approche se concentre sur :

• une conception limitant les conséquences d’un incendie

• des toitures solaires résistantes au feu

• des assemblages de toiture non combustibles

• des couches barrières résistantes au feu sous les panneaux solaires

• une ingénierie intégrée de la sécurité incendie pour les toitures photovoltaïques

Alors que les installations solaires continuent de croître dans le monde entier, la conception de systèmes de toitures photovoltaïques résilients pourrait devenir l’une des évolutions les plus importantes dans la recherche future sur la sécurité incendie des toitures photovoltaïques.

Points clés à retenir

• La réflexion sur la sécurité incendie des toitures photovoltaïques a fortement évolué au cours des 30 dernières années.

• Les premières recherches se concentraient principalement sur les défaillances des composants électriques.

• La qualité de l’installation a ensuite été reconnue comme un facteur essentiel pour réduire le risque d’incendie des installations solaires en toiture.

• L’inspection et la maintenance à long terme sont essentielles, car les systèmes photovoltaïques restent sur les toits pendant des décennies.

• Des études récentes montrent que l’interaction entre les installations photovoltaïques et la construction de la toiture détermine l’évolution d’un incendie.

• La prochaine phase de la sécurité incendie photovoltaïque se concentrera probablement sur des toitures solaires résilientes et résistantes au feu qui limitent l’escalade des incendies.

Questions fréquentes sur la sécurité incendie des toitures photovoltaïques

Les panneaux solaires peuvent-ils provoquer des incendies de toiture ?
Les panneaux solaires eux-mêmes s’enflamment rarement. Cependant, des défauts électriques dans les connecteurs, les sectionneurs DC, les onduleurs ou les câbles endommagés peuvent provoquer des événements d’allumage dans les systèmes photovoltaïques. Lorsque des matériaux combustibles sont présents dans la structure de la toiture, un petit défaut électrique peut potentiellement évoluer en un incendie de toiture plus important.

Quelles sont les causes les plus fréquentes des incendies de toitures photovoltaïques ?
La plupart des incendies de toitures photovoltaïques proviennent de défauts électriques dans le système DC. Ces défauts sont souvent liés à des connecteurs, des sectionneurs, des câbles endommagés ou des erreurs d’installation. Avec le temps, le vieillissement, l’exposition aux conditions environnementales et les dommages mécaniques peuvent augmenter la probabilité de telles défaillances.

La construction de la toiture influence-t-elle le risque d’incendie photovoltaïque ?
Oui. Les recherches montrent de plus en plus que la composition de la toiture joue un rôle important dans le développement d’un incendie. Lorsque des couches de toiture combustibles sont présentes, le feu peut se propager plus facilement sous les panneaux photovoltaïques. Des assemblages de toiture non combustibles peuvent aider à limiter l’escalade d’un allumage local.

Pourquoi le feu peut-il se propager sous les panneaux solaires ?
Les panneaux photovoltaïques peuvent retenir la chaleur et les flammes près de la surface du toit. Cela est parfois décrit comme un « effet four ». Comme l’espace sous les panneaux peut limiter la ventilation, la chaleur peut s’accumuler et augmenter l’intensité d’un incendie à la surface du toit.

Comment réduire le risque d’incendie des installations solaires en toiture ?
Le risque d’incendie des installations solaires en toiture peut être réduit en combinant plusieurs mesures de sécurité :

• des composants électriques de haute qualité

• des procédures d’installation correctes

• des inspections et une maintenance régulières

• une surveillance des performances du système

• des constructions de toiture résistantes au feu ou non combustibles

Cette approche systémique est de plus en plus reconnue comme une stratégie efficace dans l’ingénierie de la sécurité incendie des systèmes photovoltaïques.

Les toitures non combustibles sont-elles importantes sous les panneaux solaires ?
Les assemblages de toiture non combustibles peuvent jouer un rôle important pour limiter la propagation du feu sous les systèmes photovoltaïques. Lorsqu’un allumage se produit, le comportement des couches de toiture détermine souvent si l’incendie reste localisé ou s’il se propage sur la surface du toit.