能源知識庫

摘要

美國零售商沃爾瑪（Walmart）於2019年8月20日對特斯拉提起訴訟。沃爾瑪指控特斯拉在安裝和維護旗下太陽能板產品時出現「重大疏失」進而導致近年來陸續有包括登頓、印地奧、比弗克里克等城市共7間門市發生起火事故，造成沃爾瑪門市中總價值數百萬元的商品受損，因此要求特斯拉賠償損失。[1]

沃爾瑪在向紐約最高法院所提出之訴訟文件中指稱特斯拉裝置太陽能板產品之員工訓練不足，且裝置設備亦有瑕疵，未達到業界標準。儘管按照訴訟書內文中，特斯拉已按照沃爾瑪之建議於2018年六月將各賣場所裝設之太陽能板卸載，但仍然在加州的尤巴城出現起火情事。[1]

從訴訟書內文中，沃爾瑪指出這些火災事故產生的根本原因，應來自特斯拉於2016年斥資23億併購了太陽城(Solar City)發電公司後，卻未能改善該企業「混亂的裝設方式」、以及協助其「採用適足的維修準則」，致使未能妥善裝設太陽能板[2]。

繼沃爾瑪提出訴訟後，彭博(Bloomberg)接續報導指出除了沃爾瑪以外，亞馬遜也於2018年6月發生特斯拉屋頂太陽能板起火意外。對此，特斯拉發言人表示，目前裝設特斯拉太陽能板的亞馬遜站點有11間，也有定期監控與維護，在2018年時也曾發現到個別的太陽能逆變器問題，並與亞馬遜攜手合作，進行補救與全面的檢查。[2]

評析

本次事件肇因：

按照沃爾瑪向紐約法院所提出之傳票與起訴狀(Summon and Complaint)內文，這些火災事故肇因並非各自「獨立」或各商場特定因素所造成，而係來自特斯拉對於旗下所收購之太陽城發電公司未能落實「嚴謹之業界慣例」，且於施工裝設、檢驗、維修時人員均未能妥善施作，導致出現系統性之人為風險。[3]

太陽能板起火事故原因：

按照德國萊茵TÜV能源及環境保護公司與弗勞恩霍夫太陽能系統研究所於2018年所公布的「評估太陽光電系統起火風險與發展風險最小化安全概念報告(Assessing Fire Risks in Photovoltaic Systems and Developing Safety Concepts for Risk Minimization)」中，歸納出電弧(electric arc)乃係太陽能系統火災之主要原因。所謂電弧，即係當通電的高電壓電路中導體與導體分開時，兩端就會出現電弧。在太陽光電系統中，若系統內設備出現電線、模組等破損或老化故障時，而帶著高壓之導體暴露於空氣中，若附近有金屬或另一不同電位之導體，即可能拉出電弧，進而使周遭易燃物起火 [4]。

至於是那些原因造成電弧起火？該報告並針對所蒐研之太陽能起火之103個案例中，將起火常見原因統計分類如下圖：

圖1、德國評估報告分析太陽光電設施起火原因比例統計[4]

由上圖可知，就德國太陽能板起火案例樣本統計而言，較常出現的原因為安裝過程所產生之缺失(38%)、以及產品本身之缺陷(35%)。安裝缺失則包括：直流(DC)連接器沒接好、電線(焊接或壓接)失誤、螺絲接線端未拴緊、線路絕緣未完善、誤用熔點較低之鋁線代替銅線等等因素。而產品缺陷則主要來自部分案例中的模組與變流器廠商在設計或製程的缺失。另外，在該報告中也檢視了174例太陽光電設施燒毀意外，盤點出受損元件部位如下圖2，可發現DC端毀損比例較其他元件部位來得要高。然而，由於交流(AC)端部分的零件數量僅為DC端的1/10，故此比例圖內顯示之AC端毀損比例固然較其他部分為低，卻也代表AC端的毀損風險不容小覷。[4]

圖2、德國調查太陽光電設施元件損害比例[4]

下圖3則是該報告將上述元件進行細部辨析，發現逆變器、接線盒(屬於模組部分)、模組、DC連接器、AC端子等為較常發生損壞之部位。報告中並指出，由於模組為最重要元件、而逆變器係太陽能板諸元件中最複雜者，此結果並不意外。此外，該報告並提及，DC端內諸元件(電纜、開關、連接器等)發生損害之次數相近，且DC連接器與其連接之壓接頭(Crimping)合計超過18例，僅次於接線盒，也屬於較高風險部位。另外，AC端子有14例，也屬高風險部位，其原因則通常來自安裝過程之過失。[4]

圖3、德國調查太陽光電設施元件細部損害件數[4]

此外，如下圖4，該報告並指出，在所調查發生起火事故之太陽光電設施案例中，其啟用時間在一年以內的新設置裝備，出現事故機率顯著高於其他，顯示設備元件年久劣化亦非事故主因。[4]

圖4、德國調查發生事故之太陽光電設施啟用年數[4]

另外，英國商業、能源及產業策略部(BEIS)也針對太陽光電設施起火意外進行相關調查，並將調查結果收錄於「火災與太陽光電設施－調查與相關證據(Fire and Solar PV Systems – Investigations and Evidence)」報告中。此報告辨析發生在英國境內的80起太陽光電設施火災事故案例，將起火常見原因統計分類如下圖5：[5]

圖5、英國BEIS報告分析太陽光電設施起火原因比例統計[5]

由上圖可知，英國BEIS所調查80例太陽光電設施起火事故中，與前述德國調查類似，安裝過程的人為缺失為肇因之大宗。而下圖6，則針對所調查案例中，確定起火肇因來自太陽光電設施者，辨析究竟何部分元件造成起火，可見DC隔離器(isolator，即為開關)乃係英國調查案例中之最大宗來源，此結果亦不違背德國調查結果，DC開關實存在一定程度起火風險。[5]

圖6、英國BEIS報告分析太陽光電設施起火源之元件比例[5]

而另一方面，日本製品評價技術基盤機構(National Institute of Technology and Evaluation, NITE)也在2018年針對住宅用太陽光發電設備事故進行分析。其中按照設備元件分類進行事故原因統計，如下圖7，可見與德國調查結果類似，以2018年的案件看來，逆變器作為太陽光電設備中作為最為複雜之設備，係存在較高之事故風險。[6]

圖7、日本NITE分析太陽光電設施事故元件比例[6]

日本NITE並進一步檢視案例中肇事各元件之事故原因，並整理如下圖8。可見在逆變器與模組部分，主因是來自產品本身的瑕疵；而在接線盒部分，則較高的比例係源於安裝過程(如配線工程施作不良等)的缺失，導致該元件出現肇事風險。[6]

圖8、日本NITE分析太陽光電設施各類元件事故原因[6]

此外，如同前述德國調查報告，日本NITE也發現在其調查案例中新安裝(5年內)設施所發生的事故較多(見下圖9)，且主要均係來自安裝過程所產生之人為疏失。而當設備建置10年以上，事故肇因才明顯來自元件的老化，此結果與前述德國調查結果類似。[6]

圖9、日本NITE分析太陽光電設施各類元件事故原因[6]

綜合上述德、英、日之調查報告，可歸納出安裝過程的人為缺失實為造成起火事故的主因之一，此結論亦與本次沃爾瑪對特斯拉所提之訴訟文件中提告的主因相符。此外，以元件部位觀之，則以逆變器、模組、DC開關等具較高的肇事風險。

各國對此類事故處理作法：

本研究彙整前述各國調查報告中所建議，為防止電弧起火可採取之相關措施如下：

表1、太陽光電設施起火可採取預防措施彙整表[4][7][8]

我國標檢局已對太陽光電模組之安全確認，分別透過CNS15118-1、(內部構造要求)、 CNS15118-2(測試相關規定)詳加定義，俾利太陽光電業者及用戶運用設施時作為參考。然按前揭新聞內文，發生於沃爾瑪各分店的一系列太陽光電設施火災多係來自施工裝設、檢驗、維修時之系統性人為風險。為強化預防此類風險，我國或可借鏡國外經驗，於例如：太陽光電乙級技術士之訓練課程與證照檢定中，加強對於起火預防措施中，針對裝置、檢驗、維修保養等相關之訓練。[9][10]

對區域能源供應安全的影響：

為達成我國低碳、低空污、且電力供應穩定的多元目標，我國經濟部已規劃完整能源轉型路徑，並持續推動再生能源之擴大運用。其中，2016年7月始行的太陽光電兩年計畫屆滿，其中所設定之1.52GW目標已於去年底累積設置屋頂型1.491GW、地面型0.28GW，共計1.78GW順利達標。經濟部並訂下新版兩年計畫，預計2025太陽光電20GW目標不變，而2019-2020的兩年間，設定3.7GW目標，並於2020年累積將達6.5GW。太陽光電設施的布建規劃，預期將透過分散能源，強化我國能源自主性與確保能源多元性，並藉此緩解我國區域間的供電瓶頸。

然而，若光電設施起火事故如本次新聞內提及，出現系統性的人為缺失而致使起火事故風險增加，則按前述能源轉型規畫，對於我國各區域供電穩定將產生一定程度的風險。

參考資料

[1]Groom, N. and Balu, N. (2019). Walmart sues Tesla for negligence after repeated solar system fires. [online] Reuters. https://www.reuters.com/article/us-walmart-tesla-solar-lawsuit/walmart-sues-tesla-for-negligence-after-repeated-solar-system-fires-idUSKCN1VA26B.

[2]Kolodny, L. (2019). Tesla solar panels caught fire at an Amazon warehouse in 2018. [online] CNBC. https://www.cnbc.com/2019/08/23/tesla-solar-panels-caught-fire-at-amazon-warehouse-in-2018-report.html

[3]Walmart Inc v. Tesla Energy Operations-Inc [2019]654765/2019 1 (NYSC)

[4]Prume, K. (2019). Assessing Fire Risks in Photovoltaic Systems and Developing Safety Concepts for Risk Minimization [online] Energy.gov. https://www.energy.gov/sites/prod/files/2018/10/f56/PV%20Fire%20Safety%20Fire%20Guideline_Translation_V04%2020180614_FINAL.pdf

[5]Coonick, C. (2019). Fire and Solar PV Systems – Investigations and Evidence. [online] Assets.publishing.service.gov.uk. https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/786882/Fires_and_solar_PV_systems-Investigations_Evidence_Issue_2.9.pdf?_ga=2.107901889.293463800.1566802042-2089417423.1566802042

[6]松岡泰介 (2019). 住宅用太陽光発電設備の事故について. [online] Nite.go.jp. https://www.nite.go.jp/data/000095183.pdf

[7]NFPA (2019). Photovoltaics (PV) Systems.  https://www.nfpa.org/News-and-Research/Resources/Emergency-Responders/High-risk-hazards/Photovoltaics-Systems

[8]Pester, S. and Coonick, C. (2019). Fire and Solar PV Systems – Recommendations for the Fire and Rescue Services. [1]      Assets.publishing.service.gov.uk. https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/630641/fire-solar-pv-systems-frs-recommendations.pdf

[9]經濟部標準檢驗局(2016) 台灣高效能太陽光電模組技術規範

[10]謝惠子(2019). 經濟部能源局- 能源報導全球資訊網-學用合一，健行科技大學以手作鍛造太陽光電人才. https://energymagazine.tier.org.tw/Cont.aspx?CatID=&ContID=2997