envelope redakcja@polskiinstalator.com.pl home ul. Wąski Jar 9
02-786 Warszawa

Advertisement










56Każda instalacja energetyczna wymaga precyzji na etapie tworzenia jej projektu i późniejszej realizacji. Niedopatrzenie może skończyć się awarią urządzeń, a w skrajnych przypadkach nawet doprowadzić do pożaru. Dotyczy to również urządzeń grzewczych, takich jak kotły czy pompy ciepła, ale w ostatnim czasie, przez ogromny popyt, problem źle wykonanych instalacji coraz częściej dotyka fotowoltaiki. I właśnie problemom z projektowaniem i realizacją małych instalacji PV przyjrzymy się bliżej. Zacznijmy od błędów przy projektowaniu takich instalacji i doborze elementów układu.

57Trudno nie zauważyć, że ryzyko błędów projektowych i wykonawczych w odniesieniu do techniki kotłowej, która zdążyła już się ustabilizować na rynku instalacyjnym, a serwisanci oraz monterzy mieli sporo czasu na zdobycie doświadczenia, potencjalnie jest dużo niższe niż w przypadku fotowoltaiki. Dla wielu firm fotowoltaika jest bowiem zupełnie nowym zagadnieniem. Boom na instalacje PV, który zaczął się kilka lat temu, a obecnie osiąga swoje apogeum, sprawił, że wiele firm niemających wcześniej do czynienia z elektryką zmieniło profil działania właśnie na montaż domowych elektrowni fotowoltaicznych. Tego montażu gdzieś trzeba się nauczyć i często ta nauka ma miejsce na dachach domów u pierwszych klientów. Powyższa sytuacja, wraz z napiętymi terminami i instalacjami wykonywanymi na szybko, sprzyja popełnianiu błędów i różnym niedoróbkom.

! Oczywiste jest, że zawsze musi być ten pierwszy raz, ale właśnie w przypadkach, kiedy firma zaczyna swoją karierę na rynku PV, przede wszystkim musi ona zdobyć możliwie dużą wiedzę teoretyczną, aby nie popełniać i nie powielać elementarnych błędów na etapie projektu i doboru urządzeń dla klientów. O jakie błędy zwykle chodzi? – Dalej ich krótka charakterystyka.

Nieodpowiednia liczba modułów PV w łańcuchu
Łańcuch PV podpięty do inwertera nie może mieć dowolnej liczby paneli. Ograniczenie górne wynika z maksymalnego napięcia na wejściu do falownika, które w szeregowo łączonych panelach jest sumą napięć pojedynczych paneli. Żeby dowiedzieć się, jaka jest maksymalna wartość dla danego inwertera, trzeba zajrzeć do jego danych technicznych i sprawdzić górną wartość napięcia. W zależności od mocy urządzenia i producenta wartość ta może być różna, np. dla Fronius SYMO 5.0-3-M maksymalne napięcie wynosi 1000 V, a dla SMA Sunny Boy 2.5 – 600 V.

Maksymalna liczba modułów PV w łańcuchu. Gdy znamy maksymalną wartość napięcia po stronie falownika, musimy określić, jakie napięcie będzie miał planowany łańcuch modułów PV. Ponownie trzeba więc zajrzeć do dokumentacji, tym razem dotyczącej modułów fotowoltaicznych, i sprawdzić właściwy parametr. Przykładowo dla panelu Viessmann Vitovolt 300 400WE napięcie jałowe w warunkach STC (Standard Test Conditions) wynosi 46,40 V (rys. 2). Do tej wartości należy jeszcze dodać wpływ skrajnie niskiej temperatury (zakłada się temperaturę -25°C), który powoduje wzrost napięcia modułu. Dopiero na podstawie tej zwiększonej wartości można określić, ile paneli maksymalnie przyłączyć pod inwerter. Przyjęcie niewłaściwych wartości może doprowadzić do uszkodzenia falownika, które oczywiście nie zostanie uznane za wadę urządzenia w ramach gwarancji.

Minimalna liczba modułów PV w łańcuchu. Istotną kwestią jest również zwrócenie uwagi na minimalną liczbę modułów PV. W danych technicznych falowników możemy znaleźć taki parametr jak „napięcie rozpoczęcia pracy”, który informuje o tym, jakie napięcie muszą generować panele, aby inwerter zaczął przekazywać moc do strony prądu przemiennego. Podłączenie zaledwie trzech modułów przy napięciu startowym równym 200 V spowoduje, że nawet w optymalnych warunkach zewnętrznych instalacja nie będzie generowała żadnej mocy. W takiej sytuacji należałoby dobrać słabszy falownik (o niższym napięciu startu) lub inaczej rozdysponować podłączenie paneli w łańcuchy.58

Niewłaściwe typy oraz średnice przewodów
Instalacja fotowoltaiczna to oczywiście nie tylko inwerter i panele. Pod względem bezpieczeństwa kluczowe jest również zastosowanie odpowiednich przewodów. Przede wszystkim w przypadku systemów fotowoltaicznych, po stronie DC, niedopuszczalne jest wykorzystanie standardowych przewodów używanych w domowych instalacjach elektrycznych. Konieczne jest użycie specjalnych przewodów solarnych, które są wykonane z miedzi ocynowanej oraz są zabezpieczone podwójną izolacją odporną na działanie promieniowania słonecznego i wysokie temperatury. Kolejną kwestią jest dobór odpowiedniej średnicy przewodów solarnych. Wzór, z którego trzeba wówczas skorzystać, jest wskazany w odpowiedniej normie i przedstawia się następująco:60

59Wartość, którą uzyskamy z obliczeń, zaokrąglamy w górę, czyli przykładowo po otrzymaniu średnicy 3,38 mm2 dobieramy przewód mający nieco większą średnicę, ale najbliższą tej wartości i w tym przypadku będzie to 4 mm2 . Błędne obliczenia lub ich brak w najlepszym przypadku będą skutkować stratami mocy instalacji, ale przez rosnącą rezystancję przewodów – przekładającą się na ich nagrzewanie – mogą również doprowadzić do stopienia izolacji i przegrzewu konektorów.
Te same wzory wykorzystuje się do doboru przewodów za inwerterem, po stronie prądu przemiennego (AC), ale z jednym zastrzeżeniem. Bardzo często producenci falowników wprowadzają w instrukcji montażowej zapis odnośnie minimalnej średnicy i mimo mniejszej wartości wychodzącej z obliczeń i tak trzeba zastosować się do wytycznych producentów.

Różne konektory solarne
Obok tematu przewodów nie można nie wspomnieć o wtyczkach i gniazdach solarnych. Istotne jest, aby wykorzystywać system pochodzący od jednego producenta. Mimo że różne wtyczki i gniazda MC4 mogą być ze sobą kompatybilne, to zawsze w takich przypadkach występuje ryzyko delikatnego niespasowania, a nawet niewielkie różnice w wymiarach mogą pogorszyć jakość styku.

Niewłaściwy dobór zabezpieczeń elektrycznych lub ich brak
Zabezpieczenia elektryczne to kolejna część systemu fotowoltaicznego, do której często nie jest przywiązywana należyta uwaga. Zabezpieczenia te nie rzucają się w oczy jak moduły „zdobiące” dach, a bez wiedzy z zakresu elektryki nie są tak łatwe do porównania i skontrolowania, dlatego inwestorzy mogą ten aspekt pominąć. Tymczasem, jak sama nazwa wskazuje, zabezpieczenia mają chronić poszczególne elementy instalacji (np. inwerter) oraz użytkowników instalacji, ich dobór powinien więc być przemyślany w takim samym stopniu jak wybór paneli PV czy falownika.
Jak zatem powinny być wykonane takie zabezpieczenia?

Rozłącznik w rozdzielnicy DC. Przede wszystkim w rozdzielnicy DC powinien znaleźć się rozłącznik, który będzie służył do odcięcia instalacji podczas wykonywania na niej prac serwisowych. O wyjątku w przypadku rozłącznika stanowi norma PN-HD-60364-7-712, według której w instalacjach PV nie jest wymagany montaż rozłącznika DC, o ile jest on fabrycznie zamontowany w inwerterze lub w przypadku, gdy długość przewodów pomiędzy łańcuchem PV a inwerterem nie przekracza 10 m.

Ograniczniki przepięć. Kolejnym wymaganym elementem są ograniczniki przepięć. Mają one chronić inwerter przed nagłym wzrostem napięcia. Rozróżnia się następujące typy ograniczników:

  • T1 – chroniący przed bezpośrednim wyładowaniem atmosferycznym,
  • T2 – chroniący przed przepięciami indukowanymi,
  • T1+T2 – łączący oba powyższe.

Wybór właściwego typu ogranicznika zależy od rodzaju dachu oraz od tego, czy dom jest wyposażony w instalację odgromową:

  • jeżeli mamy do czynienia z budynkiem bez instalacji odgromowej lub z budynkiem z instalacją odgromową, w którym instalacja PV jest od niej odsunięta o odpowiednie odległości separacyjne, to można zastosować ograniczniki typu T2 i uziemić je przewodem o średnicy 6 mm2 ;
  • w przypadku niezachowania odstępu separacyjnego lub pokrycia dachu blachą, konieczne jest zastosowanie ograniczników o szerszym zakresie ochrony, tj. T1+T2 i uziemienie ich przewodem o średnicy 16 mm2 .61

Gdy mamy wątpliwości, jaki ochronnik zastosować, dobrą praktyką jest wybieranie typu T1+T2, ponieważ taki ochronnik może być stosowany również tam, gdzie ochronniki T2.

Zabezpieczenie przetężeniowe. Jeżeli mamy do czynienia z trzema lub więcej równolegle połączonymi łańcuchami, to po stronie DC należy także zamontować zabezpieczenie przetężeniowe (tzw. gPV). Stanowi ono zabezpieczenie zwarciowe na wypadek pojawienia się prądów wstecznych.

Zabezpieczenia po stronie AC. Stronę AC również należy wyposażyć w rozłącznik (z tego samego względu jak po stronie DC) oraz wyłącznik nadprądowy, który będzie chronił inwerter przed przepięciami ze strony domowej instalacji. Stosowanie wyłącznika różnicowo-prądowego (RCD) jest uwarunkowane wytycznymi producentów falowników – czasami konstrukcja inwertera pozwala na pominięcie konieczności jego stosowania.

! Wszystkie opisane zabezpieczenia trzeba oczywiście dobrać odpowiednio do wartości natężenia prądu i napięcia, które mogą wystąpić w danym systemie PV, biorąc przy tym pod uwagę wzrost napięcia przy skrajnie niskich temperaturach.

B62rak rozplanowania instalacji przed wejściem na dach
Powyższy problem, wcale nie rzadki, można zaliczyć zarówno do błędów montażowych, jak i do błędów projektowych. Tymczasem jedna godzina skrupulatnego planowania w biurze, przed komputerem, może nam zaoszczędzić kilku godzin pracy i frustracji na samym dachu.
Co zatem należy zrobić? Przed przystąpieniem do montażu konieczne jest rozrysowanie przyszłej konstrukcji za pomocą specjalistycznych programów pozwalających rozplanować instalację, np. na podstawie zdjęcia satelitarnego dachu, lub przy wykorzystaniu dostępnych rysunków i przyrządów kreślarskich. Przy tej czynności konieczne jest wzięcie pod uwagę minimalnych odstępów od skraju dachu czy od instalacji odgromowej. Założenie, że odpowiednie odległości rzędów i miejsca montażu profili dobierze się na bieżąco podczas montażu na samym dachu, poskutkuje albo niesymetrycznie i nieestetycznie wykonaną instalacją, albo niejednokrotną koniecznością demontażu każdego elementu w celu poprawy jego umiejscowienia.

63Projektowanie w pigułce
Warto pamiętać, że w każdym projekcie pierwszorzędnym aspektem powinno być bezpieczeństwo użytkowników instalacji. Przy systemach fotowoltaicznych pierwsze kroki do zapewnienia odpowiedniej ochrony to zapoznanie się z danymi technicznymi i wytycznymi projektowymi (m.in. modułów czy inwertera), staranne wykonane obliczeń według obowiązujących norm oraz dobór odpowiednich zabezpieczeń. Z kolei skrupulatne przeanalizowanie dostępnego miejsca na dachu i jego odpowiednie zagospodarowanie pozwoli ekipie montażowej przeprowadzić instalację szybko, sprawnie i przede wszystkim dokładnie.

Artykuł stanowi kontynuację cyklu „Warsztaty instalatora OZE” w zakresie mikro- i małych instalacji fotowoltaicznych. W tym roku w ramach cyklu opublikowaliśmy artykuł „Instalacja fotowoltaiczna na trzech połaciach dachu” oraz „Wymuszenie pracy pompy ciepła współpracującej z instalacja fotowoltaiczną”. Korzystając z wiedzy ekspertów z działu Wsparcia Technicznego i Szkoleń firmy Viessmann, przygotowujemy jego kolejne odcinki z praktycznymi wskazówkami dla projektantów i wykonawców, które zarazem mogą służyć jako argumenty w rozmowach z inwestorami.


 

pi