Przygotowanie instalacji fotowoltaicznej w 10 krokach

Od czego zacząć proces przygotowania, jakie są jego poszczególne elementy oraz jak krok po kroku przebiega faza projektowo–przygotowawczej instalacji fotowoltaicznej? Odpowiedzi na te i inne pytania dotyczące przygotowania instalacji fotowoltaicznej przedstawiono w 10 krokach.

1. Odpowiedni wybór działki i lokalizacji budynku jednorodzinnego.

Przy wyborze działki pod budowę domu należy zwrócić uwagę na kwestię zacienienia.

Ważne jest to, czy obok domu nie ma wysokich drzew oraz innych budynków. Dodatkowo, warto zwrócić uwagę na wysokie kominy i inne wysokie elementy, które mogą spowodować zacienienie modułów fotowoltaicznych, mimo iż znajdują się w większej odległości.

Cień może znacząco obniżyć uzyski z przyszłej instalacji fotowoltaicznej!

2. Określenie rocznego zużycia energii elektrycznej w budynku.

W przypadku nowych budynków należy oszacować zużycie prądu na podstawie planowanych urządzeń elektrycznych, z których będziemy w przyszłości skorzystać.

Typowy dom jednorodzinny zużywa od 3000–6000 kWh energii rocznie. Jeżeli budynek jest eksploatowany przez kilka lat, warto przeanalizować zestawienie zużycia energii, które powinno być dostarczone przez sprzedawcę energii. Warto przeanalizować kilka ostatnich lat, aby sprawdzić czy zużycie energii rośnie, spada, czy utrzymuje się na stałym poziomie.

3. Prosta konstrukcja dachu to oszczędności na instalacji fotowoltaicznej.

Wybierając dach dwuspadowy, jednospadowy lub płaski można zaoszczędzić na inwestycji często tyle, ile kosztuje montaż typowej instalacji fotowoltaicznej.

Moduły PV powinny być zainstalowane na połaci dachu skierowanej na południe, najlepiej pod kątem 20–45 stopni. Przy takim ustawieniu, instalacja fotowoltaiczna będzie produkować rocznie największą ilość energii elektrycznej.

Z uwagi na usytuowanie dachu, nie zawsze moduły PV będą ustawione idealnie na południe. Jeżeli odchylenie od południa nie jest duże (do 45°), straty w stosunku do optymalnego kierunku (południe) zazwyczaj nie przekraczają 5–10%.

Jeżeli budynek nie posiada połaci dachu skierowanej na południe i zostaną wykorzystane połacie dachu wschodnie czy zachodnie, to strata w stosunku do optimum będzie wynosić ok. 15–25%. W przypadku montażu modułów PV na połaci wschodniej lub zachodniej warto, aby jej kąt pochylenia był mniejszy.

4. Tańsze pokrycie dachowe pod instalację fotowoltaiczną i łatwe w montażu moduły PV.

W przypadku, gdy moduły fotowoltaiczne pokrywają dużą część dachu warto rozważyć zastosowanie tańszych opcji pokrycia dachu np. dachówki bitumicznej. Takie pokrycie dachu znacząco ułatwia montaż instalacji fotowoltaiczne, co przekłada się na niższe koszty jej wykonania.

Łatwy montaż instalacji PV jest także w przypadku blach: rąbkowej oraz trapezowej.

5. Określenie powierzchni dachu potrzebne do zamontowania modułów fotowoltaicznych i ich rozmieszczenia.

Znając przewidywane zużycie elektrycznej w budynku można określić moc instalacji.

Przed montażem modułów na dachu, konieczne jest wykonanie pomiarów przestrzeni montażowej, nie tylko przez zmierzenie wymiarów charakterystycznych dachu. Dodatkowo, należy także określić wymiary i lokalizację wszelkiej infrastruktury zacieniającej (np. kominy, anteny, drzewa, sąsiadujące budynki).

Dysponując powyższymi danymi można określić powierzchnię dachu potrzebną do zamontowania modułów fotowoltaicznych.

Materiał pokrywający dach (np. blachodachówka, dachówka ceramiczna czy dachówka bitumiczna) ma istotne znaczenie przy doborze rodzaju konstrukcji wsporczej pod moduły i wpływa na koszty wykonania instalacji. Typowy moduł fotowoltaiczny ma ok. 1,65 m długości i ok. 1 m szerokości. Wymagana przestrzeń montażowa pod 1 kWp instalacji wynosi ok. 5,5–6 m² (z uwzględnieniem koniecznych przestrzeni instalacyjnych pomiędzy modułami).

6. Odpowiednia konstrukcja dachu.

Już na etapie projektowania dachu można uprościć późniejszy montaż instalacji PV. Unikanie okien dachowych czy jaskółek pozwala obniżyć koszty montażu konstrukcji pod moduły fotowoltaiczne.

Instalacja fotowoltaiczna składa się z modułów fotowoltaicznych, które za pomocą konstrukcji montażowej zostaną przymocowane do konstrukcji dachu. Każdy z modułów fotowoltaicznych waży ok. 20 kg i po zamontowaniu na dachu będzie powodował jego dodatkowe obciążenie. Można przyjąć, że instalacja o mocy 5 kWp będzie powodowała dodatkowe obciążenie na poziomie ok. 400 kg. Nie jest to obciążenie trudne do przeniesienia dla typowej więźby dachowej domu jednorodzinnego.

Przed montażem instalacji fotowoltaicznej na istniejącym dachu bardzo ważne jest, aby podczas wizji lokalnej sprawdzić stan więźby dachowej oraz jej pokrycia. Elementy konstrukcyjne, tj. krokwie  dachowe, nie mogą być spróchniałe lub spleśniałe. Dodatkowo, pokrycie dachowe wykonane z blachodachówki lub blachy trapezowej nie może wykazywać śladów korozji, natomiast z dachówki ceramicznej lub betonowej – nie może być popękane.

7. Zapewnienie odpowiedniej odległości modułów PV od instalacji odgromowej.

W przypadku planów budowy instalacji odgromowej na budynku jednorodzinnym zaleca się zachować tzw. odstęp separacyjny modułów PV od instalacji odgromowej (jeżeli ta instalacja istnieje). W praktyce jest to zazwyczaj odległość ok. 0,5–1,0 m.

W przypadku braku odstępu separacyjnego, należy zastosować wyższy poziom ochrony przepięciowej.

8. Miejsce montażu falownika.

Aby ograniczyć do minimum długość okablowania, falowniki należy lokalizować jak najbliżej modułów fotowoltaicznych, ale również możliwie blisko rozdzielni głównej budynku. Aby ograniczać kontakt falownika ze źródłami zapyleń i wilgoci najlepiej jest zlokalizować go w budynku np. pomieszczeniu technicznym lub garażu.

Wybierając lokalizację warto pamiętać, że falowniki fotowoltaiczne pracują cicho, nie mniej jednak emitują hałas (moc akustyczna) na poziomie ok. 25–35 dB.

9. Przygotowanie instalacji elektrycznej pod instalację fotowoltaiczną w budynku.

W celu zminimalizowania stosowania instalacji natynkowych podczas montażu instalacji fotowoltaicznej (na etapie budowy budynku), a w szczególności podczas wykonywania instalacji elektrycznej warto wykonać kilka istotnych działań.

• Należy przewidzieć odpowiednie miejsce w rozdzielnicy elektrycznej budynku (do której będzie przyłączany falownik) na instalację dodatkowych elementów: zabezpieczenia przeciwprzepięciowego AC, zabezpieczenia nadmiarowo–prądowego oraz na dodatkowy licznik elektryczny przeznaczony do współpracy z falownikiem.
• Należy przewidzieć instalację falownika w pobliżu głównej rozdzielnicy elektrycznej budynku, najlepiej nie dalej niż 10 m. Nie będzie wówczas konieczne stosowanie dodatkowych zabezpieczeń przepięciowych po stronie AC. Warto także do planowanego miejsca montażu falownika poprowadzić odpowiedni przewód 5×4 mm². W przyszłości pozwoli on podłączyć nawet falownik o mocy do 25 kW. Do miejsca planowanego montażu falownika należy także doprowadzić przewód jednożyłowy 16 mm², który będzie można wykorzystać do podłączenia ograniczników przepięć.
• Z planowanego miejsca montażu falownika do dachu warto poprowadzić 4 przewody jednożyłowe o przekroju 4 mm². W przyszłości pozwolą one podłączyć do ok. 40 modułów PV. W przypadku planowania większej liczby modułów PV, należy dodać dodatkowe 4 mm² przewody na każde 20 modułów PV. Dodatkowo warto poprowadzić na dach jeden przewód ochronny 6 mm², posłuży on do wyrównania potencjałów instalacji PV.
• W przypadku, gdy długość linii DC przekroczy 10 m należy przewidzieć dodatkową skrzynkę z zabezpieczeniem przepięciowym DC usytuowaną możliwie blisko modułów fotowoltaicznych.
• Należy zapewnić dostęp do złącza kontrolnego uziemienia. Jego wartość powinna być poniżej 10 Ohm. Należy przewidzieć dodatkową rozdzielnicę elektryczną przy falowniku posiadającą certyfikację na napięcie 1000V DC, do montażu zabezpieczeń przeciwprzepięciowych DC oraz ewentualnych rozłączników DC.

10. Zaleca się przed etapem wykonawczym skonsultować przyszłe działania ze specjalistyczną firmą instalacyjną montującą instalacje fotowoltaiczne.

Przygotowany materiał stanowi fragment poradnika „Dom bez rachunków”, opracowanego przez Polską Organizację Rozwoju Technologii Pomp Ciepła. Pełna wersja poradnika jest do pobrania w załączniku poniżej oraz dostępna na stronie PORT PC.