Wymogi techniczne dla instalacji fotowoltaicznych
Publikacja: ,
Obecnie fotowoltaikę wykorzystuje się zarówno w wielkiej skali – w postaci farm fotowoltaicznych generujących gigawatogodziny (GWh) energii elektrycznej w skali roku, jak i w skali mikro, gdzie moduły fotowoltaiczne produkują energię elektryczną w indywidualnych gospodarstwach domowych.
Aby zagwarantować niezawodne działanie oraz odpowiednią ochronę, instalacje PV powinno się zaprojektować i wykonać zgodnie z obowiązującymi przepisami, normami i rozwiązaniami technicznymi.
Projekt instalacji fotowoltaicznej
Niewątpliwie podstawą prawidłowego funkcjonowania całego systemu jest dobrze przygotowany projekt instalacji fotowoltaicznej. Błędnie wykonany może skutkować zbyt niską wydajnością lub przewymiarowaniem instalacji.
Każdy projekt powinien być dostosowany do konkretnych warunków technicznych oraz zapotrzebowania budynku na energię elektryczną. Projekt instalacji fotowoltaicznej powinna wykonać osoba, która posiada:
- uprawnienia budowlane do projektowania w specjalności instalacyjnej w zakresie sieci, instalacji, urządzeń elektrycznych i elektroenergetycznych (Dz. U. z 2018 r. poz. 1202 z późn. zm.) lub
- certyfikat wystawiony przez Prezesa Urzędu Dozoru Technicznego w zakresie systemów fotowoltaicznych.
Wymagania w zakresie stosowanych materiałów
Moduły fotowoltaiczne
Moduły fotowoltaiczne stanowią podstawowy element instalacji, który służy do bezpośredniej zamiany energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną w postaci prądu stałego. Zastosowane moduły fotowoltaiczne powinny posiadać następujące parametry:
- sprawność: nie mniejszą niż 16%;
- typ ogniw: krzemowe;
- moc maksymalna modułu w warunkach STC: nie mniejsza niż 275 Wp (dla modułów 60–ogniwoowych);
- wartość bezwzględna temperaturowego wskaźnika mocy: nie większa niż 0,45%/°C;
- odporność na PID: zgodnie z normą ICE 62804–1:2015 lub równoważną;
- współczynnik wypełnienia: nie mniejszy niż 0,775;
- tylko dodatnia tolerancja mocy;
- wytrzymałość mechaniczna: nie mniejsza niż 5 400 Pa;
- spadek mocy modułów po pierwszym roku pracy: nie większy niż 3%.
Falowniki (inwertery)
Falownik stanowi najważniejszy z elementów instalacji fotowoltaicznej. Jego zadaniem jest zamiana prądu stałego, produkowanego przez moduły, na prąd zmienny, zsynchronizowany z siecią energetyczną.
Zastosowane w instalacjach fotowoltaicznych falowniki (inwertery) powinny posiadać następujące parametry:
- typ falownika: beztransformatorowy;
- sprawność euro: nie mniejsza niż 96%;
- stopień ochrony: min. IP65;
- współczynnik zakłóceń harmonicznych prądu: poniżej 3%;
- sposób chłodzenia: naturalna konwekcja lub wymuszona wentylatorowa;
- posiadać dowolny protokół komunikacji oraz bezprzewodową komunikację;
- gwarancja na wady ukryte: nie krótsza niż 10 lat;
- możliwość modyfikacji współczynnika mocy cosφ: 0,90 niedowzbudzenie do 0,90 przewzbudzenie.
Optymalizatory mocy
Urządzenie, które optymalizuje pracę poszczególnych ogniw lub łańcuchów ogniw na poziomie pojedynczego modułu. W typowych instalacjach optymalizacją pracy zajmuje się falownik, a optymalizacja dotyczy wszystkich modułów PV, które są przyłączone do danego falownika. Jeżeli na instalacji jest jeden falownik, to optymalizuje on moduły PV na całej instalacji.
Jeżeli w instalacji fotowoltaicznej istnieje konieczność zastosowania optymalizatorów mocy, powinny one posiadać następujące parametry:
- współpraca z dowolnym falownikiem;
- sprawność maksymalna: nie mniejsza niż 98%;
- gwarancja na optymalizator mocy: nie mniej niż 10 lat;
- zastosowane optymalizatory mocy nie powinny ograniczać sposobu montażu modułów fotowoltaicznych.
Konstrukcja wsporcza
Panele fotowoltaiczne muszą być przymocowane, niezależnie od lokalizacji systemu, do konstrukcji wsporczej. Rodzaj konstrukcji wsporczej należy dostosowywać indywidualnie do pokrycia dachowego, lokalizacji oraz dodatkowo istniejącej infrastruktury. Konstrukcja wsporcza dla paneli fotowoltaicznych powinna posiadać następujące parametry:
- dedykowana do miejsca montażu (odpowiednia konstrukcja do posadowienia na gruncie, dachu płaskim i skośnym);
- wykonana z aluminium lub stali nierdzewnej;
- sposób montażu dedykowany do istniejącego pokrycia dachowego, zgodnie z wytycznymi producenta konstrukcji.
Ochrona przeciwporażeniowa
Nieprawidłowy montaż paneli PV może powodować potencjalne zagrożenie dla użytkowników instalacji. Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym, powinna się składać z odpowiedniego środka ochrony podstawowej (np. dotyk bezpośredni) i niezależnego środka ochrony przy uszkodzeniu1http://pe.org.pl/articles/2015/12/17.pdf . Ochrona przeciwporażeniowa w systemach fotowoltaicznych powinna być realizowana przez:
- zachowanie odległości izolacyjnych;
- izolację roboczą;
- szybkie samoczynne wyłączenie w układzie sieciowym;
- projektowanie instalacji zgodne z przepisami budowlanymi w zakresie ochrony przeciwporażeniowej oraz wymogami normy PN–IEC–6364.
Ochrona przeciwprzepięciowa
Systemy fotowoltaiczne muszą być zabezpieczone przed przepięciem i sprzężeniami, bez względu na to, czy system jest objęty ochroną odgromową, czy nie.
Ochrona przeciwprzepięciowa oznacza ochronę przed przepięciami pochodzącymi z sieci energetycznej, przepięciami i sprzężeniami wywołanymi uderzeniem pioruna oraz innymi przepięciami powstałymi w instalacji fotowoltaicznej2 http://gramwzielone.pl/uploads/files/Maciej%20Dolata%20-%20zabezpieczenia%20elektryczne%20w%20systemach%20fotowoltaicznych.pdf . Ochrona przeciwprzepięciowa powinna być zapewniona poprzez:
- usytuowanie ograniczników przepięć zawsze jak najbliżej chronionego obiektu. Dodatkowo oprócz miejsca lokalizacji, należy wziąć pod uwagę, czy budynek ma urządzenie piorunochronne LPS;
- ogólne zasady doboru typów zabezpieczeń SPD w systemie PV, które należy zweryfikować na etapie realizacji instalacji.
Ochrona przeciwprzepięciowa dla obiektu z urządzeniem piorunochronnym
Dla obiektu z urządzeniem piorunochronnym:
- należy zastosować ograniczniki przepięć typu 1 lub typu 2. Po stronie zmiennoprądowej, w każdym przypadku należy zastosować ochronę przeciwprzepięciową typu 1 lub typu 2, gdy są zachowane odstępy izolacyjne, zabezpieczając inwerter przed przepięciami w sieci elektroenergetycznej. Dodatkowo użytkownik obiektu oraz instalacji PV powinien w swoim zakresie posiadać już zainstalowany w rozdzielnicy głównej ogranicznik typu 1 lub 1+2.
Ochrona przeciwprzepięciowa dla obiektu bez urządzenia piorunochronnego
Dla obiektu bez urządzenia piorunochronnego:
- należy dokonać ekwipotencjalizacji systemu PV, poprzez połączenie przewodem wyrównawczym konstrukcji wsporczej generatora PV z główną szyną wyrównania potencjału budynku. W takim przypadku po stronie stałoprądowej inwerter należy zabezpieczyć ogranicznikami przeciwprzepięciowymi typu 2. Jako minimalny poziom ochrony zaleca się stosowanie ograniczników typu 1+2. Dodatkowo po stronie zmiennoprądowej, w każdym przypadku należy zastosować ochronę przeciwprzepięciową typu 2 zabezpieczającą inwerter przed przepięciami w sieci elektroenergetycznej.
Ochrona odgromowa
Urządzenia systemu fotowoltaicznego nie zwiększają ryzyka wyładowania piorunowego. Jednak zainstalowanie systemu fotowoltaicznego na dachu zwiększa ryzyko przedostania się prądu piorunowego do wnętrza budynku w przypadku wyładowania bezpośrednio w panel3 http://gramwzielone.pl/uploads/files/Maciej%20Dolata%20-%20zabezpieczenia%20elektryczne%20w%20systemach%20fotowoltaicznych.pdf .
Ochrona odgromowa powinna być realizowana w następujący sposób:
- w przypadku obiektu, który jest wyposażony w instalację odgromową, panele fotowoltaiczne należy lokalizować w przestrzeni chronionej przy zachowaniu odpowiedniego odstępu izolacyjnego, uniemożliwiającego wystąpienie przeskoków iskrowych pomiędzy elementami instalacji odgromowej, a dodatkowo metalowymi elementami chronionego urządzenia. Minimalny odstęp izolacyjny musi być wyliczony indywidualnie dla każdego budynku oddzielnie;
- w przypadku obiektu bez instalacji odgromowej, panele i konstrukcję nośną należy uziemić. Przewód uziemiający powinien tworzyć najkrótszą i bezpośrednią drogę do uziomu. Jako przewody uziemiające należy stosować przewody o przekroju nie mniejszym niż: 50 mm2 – Fe, 25 mm2 – Al oraz 16 mm2 – Cu.
Uruchomienie urządzeń
Po wykonaniu prac montażowych przed uruchomieniem urządzeń należy wykonać pomiary:
- stanu izolacji kabli zasilających;
- rezystancji uziemienia;
- inne wymagane przepisami badania i pomiary.
Z przeprowadzonych badań i pomiarów należy sporządzić odpowiednie protokoły stanowiące podstawę do uruchomienia i oddania do eksploatacji objętych projektem instalacji.
Przyłączenie do sieci elektroenergetycznej
Ponadto projektując instalację fotowoltaiczną należy sprawdzić zgodność założeń projektowych z kryteriami przyłączeniowymi oraz wymaganiami technicznymi dla mikroinstalacji i małych instalacji przyłączanych do sieci dystrybucyjnej niskiego napięcia. Kryteria takie przedstawia Operator Systemu Dystrybucji (OSD). W Małopolsce jest nim Tauron Dystrybucja S.A.4 https://www.tauron-dystrybucja.pl/przylaczenie-do-sieci/dokumenty-do-pobrania.
Podstawowe wytyczne do określenia wymogów technicznych i eksploatacyjnych dla instalacji OZE
Szczegółowe wytyczne w zakresie wymogów technicznych dla instalacji fotowoltaicznych przedstawiono w opracowaniu PODSTAWOWE WYTYCZNE DO OKREŚLENIA WYMOGÓW TECHNICZNYCH I EKSPLOATACYJNYCH DLA INSTALACJI OZE (pompy ciepła, kolektory słoneczne, panele fotowoltaiczne, kotły na biomasę). Dokument jest do pobrania w załączniku poniżej.
Ponadto odpowiedzi na pytania od czego zacząć proces przygotowania, jakie są jego poszczególne elementy oraz jak krok po kroku przebiega faza projektowo–przygotowawczej instalacji, przedstawiono w części poświęconej przygotowaniu instalacji fotowoltaicznej w 10 krokach.
