Instalacje fotowoltaiczne stają się coraz popularniejszym sposobem na pozyskiwanie ekologicznej energii elektrycznej z promieni słonecznych. Jednak aby panele PV działały poprawnie i efektywnie, kluczowe jest prawidłowe zaprojektowanie i wykonanie schematu elektrycznego całej instalacji.
Jak podłączyć panele fotowoltaiczne, by działały poprawnie?
Aby zapewnić poprawną pracę paneli PV, należy przestrzegać kilku zasad podczas ich podłączania:
Panele należy łączyć szeregowo w stringi po kilka sztuk. Pozwoli to uzyskać odpowiednie napięcie dla falownika.
Stringi paneli trzeba następnie połączyć równolegle, by zwiększyć prąd całej instalacji.
Należy zadbać o właściwy dobór przekrojów przewodów łączących, aby uniknąć zbytnich spadków napięcia.
Okablowanie stałoprądowe (DC) powinno być prowadzone osobno od przemiennego (AC).
Instalacja musi być wyposażona w odpowiednie zabezpieczenia przeciwprzepięciowe i wyłączniki DC.
Kluczowy jest wybór odpowiedniego falownika, który będzie kompatybilny z panelami PV.
Ile paneli PV można podłączyć do jednego falownika?
Liczba paneli fotowoltaicznych, jaką można podpiąć do pojedynczego falownika, zależy od kilku czynników:
Mocy falownika - im większa, tym więcej paneli może obsłużyć. Typowe falowniki mają moc od 3 do 10 kW.
Mocy pojedynczego panela - standardowo 250-400 W.
Napięcia systemu - panele łączy się szeregowo tak, by uzyskać napięcie zgodne z zakresem pracy falownika.
Dostępnej powierzchni montażowej - ogranicza maksymalną liczbę paneli.
Zacienienia i orientacji względem stron świata.
Typowo do jednego falownika 3-6 kW podłącza się od 10 do 20 paneli PV o mocy 250-400W.
Schemat ideowy instalacji fotowoltaicznej - jak to działa?
Schemat ideowy instalacji fotowoltaicznej przedstawia poszczególne elementy składowe i sposób ich połączenia. Zasadniczo składa się z paneli PV, falownika, rozdzielnic prądu stałego i przemiennego oraz licznika energii.
Panele łączy się szeregowo w stringi a następnie równolegle stringi ze sobą.
Z stringów poprowadzone jest okablowanie DC do rozdzielnicy prądu stałego.
Z rozdzielnicy DC wychodzi okablowanie do falownika.
Falownik zamienia prąd stały z paneli na prąd przemienny i przekazuje go do rozdzielnicy AC.
Z rozdzielnicy AC wyprowadzony jest obwód do licznika energii a następnie do instalacji odbiorczej.
Gdzie umieścić rozdzielnice prądu stałego i przemiennego?
Rozdzielnice prądu stałego (DC) i przemiennego (AC) pełnią kluczową rolę w instalacji fotowoltaicznej, gdyż odpowiadają za ochronę, pomiar, monitorowanie i rozprowadzanie wytworzonej energii elektrycznej. Ich optymalne umiejscowienie to:
Rozdzielnica DC powinna być zlokalizowana jak najbliżej paneli PV, aby zminimalizować spadki napięcia na przewodach.
Rozdzielnicę AC z kolei zwykle montuje się w pobliżu falownika bądź w miejscu, gdzie podłączona jest instalacja odbiorcza.
Obie rozdzielnice warto zamontować wewnątrz budynku, w suchym i zacienionym miejscu, np. na poddaszu lub w pomieszczeniu technicznym.
Dobrze je umieścić obok siebie, z zachowaniem odpowiedniej odległości między obwodami DC i AC.
Jak połączyć panele fotowoltaiczne - szeregowo czy równolegle?
Aby poprawnie połączyć panele fotowoltaiczne w instalacji PV, wykorzystuje się zarówno połączenia szeregowe, jak i równoległe:
Panele łączy się szeregowo w stringi po kilka sztuk. Pozwoli to uzyskać wymagane napięcie dla falownika, np. 600V.
Poszczególne stringi paneli należy połączyć równolegle. Dzięki temu zwiększy się prąd całej instalacji, przy niezmienionym napięciu.
Łączenie szeregowo-równoległe pozwala uzyskać optymalne parametry napięciowo-prądowe układu.
Liczbę paneli w stringu dobiera się tak, by napięcie stringu nie przekraczało dopuszczalnego napięcia wejściowego falownika.
Czym różnią się okablowanie DC i AC w instalacji PV?
Okablowanie stałoprądowe (DC) i przemiennoprądowe (AC) w instalacji fotowoltaicznej różni się kilkoma istotnymi cechami:
Obwody DC i AC muszą być bezwzględnie prowadzone osobno, najlepiej w oddzielnych korytkach kablowych.
Do obwodów DC stosuje się przewody solarne dedykowane do prądu stałego o odpowiednio wysokim napięciu izolacji.
Przewody AC to standardowe kable miedziane stosowane w instalacjach elektrycznych niskiego napięcia.
Ze względów bezpieczeństwa okablowanie DC musi być dodatkowo zabezpieczone przed dotykiem.
Przewody AC są zwykle grubsze i mają większe przekroje niż DC, gdyż płynie przez nie znacznie większy prąd.
Jakie przekroje przewodów wybrać do instalacji fotowoltaicznej?
Wybór przekroju przewodów w instalacji fotowoltaicznej zależy od kilku czynników:
W obwodach DC dobiera się przewody o przekroju pozwalającym ograniczyć spadek napięcia poniżej 1-2% na całej długości.
Typowe przekroje to 6-10 mm2, przy czym im dłuższy przewód, tym grubszy przekrój potrzebny.
W obwodach AC, przekroje dobiera się klasycznie wg dopuszczalnego spadku napięcia i dopuszczalnego obciążenia prądowego.
Minimalny przekrój przewodu uziemiającego to 6 mm2 miedzi.
Należy sprawdzić także zalecenia producentów urządzeń co do minimalnych przekrojów przewodów.
Gdzie zamontować zabezpieczenia w instalacji PV?
Instalacja fotowoltaiczna wymaga zastosowania szeregu zabezpieczeń, które należy odpowiednio rozmieścić:
Na każdym stringu paneli montuje się bezpieczniki stringowe DC.
Główne bezpieczniki DC umieszcza się w rozdzielnicy prądu stałego.
Rozłączniki izolacyjne DC montuje się na wejściu i wyjściu falownika.
Ochronnik przepięciowy klasy II instaluje się przed licznikiem energii.
Rozdzielnice wyposaża się w wyłączniki różnicowoprądowe i zabezpieczenia nadprądowe.
Istotne jest solidne uziemienie instalacji PV wykonane przewodem miedzianym.
Prawidłowo dobrane i zainstalowane zabezpieczenia gwarantują bezpieczeństwo i poprawną pracę całego systemu fotowoltaicznego.
Podsumowanie - jak prawidłowo zaprojektować instalację fotowoltaiczną?
Aby instalacja PV działała wydajnie przez lata, kluczowe jest jej poprawne zaprojektowanie i montaż zgodny z zasadami sztuki. Należy pamiętać o:
Odpowiednim doborze mocy i liczby paneli do mocy falownika.
Połączeniu paneli szeregowo i równolegle dla uzyskania optymalnych parametrów napięcia i prądu.
Właściwym okablowaniu DC i AC oraz ich separacji.
Ochronie instalacji licznymi zabezpieczeniami.
Solidnym uziemieniu całości.
Starannym i estetycznym montażu wszystkich elementów.
Sprawdzeniu poprawności działania i parametrów przed oddaniem do użytku.
Tylko dobrze zaprojektowana i wykonana instalacja fotowoltaiczna będzie produkować prąd ze słońca przez dziesiątki lat.
