Montaż i użytkowanie instalacji fotowoltaicznych – dobre praktyki

System fotowoltaiczny to nietypowy rodzaj instalacji elektrycznej, w skład której wchodzą generatory energii prądu stałego – moduły fotowoltaiczne, urządzenia przekształcające tę energię w energię prądu przemiennego, system montażowy oraz akcesoria elektryczne: kable solarne, konektory, zabezpieczenia elektryczne.

Tak duża liczba podzespołów kompletnego systemu sprawia, że ryzyko uszkodzenia każdego z nich, a tym samym wyłączenia z pracy całości, jest stosunkowo wysokie. Dotyczy to szczególnie modułów fotowoltaicznych poddanych ciągłym działaniom czynników atmosferycznych oraz inwerterów zawierających układy elektroniki i elementy przyłączeniowe.

W tabeli 1 podano dane statystyczne dotyczące uszkodzeń instalacji PV w Niemczech. Spowodowane one były nie tylko wyładowaniami przepięciowymi, na które oczywiście należy zwrócić szczególną uwagę i dobrać odpowiednie urządzenia zabezpieczające, ale też naciskami śniegu, wichurami, błędami technicznymi.

Uszkodzenia powstają zwykle w wyniku błędnego montażu czy eksploatacji. Dlatego nie tylko osoby wykonujące montaż powinny mieć stosowne uprawnienia i doświadczenie, także użytkownik powinien znać zalecenia producentów i ich przestrzegać.

Nacisk śniegu i wichury

Niedostosowanie się do zaleceń producentów to jedna z najczęstszych przyczyn uszkodzeń urządzeń pracujących w instalacji fotowoltaicznej.

Już na etapie projektowania koniecznie należy się upewnić, czy parametry zastosowanych urządzeń odpowiadają warunkom klimatycznym panującym w przewidzianym miejscu montażu. Dane te podawane są w kartach katalogowych i są to najczęściej:

• temperatura otoczenia,
• stopień ochrony IP oraz
• sposób chłodzenia.
•  

Dodatkowo dla modułów fotowoltaicznych powinny zostać sprecyzowane:

• maksymalne obciążenie statyczne,
• parametry kul gradowych mogących padać na urządzenia oraz
• obszary, w jakich mogą one pracować, np. nadmiernego zasolenia, zapylenia, zakurzenia, występowania związków chemicznych (kwaśne deszcze, sadza, nawozy chemiczne) czy łatwopalnych substancji gazowych.
•  

Powyższe wytyczne dotyczą także systemów montażowych. Przed przystąpieniem do montażu na połaci dachowej lub elewacji na etapie projektowania należy sprawdzić wytrzymałość mechaniczną konstrukcji na obciążenia statyczne, a przy montażu na gruncie – jego zwięzłość. W obu przypadkach system montażowy powinien zapewnić wytrzymałość zarówno na obciążenie wywołane modułami i zalegającym na nich śniegiem, jak i na wiatr. Brak tych obliczeń może być tragiczny w skutkach (zerwane moduły, połamana konstrukcja dachu, obrażenia ludzkie).

Kolejnym częstym błędem popełnianym podczas montażu jest zarabianie konektorów na przewodach solarnych nieodpowiednimi narzędziami, np. kombinerkami, nieoryginalną zaciskarką. Skutkiem takich działań jest powstawanie luźnych połączeń i pęknięć końcówek, co może prowadzić do powstawania przepięć i upaleń. W skrajnych przypadkach przepięcia mogą uszkodzić inwerter. Żeby tego uniknąć, należy stosować zaciskarki przeznaczone dla danego typu konektora.

Instrukcja inwertera fotowoltaicznego określa zasady jego montażu. Zazwyczaj instalatorzy nie zapoznają się z tym dokumentem i montują inwertery niezgodnie z wytycznymi, dotyczy to szczególnie zachowania wskazanych odległości inwertera od sufitu czy ścian lub pomiędzy poszczególnymi inwerterami. Niestosowanie się do wytycznych skutkuje ograniczoną wentylacją urządzenia, a co za tym idzie obniżeniem uzysków oraz ryzykiem szybszej awarii.

Innym błędem jest nieprawidłowe wykorzystanie istniejących w inwerterze dławic przeznaczonych do konkretnych typów i przekrojów przewodów oraz niezaślepienie nieużywanych wtyczek konektorów – konieczne do zachowania wskazanego stopnia IP. Pamiętajmy także o tym, by przyłączane żyły czy same konektory były mocno i stabilnie zamocowane w gniazdach/zaciskach.

Zachowanie odpowiedniego odstępu między modułami i powierzchnią dachu wpływa na prawidłową cyrkulację powietrza. Zalecany odstęp, przy którym utworzony komin powietrzny prawidłowo owiewa moduły, wynosi 10 cm.

Wielu producentów systemów montażowych produkuje systemy, w których odległość ta jest mniejsza od zalecanej – jest to także dopuszczalne. Ważną zasadą jest jednak, żeby moduł nie przylegał bezpośrednio do powierzchni dachu, a minimalna przestrzeń umożliwiająca przepływ powietrza została zachowana.

Wyładowania, przepięcia

Wyładowania atmosferyczne i przepięcia powodują najwięcej uszkodzeń instalacji fotowoltaicznych. Ochrona i dobór tych zabezpieczeń zostaną omówione w kolejnym artykule, jednak warto wiedzieć, że ich zastosowanie jedynie minimalizuje ryzyko uszkodzenia instalacji i jest zawsze wymagane w przypadku zawarcia umowy ubezpieczeniowej chroniącej instalacje PV przed tymi zjawiskami.

Przy doborze odpowiedniej ochrony należy się kierować obowiązującymi normami i przepisami, w szczególności:

• na budynkach z instalacją odgromową sprawdzić, czy odstęp izolacyjny między modułami i zwodami poziomymi został zachowany, a następnie prawidłowo uziemić moduły oraz konstrukcję montażową;
• na budynkach bez instalacji odgromowej uziemić moduły oraz konstrukcję montażową bezpośrednio z GSU (główna szyna zasilająca) budynku;
• w projektach naziemnych zastosować odpowiednią ochronę odgromową obliczoną na podstawie obowiązujących norm;
• zastosować odpowiednią klasę zabezpieczenia przepięciowego po stronie DC i AC systemu;
• uziemić wszystkie metalowe części instalacji fotowoltaicznej, zaleca się też stosowanie miejscowych połączeń wyrównawczych.

Błędy ludzkie

Każdy moduł fotowoltaiczny powinien zostać przed montażem poddany oględzinom w celu wykrycia uszkodzeń, które mogą wpływać na szybsze zużycie, zmniejszenie uzysków energetycznych lub awarię całego systemu. Należą do nich:

• pęknięte ogniwa,
• uszkodzona rama,
• naderwana puszka przyłączeniowa,
• rozwarstwienie laminatu,
• stałe zabrudzenia,
• porysowanie szkła.
•  

Nieświadomi wykonawcy pomijają tę czynność, a w przypadku ewentualnej wymiany/naprawy pociąga to za sobą dodatkowe koszty, leżące oczywiście po stronie klienta. Dotyczy to również pozostałych komponentów systemu: inwerterów, systemów montażowych, przewodów – uszkodzone produkty nie powinny być montowane.

Jak wcześniej wspomniano, podczas montażu systemu fotowoltaicznego należy przestrzegać norm i zasad z zakresu instalatorstwa elektrycznego. Wprawdzie jeden czy dwa moduły połączone w szereg nie powodują zagrożenia dla życia ludzkiego (napięcie w skrajnych warunkach pogodowych będzie nadal bezpieczne), ale już większa ich liczba może generować prąd zagrażający życiu. Dlatego dla zasady i nabrania dobrych praktyk należy bezwzględnie pamiętać o  niedotykaniu części czynnych modułów (odsłoniętych konektorów, przewodów, puszek, przyłączeń).

Kolejnym problemem jest nieprawidłowy transport modułów na miejsce instalacji. Powodem jest zazwyczaj chęć zaoszczędzenia na wynajmie urządzeń transportowych (podnośników, wysięgników) – moduły przenoszone są za pomocą prowizorycznych lin, pasów czy szelek, a wcześniej źle zamocowane podczas transportu i nieprawidłowo rozładowane.

W trakcie tych czynności występuje nie tylko ryzyko uszkodzenia urządzeń, ale także niebezpieczeństwo dla zdrowia i życia osób pracujących na budowie. Niejednokrotnie montowane są moduły, które wcześniej upadły na ziemię, bez przeprowadzenia badań, a nawet oględzin. Ładunek, transport oraz rozładunek powinny przebiegać zgodnie z wytycznymi producentów w tym zakresie.

Zwierzęta

Działanie zwierząt jest nieprzewidywalne i zwykle nie mamy na nie wpływu. Najczęściej objawia się uszkodzeniem przewodów, szczególnie przez gryzonie, budowaniem gniazd przez ptaki czy owady przy inwerterach lub na modułach.

Pamiętajmy, żeby w pomieszczeniach piwnicznych i na strychach stosować trutki na gryzonie oraz dbać o szczelność pomieszczeń i profilaktycznie przeprowadzać okresowe oględziny urządzeń. Przewody powinny być chronione mechanicznie poprzez zastosowanie koryt lub rurek elektroinstalacyjnych.

Wskazówki eksploatacyjne

Ważnym zaleceniem producentów inwerterów fotowoltaicznych jest monitorowanie pracy systemu przez cały okres eksploatacji. Pomiarów tych można dokonywać zarówno bezpośrednio z poziomu inwertera, jak i poprzez sieć internetową. Monitoring on-line pozwala na natychmiastowe wykrycie usterki i przesłanie wiadomości o jej zaistnieniu na skrzynkę pocztową lub telefon komórkowy użytkownika.

Ze względów praktycznych zaleca się przeprowadzanie przeglądów pracującej instalacji fotowoltaicznej w następujących okresach:

• miesięcznych – oględziny wizualne, ocena pod względem zanieczyszczeń lub widocznych mechanicznych uszkodzeń np. szyby, ramy, konstrukcji montażowej;
• półrocznych – przegląd urządzeń pod względem występowania w nich wody, insektów, sprawdzenia bezpieczników, przewodów;
• pięcioletnich – wykonanie pełnych okresowych pomiarów elektrycznych wg obowiązujących norm wraz z termowizją oraz pomiarami sprawności modułów.

Dodatkowo po wystąpieniu anomalii pogodowych (gradobicia, wichury, burze) każdorazowo należy dokonać oględzin.

Użytkownicy instalacji fotowoltaicznych często pytają, czy moduły należy myć.

Jednoznacznie można stwierdzić, że w przypadku montażu modułów pod kątem ok. 30˚ występuje efekt samooczyszczenia – wszelkie luźne zanieczyszczenia lub zalegający śnieg samoczynnie opadają z powierzchni modułów. Przydatny jest też deszcz, dzięki któremu luźne nieczystości zostają usunięte, a powierzchnia modułów samoczynnie wyczyszczona. Nieczystości trwale związane z modułami trzeba usuwać samodzielnie.

Podczas mycia modułów należy przestrzegać następujących zaleceń:

• nie należy używać myjek wysokociśnieniowych;
• należy stosować zwykłą wodę, bez dodatku detergentów;
• nie należy dotykać części przewodzących prąd elektryczny;
• powinno się unikać mycia modułów podczas słonecznych dni, kiedy ich temperatura przekracza 60°C;
• zaleca się mycie z częstotliwością dwa razy w roku, głównie po okresach pylenia i nawożenia roślin.

Literatura

1.  Wincencik K., Ochrona odgromowa i przepięciowa instalacji fotowoltaicznej, www.inzynierbudownictwa.pl/technika,materialy_i_technologie,artykul,ochrona_odgromowa_i_przepieciowa_instalacji_fotowoltaicznej,7874, 1.07.2015.
2. Gabryańczyk P., Technologia PV – moduły fotowoltaiczne, „Rynek Instalacyjny” nr 6/2014.
3. Garbryańczyk P., Konfiguracja systemów fotowoltaicznych, „Rynek Instalacyjny” nr 11/2014.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!