Napelemes rendszer méretezése

Ossza el a célzott éves fogyasztást a helyszín fajlagos hozamával. Romániában a tájékoztató hozam ~1100–1200 kWh évente minden beépített kWp-re, a tájolás, dőlés és árnyékolás függvényében.

kWp = éves fogyasztás (kWh/év) ÷ fajlagos hozam (kWh/kWp/év)

A panelek száma a beépített teljesítmény és egy panel teljesítményének hányadosából adódik. Felfelé kerekítünk, majd a rendszer tényleges teljesítményét az egész panelszámra újraszámoljuk.

panelek száma = (kWp × 1000) ÷ panel teljesítménye (Wp) → felfelé kerekítve

Az invertert a panelek teljesítményéhez viszonyított arány alapján választjuk. Tipikusan 0,8–1,0; szokásosan ~0,9, vagyis enyhe „túlméretezés” a panelek oldalán (DC oversize). Az 1 alatti arány levágja a ritka téli/nyári csúcsokat, de növeli a teljes éves energiát; az 1 fölötti arány ritkán indokolt.

inverter teljesítménye (kW) = panelek teljesítménye (kWp) × arány (0,8…1,0)

Az egyenfeszültségű oldalon a rövidzárlati áram nagyon közel van az üzemi áramhoz, ezért egy szokásos olvadóbiztosító nem tudja megkülönböztetni a hibát a normál működéstől. Emiatt a string kábelét úgy méretezzük, hogy a megengedett árama bármely pontban legalább 1,25 × Isc (STC) legyen — ez az a feltétel, amely mellett az I7-2011 Art. 7.11.11 már nem ír elő túlterhelés elleni védelmet arra a kábelre. Ez nem egy előírt méretezési minimum, hanem az a küszöb, amelytől a felmentés érvényes.

DC kábel méretezési árama = 1,25 × Isc (STC)

Az akkumulátort az átlagos napi fogyasztás és a kívánt autonómia-napok száma szerint méretezzük. Az önfogyasztás (a házban közvetlenül felhasznált energia aránya) befolyásolja a tényleges megtérülést — a többit a hálózatba táplálják. Minden érték tájékoztató jellegű; a végső méretezés a berendezések gyártójával történik.

A modul adattábláján szereplő összes szám szabványos vizsgálati körülmények (STC) között mért érték: 1000 W/m², 25 °C cellahőmérséklet, AM 1,5 légtömeg. Nyáron a cella 60–70 °C-ra melegszik, télen −15 °C-ra hűl — és akkor a feszültség már nem az, ami az adattáblán áll. Létezik a NOCT feltételrendszer is (800 W/m², 20 °C levegő, 1 m/s szél, nyitott áramkör), ami közelebb áll a valósághoz.

Sorba kötve a feszültségek összeadódnak, az áram pedig egyetlen modulé marad; párhuzamosan kötve az áramok adódnak össze, a feszültség pedig egy modulé marad. A feltétel mindkét esetben ugyanaz: azonos modulok. Egy stringben a gyengébb modul határozza meg az egész string áramát — ezért húz le egyetlen beárnyékolt cella egy teljes füzért.

Az egyenfeszültségű zónában lévő PV berendezést akkor is feszültség alatt állónak kell tekinteni, ha a rendszert a váltakozó feszültségű oldalon lekapcsolták (Art. 7.11.4) — a panelek addig termelnek, amíg világos van, és nincs olyan kapcsoló, amivel leállíthatnád őket. Az egyenfeszültségű zóna valamely aktív vezető részének földelése csak akkor megengedett, ha az egyenfeszültségű és a váltakozó feszültségű zóna között legalább egyszerű elválasztás van (Art. 7.11.3); ez a földelés feltétele, nem pedig általános kötelezettség arra, hogy elválasztás legyen — az elválasztás nélküli installációkról lentebb van szó.

Ha az installáció olyan PV rendszert tartalmaz, amelynél nincs legalább egyszerű elválasztás a váltakozó és az egyenfeszültségű zóna között, az automatikus lekapcsolással történő hibavédelemhez előírt áram-védőkapcsolónak (DDR) B típusúnak kell lennie (Art. 7.11.7). Ha az inverter nem engedi át az egyenirányú hibaáramot, az áram-védőkapcsoló már nem szükséges (Art. 7.11.8).

A PV stringek és csoportok kábeleire nem írunk elő túlterhelés elleni védelmet, ha a kábel megengedett árama bármely pontban legalább 1,25 × Isc (STC) (Art. 7.11.11). A védelmi egyenpotenciálú összekötés vezetőit párhuzamosan és a lehető legszorosabb érintkezésben kell vezetni az egyenfeszültségű és a váltakozó feszültségű kábelekkel, valamint azok tartozékaival (Art. 7.11.25) — nem „valahol a közelben”, hanem a nyomvonalra tapadva, hogy a hurok kicsi maradjon.

Az inverter egyenfeszültségű oldalán terheléskapcsolót kell előírni (Art. 7.11.23). Az inverter karbantartásához elválasztási eszközöket kell előírni mind az egyenfeszültség, mind a váltakozó feszültségű zóna felé (Art. 7.11.21).

Minden csatlakozódoboz — a generátor- és a csoport-csatlakozódoboz egyaránt — figyelmeztető címkét kap, amely jelzi, hogy a benne lévő aktív részek az inverter leválasztása után is feszültség alatt maradhatnak (Art. 7.11.24). Ez az a címke, amely megmenti azt, aki két év múlva kinyitja a dobozt, amikor te már nem jársz arra. A stringek és a csoportok egyenáramú kábeleit, valamint a főkábelt úgy kell megválasztani és beépíteni, hogy a földzárlat és a rövidzárlat kockázata a lehető legkisebb legyen — a gyakorlatban köpennyel ellátott egyerű kábelekkel (Art. 7.11.20).

A szigetelő (nem vezető) környezet alkalmazásával és a helyi egyenpotenciálú összekötésekkel megvalósított védelmi intézkedések nem megengedettek az egyenfeszültségű zónában (Art. 7.11.10); hibavédelemre a II. osztályú vagy azzal egyenértékű szigetelés az előnyben részesített megoldás (Art. 7.11.9). A modulokat pedig úgy kell felszerelni, hogy a helyi maximális napsugárzás mellett is biztosított legyen a hőelvezetés (Art. 7.11.19) — nem a tetőhéjazatra tapasztva, akármilyen szépen mutatna is.

A váltakozó feszültségű oldalon a PV betápláló kábelt — azt, amelyik az inverter AC kapcsai és az épület villamos hálózata között fut — ahhoz a védelmi készülékhez kell kötni, amely a használt berendezést tápláló áramkörök önműködő lekapcsolásával véd (Art. 7.11.6), rövidzárlat ellen pedig a fő váltakozó feszültségű áramkörbe épített készülék védi (Art. 7.11.13). Elosztóra fordítva: az inverter megkapja a saját kismegszakítóját, nem pedig egy pár kábelsarut, amit közvetlenül a bemeneti sínekre csavaroznak, mert „úgyis csak betáplál”. Sínre kötött saruknál az AC kábelen fellépő rövidzárlatra semmi nem old ki a csatlakozószekrény olvadóbiztosítójáig — az pedig már nem a tiéd.

„La alegerea și punerea în funcțiune a dispozitivelor de separare și comandă care să fie instalate între instalația PV și rețeaua de distribuție publică, rețeaua de distribuție publică trebuie considerată sursa, iar instalația PV trebuie considerată sarcina” — a PV berendezés és a közcélú elosztóhálózat közé beépítendő leválasztó és kapcsolókészülékek kiválasztásánál és üzembe helyezésénél a közcélú elosztóhálózatot kell forrásnak, a PV berendezést pedig terhelésnek tekinteni (Art. 7.11.22). Ez a nézőpontváltás sokakat meglep, hiszen a PV berendezés termel, és a reflex az, hogy forrásként kezeljük. A normatíva a fordítottját kéri, és ennek gyakorlati következményei vannak: a készüléknek a hálózatból érkező várható zárlati áramot kell kibírnia, nem a panelekét (a panelek alig adnak többet az üzemi áramuknál), és ha a készülék dobozán meg van jelölve a betáplálás iránya, a betáplálás a hálózat felől jön.

„Echipamentul electric pe partea de tensiune continuă trebuie să fie corespunzător pentru tensiunea și curentul electric continuu de lucru” — az egyenfeszültségű oldal villamos berendezésének meg kell felelnie az egyenfeszültségű üzemi feszültségnek és áramnak (Art. 7.11.16). Ezt a cikket sérti meg mindenki, aki a terheléskapcsolón spórol. Váltakozó áramon az ív magától kialszik, mert a feszültség másodpercenként százszor átmegy a nullán, és az ívnek nem marad miből újragyulladnia. Egyenáramon soha nem megy át a nullán: egy 800 V DC-s stringre tett, 230 V AC-re szánt szakaszolókapcsoló szétnyitja az érintkezőit, az ív pedig köztük marad, és addig ég, amíg meg nem olvad valami. Ezért van a DC készülékeknek hosszabb ívoltó kamrájuk, néha ívfúvó mágnesük, és megjelölt bekötési irányuk — amit be is tartunk. A feszültség pedig, amelyre kiválasztod őket, a string Uoc értéke a minimumhőmérsékleten, nem a panel címkéjén szereplő.

A blokkolódiódákat nem írja elő a normatíva, de ha használod őket, két feltétellel járnak: a névleges záróirányú feszültségük a PV string 2 × Uoc (STC) értéke kell legyen, a diódákat pedig a stringekkel sorba kell kötni (Art. 7.11.18). A 2-es szorzó épp azért bőkezű tartalék, mert hiba esetén a dióda a saját stringje feszültsége mellett a vele párhuzamosan kötött csoport feszültségét is felveszi. A fenti string-kalkulátor közvetlenül megadja ezt a számot a választott konfigurációra.

„Pentru a se reduce la minim tensiunile induse din cauza trăsnetului suprafața tuturor buclelor de cabluri trebuie să fie cât mai mică posibil” — a villámcsapás okozta indukált feszültségek minimalizálása érdekében az összes kábelhurok területének a lehető legkisebbnek kell lennie (I7-2011, Art. 7.11.14). A gyakorlatban: ugyanannak a stringnek a plusz és a mínusz vezetője együtt fut, nem kerülő nyomvonalon.

Ha a generátor a meglévő villámhárító védett terébe esik, akkor is tartani kell az annak elemeitől mért biztonsági távolságot. A tanfolyam ad egy gyakorlati értéket — a házakra szerelt kis rendszereknél a legalább 0,5 m elegendőnek bizonyult —, de az igazán számító érték az Anexa 6.8 szerint számított s biztonsági távolság, amely a nyomvonal hosszával és a választott villámvédelmi osztállyal együtt nő.

Ha a 0,5 m nem tartható, a PV generátort és a villámvédelmi berendezést össze kell kötni legalább 16 mm²-es rézvezetővel; ugyanígy köti be az ember a tartószerkezetet a ház egyenpotenciálra hozásába (tanfolyami tervezési szabály). Az s biztonsági távolság előírás szerinti ellenőrzése a villámcsapás-kockázat oldalán található.