Dobór instalacji fotowoltaicznej

Podziel docelowe roczne zużycie przez uzysk właściwy lokalizacji. W Rumunii uzysk orientacyjny to ~1100–1200 kWh produkowanych rocznie z każdego zainstalowanego kWp, zależnie od orientacji, kąta nachylenia i zacienienia.

kWp = roczne zużycie (kWh/rok) ÷ uzysk właściwy (kWh/kWp/rok)

Liczba paneli wynika z mocy zainstalowanej odniesionej do mocy jednego panelu. Zaokrągla się w górę, po czym rzeczywistą moc systemu przelicza się dla całkowitej liczby paneli.

liczba paneli = (kWp × 1000) ÷ moc panelu (Wp) → zaokrąglona w górę

Falownik dobiera się przez stosunek do mocy paneli. Typowo 0,8–1,0; zwykle ~0,9, czyli lekkie „przewymiarowanie” paneli (oversize DC). Stosunek poniżej 1 ścina rzadkie szczyty zimowe/letnie, ale zwiększa całkowitą energię roczną; stosunek powyżej 1 rzadko bywa uzasadniony.

moc falownika (kW) = moc paneli (kWp) × stosunek (0,8…1,0)

Po stronie napięcia stałego prąd zwarciowy jest bardzo bliski prądowi roboczemu, więc zwykły bezpiecznik nie odróżni uszkodzenia od normalnej pracy. Dlatego przewód łańcucha dobiera się na obciążalność co najmniej 1,25 × Isc (STC) w każdym punkcie — to warunek, przy którym I7-2011 Art. 7.11.11 nie wymaga już zabezpieczenia przeciążeniowego na tym przewodzie. To nie jest narzucone minimum doboru, tylko próg, od którego obowiązuje zwolnienie.

I dobór przewodu DC = 1,25 × Isc (STC)

Magazyn energii dobiera się według średniego zużycia dobowego i pożądanej liczby dni autonomii. Autokonsumpcja (procent energii zużytej bezpośrednio w domu) wpływa na rzeczywistą oszczędność — resztę oddaje się do sieci. Wszystkie wartości są orientacyjne; ostateczny dobór ustala się z producentem urządzeń.

Wszystkie liczby z tabliczki panelu zmierzono w standardowych warunkach pomiarowych (STC): 1000 W/m², temperatura ogniwa 25 °C, masa powietrza AM 1,5. Latem ogniwo dochodzi do 60–70 °C, zimą do −15 °C — i wtedy napięcie nie jest już tym z tabliczki. Są też warunki NOCT (800 W/m², powietrze 20 °C, wiatr 1 m/s, obwód otwarty), bliższe rzeczywistości.

Połączone szeregowo — napięcia się sumują, a prąd pozostaje prądem jednego modułu; połączone równolegle — sumują się prądy, a napięcie pozostaje napięciem jednego modułu. Warunek w obu przypadkach: identyczne moduły. W łańcuchu słabszy moduł narzuca prąd całemu łańcuchowi — dlatego jedno zacienione ogniwo ciągnie w dół cały szereg.

Urządzenia PV po stronie napięcia stałego należy uważać za będące pod napięciem nawet wtedy, gdy instalacja jest odłączona po stronie napięcia przemiennego (Art. 7.11.4) — panele produkują tak długo, jak długo jest światło, i nie ma wyłącznika, który by je zatrzymał. Uziemienie części czynnej po stronie prądu stałego jest dopuszczalne tylko wtedy, gdy między stroną napięcia stałego a przemiennego istnieje co najmniej separacja prosta (Art. 7.11.3); to warunek uziemienia, a nie ogólny obowiązek stosowania separacji — instalacje bez separacji omówiono niżej.

Gdy instalacja zawiera system PV bez co najmniej separacji prostej między stroną napięcia przemiennego i stałego, urządzenie różnicowoprądowe (RCD) przewidziane do ochrony przy uszkodzeniu przez samoczynne wyłączenie musi być typu B (Art. 7.11.7). Jeśli falownik nie pozwala na przepływ stałego prądu uszkodzeniowego, RCD nie jest już wymagane (Art. 7.11.8).

Dla przewodów łańcuchów i grup PV nie przewiduje się ochrony przeciążeniowej, jeśli obciążalność prądowa przewodu wynosi co najmniej 1,25 × Isc (STC) w każdym punkcie (Art. 7.11.11). Ochronne przewody wyrównawcze prowadzi się równolegle i w jak najściślejszym kontakcie z przewodami napięcia stałego, przewodami napięcia przemiennego i ich osprzętem (Art. 7.11.25) — nie „gdzieś w pobliżu”, tylko przyklejone do trasy, żeby pętla pozostała mała.

Po stronie napięcia stałego falownika przewiduje się rozłącznik obciążenia (Art. 7.11.23). Do konserwacji falownika należy przewidzieć środki separacji zarówno od napięcia stałego, jak i od strony napięcia przemiennego (Art. 7.11.21).

Wszystkie skrzynki przyłączeniowe — i generatora, i grupy — mają etykietę ostrzegawczą informującą, że części czynne w środku mogą pozostawać pod napięciem także po odseparowaniu falownika (Art. 7.11.24). To ta etykieta ratuje tego, kto otworzy skrzynkę za dwa lata, kiedy ciebie już tam nie będzie. Kable prądu stałego łańcuchów i grup oraz kabel główny dobiera się i układa tak, aby ryzyko doziemienia i zwarcia było ograniczone do minimum — w praktyce przez kable jednożyłowe w powłoce (Art. 7.11.20).

Środki ochrony polegające na izolowaniu stanowiska oraz na miejscowych połączeniach wyrównawczych nie są dopuszczone po stronie napięcia stałego (Art. 7.11.10); do ochrony przy uszkodzeniu preferuje się izolację klasy II lub równoważną (Art. 7.11.9). Moduły montuje się natomiast tak, aby zapewnione było odprowadzanie ciepła w warunkach maksymalnego lokalnego nasłonecznienia (Art. 7.11.19) — nie przylegające do pokrycia dachowego, choćby wyglądało to najbardziej estetycznie.

Po stronie napięcia przemiennego przewód zasilający PV — ten między zaciskami AC falownika a instalacją budynku — przyłącza się do urządzenia ochronnego działającego przez samoczynne wyłączenie obwodów zasilających używane urządzenie (Art. 7.11.6), a przed zwarciem chroni go aparat umieszczony w głównym obwodzie napięcia przemiennego (Art. 7.11.13). Przełożone na rozdzielnicę: falownik dostaje własny wyłącznik, a nie parę końcówek przykręconych wprost do szyn zasilających, bo „i tak oddaje do sieci”. Przy końcówkach na szynie zwarcie na przewodzie AC nie wyzwoli niczego aż do bezpiecznika w złączu kablowym — a ten już nie jest twój.

„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” — przy doborze i uruchamianiu aparatów separacyjnych i łączeniowych instalowanych między instalacją PV a publiczną siecią dystrybucyjną za źródło należy uważać publiczną sieć dystrybucyjną, a instalację PV za odbiór (Art. 7.11.22). To odwrócenie perspektywy zaskakuje niejednego, bo instalacja PV produkuje i odruchem jest traktować ją jak źródło. Norma wymaga odwrotnie, i ma to praktyczne skutki: spodziewany prąd zwarciowy, który aparat musi wytrzymać, przychodzi z sieci, a nie z paneli (panele dają niewiele ponad swój prąd roboczy), a jeśli aparat ma na obudowie oznaczony kierunek zasilania, zasilanie bierze się od strony sieci.

„Echipamentul electric pe partea de tensiune continuă trebuie să fie corespunzător pentru tensiunea și curentul electric continuu de lucru” — urządzenia elektryczne po stronie napięcia stałego muszą odpowiadać roboczemu napięciu i prądowi stałemu (Art. 7.11.16). To artykuł łamany za każdym razem, gdy ktoś oszczędza na rozłączniku. Przy prądzie przemiennym łuk gaśnie sam, bo napięcie przechodzi przez zero sto razy na sekundę i łuk nie ma od czego zapłonąć na nowo. Przy prądzie stałym nie przechodzi przez zero nigdy: rozłącznik 230 V AC postawiony na łańcuchu 800 V DC rozwiera styki, a łuk zostaje między nimi zaczepiony i pali się, aż coś się stopi. Dlatego aparaty DC mają dłuższe komory gaszeniowe, czasem magnes wydmuchujący łuk, i oznaczony kierunek podłączenia — którego się przestrzega. A napięcie, na które je dobierasz, to Uoc łańcucha w temperaturze minimalnej, a nie to z etykiety panelu.

Diody blokujące nie są narzucone przez normę, ale jeśli ich używasz, przychodzą z dwoma warunkami: ich znamionowe napięcie wsteczne musi wynosić 2 × Uoc (STC) łańcucha PV, a diody łączy się szeregowo z łańcuchami (Art. 7.11.18). Współczynnik 2 to hojny zapas właśnie dlatego, że przy uszkodzeniu dioda przejmuje, obok napięcia własnego łańcucha, także napięcie grupy połączonej równolegle. Kalkulator łańcucha powyżej podaje tę liczbę wprost, dla wybranej przez ciebie konfiguracji.

„Pentru a se reduce la minim tensiunile induse din cauza trăsnetului suprafața tuturor buclelor de cabluri trebuie să fie cât mai mică posibil” — aby ograniczyć do minimum napięcia indukowane przez wyładowanie piorunowe, powierzchnia wszystkich pętli utworzonych przez przewody musi być możliwie najmniejsza (I7-2011, Art. 7.11.14). W praktyce: przewód plus i przewód minus tego samego łańcucha prowadzi się razem, a nie osobnymi, okrężnymi trasami.

Jeśli generator PV mieści się w strefie ochronnej istniejącej instalacji odgromowej, pozostaje zachować odstęp izolacyjny od jej elementów. Kurs podaje wartość praktyczną — przy małych systemach na domach co najmniej 0,5 m okazuje się wystarczające — ale liczbą, która naprawdę się liczy, jest odstęp s obliczony według Anexa 6.8, rosnący wraz z długością trasy i z wybraną klasą ochrony.

Jeśli tych 0,5 m nie da się zapewnić, generator PV i instalację odgromową łączy się ze sobą przewodem miedzianym o przekroju co najmniej 16 mm²; tak samo konstrukcję montażową przyłącza się do połączeń wyrównawczych budynku (zasada projektowa z kursu). Normową weryfikację odstępu izolacyjnego s wykonuje się na stronie ryzyka piorunowego.