Dimenzovanie fotovoltického systému

Vydeľte cieľovú ročnú spotrebu špecifickým výnosom lokality. Orientačný výnos je ~1100–1200 kWh vyrobených za rok na každý inštalovaný kWp, v závislosti od orientácie, sklonu a tienenia.

kWp = ročná spotreba (kWh/rok) ÷ špecifický výnos (kWh/kWp/rok)

Počet panelov vyplýva z inštalovaného výkonu vzťahovaného na výkon jedného panela. Zaokrúhľuje sa nahor, potom sa skutočný výkon systému prepočíta na celé číslo panelov.

počet panelov = (kWp × 1000) ÷ výkon panela (Wp) → zaokrúhlené nahor

Menič sa volí pomerom k výkonu panelov. Typicky 0,8–1,0; zvyčajne ~0,9, čiže mierne „predimenzovanie“ panelov (oversize DC). Pomer pod 1 oreže zriedkavé zimné/letné špičky, ale zvyšuje celkovú ročnú energiu; pomer nad 1 je zriedka opodstatnený.

výkon meniča (kW) = výkon panelov (kWp) × pomer (0,8…1,0)

Na jednosmernej strane je skratový prúd veľmi blízko pracovnému, takže obyčajná poistka nerozlíši poruchu od normálnej prevádzky. Preto sa kábel reťazca dimenzuje na maximálny dovolený prúd aspoň 1,25 × Isc (STC) v ktoromkoľvek bode — je to podmienka, pri ktorej I7-2011 Art. 7.11.11 už na tomto kábli nevyžaduje ochranu pred preťažením. Nie je to predpísané minimum dimenzovania, ale hranica, od ktorej platí výnimka.

I dimenzovanie DC kábla = 1,25 × Isc (STC)

Batéria sa dimenzuje podľa priemernej dennej spotreby a požadovaného počtu dní autonómie. Vlastná spotreba (percento energie využitej priamo v dome) ovplyvňuje reálnu úsporu — zvyšok sa dodáva do siete. Všetky hodnoty sú orientačné; konečné dimenzovanie sa robí s výrobcom zariadení.

Všetky čísla na štítku panela sú namerané za štandardných skúšobných podmienok (STC): 1000 W/m², teplota článku 25 °C, vzduchová hmota AM 1,5. V lete sa článok dostane na 60–70 °C, v zime na −15 °C — a vtedy už napätie nie je také, aké je na štítku. Existujú aj podmienky NOCT (800 W/m², vzduch 20 °C, vietor 1 m/s, otvorený obvod), ktoré sú bližšie k realite.

Pri sériovom zapojení sa napätia sčítavajú a prúd zostáva ako pri jednom module; pri paralelnom zapojení sa sčítavajú prúdy a napätie zostáva ako pri jednom module. Podmienka je v oboch prípadoch rovnaká: identické moduly. V reťazci diktuje prúd celého reťazca ten slabší modul — preto jediný zatienený článok stiahne dolu celý rad.

PV zariadenie na jednosmernej strane treba považovať za zariadenie pod napätím aj vtedy, keď je systém odpojený na strane striedavého napätia (Art. 7.11.4) — panely vyrábajú, kým je svetlo, a niet vypínača, ktorým by si ich zastavil. Uzemnenie živej časti jednosmernej strany je dovolené len vtedy, ak medzi jednosmernou a striedavou stranou existuje aspoň jednoduché oddelenie (Art. 7.11.3); je to podmienka pre uzemnenie, nie všeobecná povinnosť mať oddelenie — inštalácie bez oddelenia rieši text nižšie.

Keď inštalácia obsahuje PV systém bez aspoň jednoduchého oddelenia medzi striedavou a jednosmernou stranou, prúdový chránič určený na ochranu pri poruche samočinným odpojením musí byť typu B (Art. 7.11.7). Ak menič neumožňuje prechod jednosmerného poruchového prúdu, prúdový chránič už nie je potrebný (Art. 7.11.8).

Na kábloch PV reťazcov a skupín sa nepredpisuje ochrana pred preťažením, ak je maximálny dovolený prúd kábla aspoň 1,25 × Isc (STC) v ktoromkoľvek bode (Art. 7.11.11). Vodiče ochranného pospájania sa kladú paralelne a čo najtesnejšie ku káblom jednosmerného napätia, striedavého napätia a k ich príslušenstvu (Art. 7.11.25) — nie „niekde v okolí“, ale prilepené na trasu, aby slučka zostala malá.

Na jednosmernej strane meniča sa predpisuje odpínač záťaže (Art. 7.11.23). Pre údržbu meniča musia byť zabezpečené prostriedky oddelenia voči jednosmernému napätiu aj voči striedavej strane (Art. 7.11.21).

Všetky spojovacie skrine — generátorové aj skupinové — nesú výstražný štítok upozorňujúci na to, že živé časti vnútri môžu zostať pod napätím aj po oddelení meniča (Art. 7.11.24). Je to štítok, ktorý zachráni toho, kto skriňu otvorí o dva roky, keď tam už nebudete. DC káble reťazcov, DC káble skupín aj hlavný kábel sa vyberajú a kladú tak, aby sa riziko zemnej poruchy a skratu znížilo na minimum — prakticky jednožilovými káblami s plášťom (Art. 7.11.20).

Ochranné opatrenia využívajúce nevodivé okolie a miestne ochranné pospájanie nie sú na jednosmernej strane dovolené (Art. 7.11.10); pre ochranu pri poruche sa uprednostňuje izolácia triedy II alebo rovnocenná (Art. 7.11.9). A moduly sa inštalujú tak, aby bol zabezpečený odvod tepla pri miestnom maximálnom slnečnom žiarení (Art. 7.11.19) — nie nalepené na strešnú krytinu, akokoľvek čisto by to vyzeralo.

Na striedavej strane sa napájací PV kábel — ten medzi striedavými svorkami meniča a inštaláciou budovy — pripája na ochranný prístroj, ktorý samočinne odpojí obvody napájajúce používané zariadenie (Art. 7.11.6), a proti skratu ho chráni prístroj umiestnený v hlavnom striedavom obvode (Art. 7.11.13). Preložené do rozvádzača: menič dostane vlastný istič, nie dvojicu káblových ôk priskrutkovaných rovno na vstupné zbernice, lebo „aj tak dodáva“. S okami na zbernici pri skrate na striedavom kábli nevypne nič až po poistku v prípojkovej skrini — a tá už tvoja nie je.

„Pri výbere a uvádzaní do prevádzky oddeľovacích a ovládacích prístrojov, ktoré sa majú inštalovať medzi PV inštaláciou a verejnou distribučnou sieťou, sa musí verejná distribučná sieť považovať za zdroj a PV inštalácia za záťaž“ (Art. 7.11.22). Toto obrátenie pohľadu prekvapí dosť ľudí, lebo PV inštalácia vyrába a reflex je brať ju ako zdroj. Norma žiada opak a má to praktické dôsledky: predpokladaný skratový prúd, ktorý musí prístroj zniesť, prichádza zo siete, nie z panelov (panely dajú len o kúsok viac než svoj pracovný prúd), a ak má prístroj na kryte vyznačený smer napájania, napája sa od siete.

„Elektrické zariadenie na strane jednosmerného napätia musí vyhovovať pracovnému jednosmernému napätiu a prúdu“ (Art. 7.11.16). Je to článok porušený zakaždým, keď niekto šetrí na odpínači. Na striedavom prúde oblúk zhasne sám, lebo napätie prechádza nulou stokrát za sekundu a oblúk nemá z čoho znova naskočiť. Na jednosmernom prúde nulou neprejde nikdy: odpínač na 230 V AC nasadený na reťazec s 800 V DC kontakty rozopne, no oblúk zostane visieť medzi nimi a horí, kým sa niečo neroztaví. Preto majú jednosmerné prístroje dlhšie zhášacie komory, niekedy zhášací magnet, a vyznačený smer pripojenia — ktorý sa dodržuje. A napätie, na ktoré ich vyberáš, je Uoc reťazca pri minimálnej teplote, nie to zo štítku panela.

Blokovacie diódy norma neukladá, ale ak ich použiješ, prichádzajú s dvoma podmienkami: ich menovité záverné napätie musí byť 2 × Uoc (STC) PV reťazca a diódy sa zapájajú do série s reťazcami (Art. 7.11.18). Faktor 2 je štedrá rezerva práve preto, že pri poruche znesie dióda okrem napätia vlastného reťazca aj napätie paralelne pripojenej skupiny. Kalkulačka reťazca vyššie ti číslo dá priamo, pre konfiguráciu, ktorú si zvolil.

„Aby sa na minimum znížili napätia indukované bleskom, musí byť plocha všetkých káblových slučiek čo najmenšia“ (I7-2011, Art. 7.11.14). Prakticky: kladný a záporný vodič toho istého reťazca idú spolu, nie obchádzkami.

Ak generátor spadá do ochranného priestoru existujúceho bleskozvodu, zostáva dodržať dostatočnú vzdialenosť od jeho prvkov. Kurz uvádza praktickú hodnotu — pri malých systémoch na rodinných domoch sa ako postačujúcich osvedčilo aspoň 0,5 m — ale číslo, na ktorom záleží, je vzdialenosť s vypočítaná podľa Anexa 6.8, ktorá rastie s dĺžkou trasy a so zvolenou triedou.

Ak tých 0,5 m zabezpečiť nevieš, PV generátor a bleskozvod sa navzájom prepoja medeným vodičom s prierezom minimálne 16 mm²; rovnako sa montážna konštrukcia pripojí na pospájanie domu (projekčné pravidlo z kurzu). Normovú kontrolu dostatočnej vzdialenosti s nájdeš na stránke o riziku blesku.