Special-Ops.pl

Zagrożenia wynikające z pracy instalacji fotowoltaicznych

Sposoby prowadzenia przewodów w celu uniknięcia sprzężeń indukcyjnych: a) niepoprawny, b) poprawny
R. Szczerbowski

Sposoby prowadzenia przewodów w celu uniknięcia sprzężeń indukcyjnych: a) niepoprawny, b) poprawny


R. Szczerbowski

Polska zobowiązana jest do zwiększenia do 2020 r. udziału energii ze źródeł odnawialnych w bilansie energetycznym do 15%. Osiągnięcie tego celu wymaga zwiększenia ­liczby przedsięwzięć w tym sektorze energetyki. W tym kontekście rozwój inwestycji w dziedzinie technologii odnawialnych wydaje się właściwy. Aby było to możliwe, konieczne są sprzyjające rozwiązania prawne. Alternatywą dla energii produkowanej w źródłach konwencjonalnych, a w przyszłości coraz ważniejszym źródłem energii we wszystkich jej formach, są w warunkach polskich technologie związane z wykorzystaniem biomasy, energii wiatru i fotowoltaiką.

Zobacz także

Wpływ produkcji i recyklingu elektrowni fotowoltaicznych na środowisko

Wpływ produkcji i recyklingu elektrowni fotowoltaicznych na środowisko Wpływ produkcji i recyklingu elektrowni fotowoltaicznych na środowisko

W ostatnich latach odnotowano w Polsce i na świecie duży wzrost przyłączania elektrowni fotowoltaicznych do sieci. Elektrownie słoneczne, oparte na ogniwach fotowoltaicznych, produkują energię elektryczną...

W ostatnich latach odnotowano w Polsce i na świecie duży wzrost przyłączania elektrowni fotowoltaicznych do sieci. Elektrownie słoneczne, oparte na ogniwach fotowoltaicznych, produkują energię elektryczną bez wydzielania szkodliwych substancji do środowiska i co nie mniej ważne – praktycznie bez hałasu. Jednak wytworzenie takich elektrowni, a w szczególności ogniw krzemowych, wymaga dużego nakładu energetycznego, surowców i zaawansowanej technologii, co skutkuje tym, że wytwarzanie energii elektrycznej...

Wpływ wybranych czynników eksploatacyjnych na sprawność ogniw fotowoltaicznych

Wpływ wybranych czynników eksploatacyjnych na sprawność ogniw fotowoltaicznych Wpływ wybranych czynników eksploatacyjnych na sprawność ogniw fotowoltaicznych

Sprawność ogniw fotowoltaicznych zależy przede wszystkim od natężenia promieniowania słonecznego i kąta jego padania na ogniwo. Nie są to jednak jedyne czynniki eksploatacyjne wpływające na efektywność...

Sprawność ogniw fotowoltaicznych zależy przede wszystkim od natężenia promieniowania słonecznego i kąta jego padania na ogniwo. Nie są to jednak jedyne czynniki eksploatacyjne wpływające na efektywność instalacji fotowoltaicznej. Podawane w katalogach parametry eksploatacyjne ogniw fotowoltaicznych określane są w standardowych warunkach pomiarowych (STC) zgodnie z zaleceniami norm serii PN‑EN 60904 [5, 6]. Rzeczywiste warunki eksploatacyjne różnią się od zdefiniowanych w normie, szczególny wpływ...

Fotowoltaika w układach zasilania budynków

Fotowoltaika w układach zasilania budynków Fotowoltaika w układach zasilania budynków

Artykuł zawiera analizę różnych systemów fotowoltaicznych stosowanych w układach zasilania budynków.Autor na podstawie profilu zużycia energii w różnych typach budynków dokonał oceny najczęściej stosowanych...

Artykuł zawiera analizę różnych systemów fotowoltaicznych stosowanych w układach zasilania budynków.Autor na podstawie profilu zużycia energii w różnych typach budynków dokonał oceny najczęściej stosowanych konfiguracji współpracy systemów fotowoltaicznych z siecią elektroenergetyczną oraz analizy różnych wariantów ochrony przeciwprzepięciowej w systemach fotowoltaicznych stanowiących alternatywne, uzupełniające źródła energii elektrycznej w budynkach.

Streszczenie

Fotowoltaika jest jedną z bardziej obiecujących technologii wytwarzania energii elektrycznej. Instalacje fotowoltaiczne można stosować w systemach energetycznych różnych skali. W przyszłości fotowoltaika może stać się efektywnym i bezpiecznym źródłem energii oraz ważnym elementem stabilnego i niezależnego miksu energetycznego. W artykule przedstawiono aspekty techniczne związane z budową mikroinstalacji fotowoltaicznych. Szczególną uwagę zwrócono na ochronę instalacji fotowoltaicznych oraz na zagrożenia wynikające z pracy instalacji fotowoltaicznych.

Abstract

Hazards arising due to operation of photovoltaic systems

Photovoltaics is one of most promising technologies of electric energy generation.Photovoltaic installations may be used in power system in various scale. In the future photovoltaic may become effective and safe source of energy and important element of stable and independent energy mix. In the paper there are presented technical aspects connected with photovoltaic microinstallation constructing. Particular attention was paid to photovoltaic installation protection and to hazards due to work of photovoltaic installation.

W ustawie o OZE definiuje się następujące typy instalacji odnawialnych źródeł energii:

  • mikroinstalacja – do 40 kW. Dla tej wielkości instalacji nie jest wymagane pozwolenie na budowę, właściciel nie musi prowadzić działalności gospodarczej. Koszt układu zabezpieczającego i pomiarowo-rozliczeniowego ponosi operator systemu dystrybucyjnego (OSD),
  • mała instalacja – od 40 kW do 200 kW. Wymagane jest pozwolenie na budowę oraz zarejestrowana działalność gospodarcza, inwestor ponosi także częściowy koszt przyłączenia do sieci,
  • duża instalacja – powyżej 200 kW. Wymagane jest pozwolenie na budowę, zarejestrowana działalność gospodarcza oraz uzyskanie koncesji.

Ogniwa fotowoltaiczne mogą być stosowane w trzech segmentach rynków:

  • mikroinstalacje PV do 10 kW instalowane na budynkach mieszkalnych,
  • małe i średnie systemy (10–100 kW) instalowane na budynkach przemysłowych,
  • duże systemy naziemne powyżej 100 kW.

Ochrona instalacji fotowoltaicznych

Moduły fotowoltaiczne można łączyć ze sobą szeregowo i równolegle. Dzięki temu osiągamy odpowiednią wartość napięcia oraz prądu instalacji. Połączenie szeregowe powoduje wzrost napięcia proporcjonalnie do liczby modułów, np. dla trzech modułów trzykrotnie (rys. 1.). Należy zwrócić uwagę, że łączone moduły, które tworzą łańcuch, powinny posiadać te same parametry. Degradacja prądowa jednego z elementów będzie miała wpływ na cały łańcuch. Połączenie równoległe powoduje wzrost prądu proporcjonalnie do liczby modułów.

Łączenie równoległe kilku łańcuchów szeregowych możliwe jest wyłącznie dla identycznej liczby modułów w szeregu. Moduł fotowoltaiczny dostarcza prąd stały, dlatego konieczne jest wykorzystanie falownika. Charakteryzuje go kilka parametrów: moc, zakres napięć pracy, napięcie startu, minimalne napięcie wejściowe, maksymalne napięcie wejściowe, maksymalne napięcie pracy (w punkcie MPP), liczba wejść mocy (trackerów MPP).

System fotowoltaiczny zamontowany na dachu budynku to pracująca elektrownia, dlatego każda osoba, która może mieć do niej dostęp, musi być bezpieczna. Instalacje fotowoltaiczne są bardzo zróżnicowane: budowane są na moce od pojedynczych W do kW, przy napięciu od 12 V do ponad 1000 V. Wykonywane są jako instalacje uziemione i izolowane, z przekształtnikami wyposażonymi lub nie w transformatory separacyjne. Dlatego ważne jest zapewnienie tym instalacjom podstawowej ochrony.

Z charakterystyki prądowo-napięciowej I = f(U), przedstawionej na rysunku 2. wynika, że w przypadku wystąpienia zwarcia zacisków wyjściowych panelu, prąd zwiększa się tylko o kilkanaście procent w stosunku do punktu pracy, przy którym wytwarza największą moc. Dla takiej instalacji trudno jest dobrać zabezpieczenie przetężeniowe. W przypadku równolegle połączonych rzędów modułów fotowoltaicznych uszkodzenie jednego lub więcej paneli czy też częściowe zacienienie jednego z nich, powoduje w tym panelu stan zwarcia i przepływ przez uszkodzony panel prądu zwarciowego (Isc) (prądu wstecznego), będącego sumą prądów pochodzących z innych rzędów łańcuchów paneli fotowoltaicznych. Największa dopuszczalna wartość prądu wstecznego według normy IEC 61730-2 dla pojedynczego modułu fotowoltaicznego wynosi od 2 do 2,6 · Isc. Prąd wsteczny zależy od liczby połączonych równolegle rzędów paneli i już dla trzech rzędów paneli może osiągnąć określoną w normie wartość. Prądy wsteczne mogą spowodować znaczny przyrost temperatury modułu, co w skrajnym przypadku może doprowadzić do jego zniszczenia termicznego i pojawienia się łuku elektrycznego DC.

Do zabezpieczeń stringów instalacji fotowoltaicznych najczęściej stosowane są bezpieczniki, które w przypadku awarii przerywają obwód elektryczny. Bezpieczniki są rozwiązaniem prostym w użytkowaniu, ale należy zwrócić uwagę na ich podstawowe wymagania. Powinny posiadać charakterystykę gPV odpowiednią do ochrony instalacji fotowoltaicznych, zgodnie z normą IEC 60269-6.

Oprócz prawidłowo dobranej charakterystyki bardzo ważne jest również prawidłowe napięcie znamionowe bezpiecznika, które powinno być wyższe niż najwyższe napięcie w systemie fotowoltaicznym.

Przy wyborze poziomu prądu znamionowego bezpiecznika musi być spełniona zależność:

(1) 

 

gdzie:

ISC – znamionowy prąd zwarciowy modułów fotowoltaicznych,

In – prąd znamionowy bezpiecznika.

W instalacjach fotowoltaicznych zakłada się dwa poziomy zabezpieczeń, które zapewniane są poprzez bezpieczniki topikowe. Poziom I ma za zadanie wyłączanie prądów zwarciowych DC w obszarze paneli w miejscu położonym możliwie najbliżej paneli fotowoltaicznych. Istotne jest, aby rozłącznik był zainstalowany zarówno w biegunie „+”, jak i „–” obwodu łańcucha paneli. Kolejny II poziom zabezpieczeń stanowi ochronę główną instalacji fotowoltaicznej, a zabezpieczenia zazwyczaj instaluje się w pobliżu zacisków wejściowych przekształtnika. Należy pamiętać, aby bezpiecznik był zainstalowany zarówno na biegunie „+”, jak i „–” przekształtnika. Trzeba sprawdzić, czy przekształtnik jest uziemiony. Jeżeli przewidziano uziemienie, bezpiecznik instaluje się wyłącznie na jednym biegunie. Typowe wkładki topikowe oraz współpracujące z nimi rozłączniki, przeznaczone do ochrony ogniw fotowoltaicznych, projektowane są na napięcie 900 V i 1000 V DC. Z kolei wkładki topikowe będące zabezpieczeniem głównym instalacji fotowoltaicznej produkowane są na napięcie znamionowe DC 750 V – 1100 V. Są one umieszczane w podstawach bezpiecznikowych lub rozłącznikach bezpiecznikowych.

Ponieważ instalacje fotowoltaiczne montowane są na otwartych powierzchniach, narażone są na ryzyko uszkodzeń powstałych na skutek wyładowań atmosferycznych. Jest to także związane z niską wytrzymałością udarową systemów fotowoltaicznych oraz ich rozmiarem, dlatego aby ochronić instalacje fotowoltaiczne przed skutkami wyładowań atmosferycznych należy je zabezpieczać wykorzystując rozwiązania ochrony odgromowej (ang. LPS – Lightning Protection System) i przeciwprzepięciowej (ang. SPD – Surge Protection Devices). Ochrona przed przepięciami jest szczególnie istotna w systemach PV dołączonych do sieci elektrycznej. Wszystkie elementy systemu fotowoltaicznego mogą być narażone na uszkodzenie lub zniszczenie spowodowane oddziaływaniem wyładowania atmosferycznego nie tylko w wyniku bezpośredniego trafienia, lecz też w wyniku wyładowania w pobliżu obiektu.

Falownik, który stanowi istotny element instalacji fotowoltaicznych, powinien być szczególnie chroniony przed oddziaływaniem impulsów przepięciowych. Zagrożenia te można zminimalizować stosując podstawowe środki ochrony: odgromowej, przeciwprzepięciowej, uziemienia, system wyrównania potencjałów, ekranowanie oraz odpowiednie poprowadzenie przewodów. 

Główne przyczyny uszkodzeń systemów fotowoltaicznych mogą być spowodowane poprzez:

  • sprzężenia galwaniczne, kiedy część prądu wyładowania piorunowego przepływając bezpośrednio przez elementy instalacji PV powoduje powstanie napięć dochodzących do 100 kV,
  • sprzężenia magnetyczne, kiedy prądy wyładowań atmosferycznych powodują przepięcia poprzez indukcję magnetyczną,
  • sprzężenia elektryczne, które powstają na skutek działania pola elektrycznego przy przepływie prądu udarowego.

Instalacje fotowoltaiczne narażone są na występowanie przepięć nie tylko na skutek bezpośredniego wyładowania atmosferycznego, ale również na przepięcia indukowane na skutek wyładowań w pobliżu obiektu. Aby zmniejszyć możliwość powstawania przepięć, należy pamiętać o tym, by w odpowiedni sposób układać przewody (rys. 3.), aby ograniczyć obszar występowania sprzężeń (pętli indukcyjnych), a zwody i przewody instalacji odgromowej powinny być prowadzone w odpowiednim odstępie izolacyjnym od instalacji fotowoltaicznej.

Podstawowe zasady ochrony przed bezpośrednim oddziaływaniem prądu piorunowego określono w normach ochrony odgromowej PN-EN 62305. Zgodnie z normą instalację odgromową należy wykonać w określonym odstępie izolacyjnym „s” od elementów instalacji fotowoltaicznej. W praktyce przyjęło się, że wystarczający odstęp izolacyjny s, zawiera się w przedziale od 0,5 do 1 m.

W celu wyznaczenia wartości odstępu izolacyjnego s należy skorzystać z równania:

(2)

gdzie:

ki – współczynnik zależny od wybranego poziomu ochrony systemu odgromowego,

kc – współczynnik zależny od rozpływu prądu w przewodach ochrony odgromowej,

km – współczynnik zależny od rodzaju materiału, jaki wykorzystano w odstępie izolacyjnym,

L – długość mierzona wzdłuż zwodu lub przewodu odprowadzającego, pomiędzy punktem, w którym ma być wyznaczany odstęp izolacyjny s, a najbliższym punktem połączenia wyrównawczego.

Funkcje ochrony przed bezpośrednim wyładowaniem atmosferycznym spełniają odpowiednio dobrane i rozmieszczone na budynku układy zwodów pionowych i poziomych wraz z przewodami odprowadzającymi, połączeniami wyrównawczymi i uziomem. Układy przewodów ochronnych tworzą przestrzeń chronioną, w zasięgu której powinny znaleźć się elementy systemu fotowoltaicznego. Dodatkowo, wszystkie metalowe elementy mocujące powinny być połączone z główną szyną wyrównawczą budynku. Zasady tworzenia przestrzeni chronionej określono w normach. Strefę ochronną tworzoną przez zwody można wyznaczyć za pomocą kąta ochronnego lub wykorzystując zasadę toczącej się kuli.

Metoda „toczącej się kuli” (rys. 4.) jest modelem, który daje możliwość badania przestrzeni chronionej przed bezpośrednim uderzeniem pioruna. Po modelu instalacji przetaczana jest kula o odpowiednim promieniu, przy czym wszystkie punkty styku z modelem są punktami ewentualnych uderzeń pioruna. Wartości promienia kuli wynoszą 20 m, 30 m, 45 m i 60 m, odpowiednio dla I, II, III i IV poziomu ochrony odgromowej. W metodzie kąta ochronnego przestrzeń chroniona przed bezpośrednim uderzeniem pioruna zależy od poziomu ochrony odgromowej i wysokości zwodu pionowego.

Ogólną koncepcję ograniczania przepięć dla budynku z instalacją fotowoltaiczną współpracującą z siecią elektroenergetyczną niskiego napięcia przedstawiono na rysunku 5. Do ograniczania przepięć zastosowano układy ograniczników przepięć (SPD) zarówno w instalacji elektrycznej, jak i obwodach stałoprądowych. W instalacji, w zależności od punktu przyłączenia, można stosować ograniczniki typu 1 lub 2. Stosowanie układów SPD w danym punkcie zależy od kilku wielkości. Ograniczniki przepięć w punkcie b i d (rys. 5.) powinny być zainstalowane niezależnie od układu instalacji:

  • jeśli budynek nie ma instalacji odgromowej, to niezależnie od długości l1 i l2 konieczne jest stosowanie ograniczników SPD w punktach a, b, c i d,
  • jeżeli zachowana jest wymagana przepisami odległość pomiędzy instalacją odgromową a instalacją fotowoltaiczną „s”, wtedy w punkcie d należy zainstalować ogranicznik SPD typu 1, a w punkcie b ogranicznik typu 2. Jeżeli odległość l1 pomiędzy rozdzielnicą główną obiektu a falownikiem jest większa niż 10 m, zalecane jest zastosowanie dodatkowego ogranicznika przepięć typu 2 (punkt c). Również dodatkowy ograniczniki przepięć typu 2 (przeznaczony do systemów fotowoltaicznych) wymagany jest w przypadku, gdy długość przewodów l2 łączących instalację fotowoltaiczną z przekształtnikiem przekracza 10 m (rys. 5., punkt a),
  • jeżeli nie jest zachowana wymagana przepisami odległość pomiędzy instalacją odgromową a instalacją fotowoltaiczną „s” lub instalacja odgromowa i fotowoltaiczna są ze sobą połączone, wtedy w punkcie d należy zainstalować ogranicznik SPD typu 1, a w punkcie b typ ogranicznika zależy od odległości l2. Jeżeli odległość l2 jest mniejsza niż 10 m, zalecane jest zastosowanie dodatkowego ogranicznika przepięć typu 2, jeśli większa niż 10 m, wtedy stosujemy ogranicznik typu 1. Również dodatkowy ograniczniki przepięć typu 2 wymagany jest w przypadku, gdy długość przewodów l1 przekracza 10 m (punkt c).

W instalacjach prądu stałego nie występuje „przejście prądu przez zero” i tym samym utrudnione jest gaszenie prądów zwarciowych, co w przypadku doboru niewłaściwych ograniczników może stwarzać zagrożenie pożarowe dla urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Ponadto SDP chroniące systemy fotowoltaiczne powinny być zainstalowane w taki sposób, aby istniała możliwość ich kontroli, przeglądów i konserwacji.

Nowa technologia – nowe wyzwania

Od czasu do czasu pojawiają się jednak „ciemne chmury” na horyzoncie energetyki słonecznej. Instalacje fotowoltaiczne łączy się w łańcuchy (stringi), po stronie prądu stałego instalacja fotowoltaiczna jest źródłem prądu o wartości ok. 5–8 A, przy napięciu sięgającym nawet 1000 V, podczas gdy dopuszczalne napięcie dotykowe długotrwałe prądu stałego może stanowić zagrożenie dla jego życia. Jeśli w jednym ze stringów wystąpi uszkodzenie (na skutek nieprawidłowego montażu, uszkodzenia lub po prostu wskutek zestarzenia instalacji), może pojawić się łuk elektryczny, który może płynąć tak długo, jak panele są w bezpośrednim świetle słonecznym. Dodatkowo łuk elektryczny generuje bardzo wysokie temperatury, przy których może powstać pożar.

Na wiele zagrożeń zwracają uwagę dokumenty normalizacyjne krajów europejskich (np. Francji, Niemiec, Austrii, Czech czy Wielkiej Brytanii), a także w Stanach Zjednoczonych i Australii, pokazując prawidłowe sposoby wykonywania instalacji fotowoltaicznych oraz ich zabezpieczeń. Wiele krajów zwraca również uwagę na bezpieczeństwo obsługi podczas konserwacji instalacji oraz w przypadku zdarzeń losowych związanych z pożarami budynków, na których zainstalowane są panele fotowoltaiczne.

Nawet słabe światło padające na instalację fotowoltaiczną może spowodować zagrożenie dla ludzi. Z powodu powstającego pod wpływem promieniowania słonecznego napięcia, instalatorzy, osoby zajmujące się konserwacją instalacji czy strażacy podczas akcji ratowniczo-gaśniczej w domu, w którym zainstalowano system fotowoltaiczny, narażeni są na ryzyko wystąpienia porażenia prądem. Jak wspomniano wcześniej, łączenie szeregowe i równolegle paneli fotowoltaicznych sprawia, że prądy i napięcia w instalacji fotowoltaicznej osiągają znaczne wartości, zagrażające życiu i zdrowiu ludzi.

Zagrożenia, jakie stwarza instalacja fotowoltaiczna, można podzielić na 3 grupy:

  • zagrożenia porażeniem prądem elektrycznym,
  • zagrożenia pożaru,
  • zagrożenia związane z uszkodzeniem innych urządzeń elektrycznych w domu.

Montaż modułów fotowoltaicznych na dachu może zmniejszyć jego odporność na ogień w przypadku, gdy wytrzymałość modułów fotowoltaicznych znacznie odbiega od wytrzymałości pokrycia dachowego. Jest mało prawdopodobne, by prawidłowo zaprojektowana i wykonana instalacja fotowoltaiczna mogła doprowadzić do pożaru. Ale warto zachować odpowiednie środki ostrożności oraz zwrócić uwagę na fakt, kiedy instalacja fotowoltaiczna znajdzie się w zagrożonym pożarem budynku. Na podstawie badań zauważono, że istnieją dodatkowe czynniki, które mają wpływ na rozprzestrzenianie się ognia na dachu, na którym została zainstalowana instalacja fotowoltaiczna. Na dachu bez instalacji fotowoltaicznej płomień rozprzestrzenia się w osi pionowej i może być nieco odchylany z powodu wiatru. W momencie, gdy ogień rozprzestrzenia się pod panelem PV, płomień kierowany jest znacznie bliżej powierzchni dachu i prawie równolegle do niej. To sprawia, że zwiększa się ilość ciepła oddziałująca na powierzchnię dachu. Górna powierzchnia panelu PV zwykle jest wykonana z hartowanego szkła, dolna część płyty może zawierać materiały palne. Jeśli panel PV się zapali, to wytwarza dodatkowe ciepło, które promieniuje w kierunku pokrycia dachowego.

Zagrożenie pożarowe w instalacji fotowoltaicznej może być spowodowane:

  • powstawaniem „hotspotów” w modułach fotowoltaicznych,
  • przegrzaniem lub łukiem elektrycznym, który może pojawić się w samym module fotowoltaicznym, na złączach lub w miejscu połączenia modułów fotowoltaicznych („combiner box”),
  • przegrzaniem lub łukiem elektrycznym uszkodzonej instalacji elektrycznej po stronie DC lub AC,
  • uszkodzeniem inwertera, itp.

Aby zrozumieć zagrożenia, należy szczególną uwagę zwrócić na następujące cechy instalacji fotowoltaicznej:

  • jeśli moduły fotowoltaiczne są wystawione na działanie światła słonecznego, nie jest możliwe odłączenie napięcia od panelu fotowoltaicznego,
  • prąd zwarcia jest tylko nieznacznie wyższy niż prąd pracy w normalnych warunkach pracy, a wartość prądu, która zależy od natężenia padającego promieniowania słonecznego, waha się od zera do wartości maksymalnych,
  • wartość napięcia, która pojawia się w instalacji fotowoltaicznej, zmienia się w zależności od zmian temperatury i padającego promieniowania słonecznego, może się zmieniać o setki woltów w ciągu dnia.

Panele fotowoltaiczne pracują przy ciągle zmieniających się prądach i napięciach po stronie prądu stałego, dlatego powinny być odporne na ekstremalne warunki pogodowe, a producenci gwarantują ich bardzo długą żywotność (przynajmniej 25 lat). Pomimo starannego zaprojektowania oraz wykonania, mogą się w nich pojawić mikrowyładowania łukowe. Spowodowane to może być procesami starzeniowymi oraz opisanymi wyżej warunkami pracy. Wyładowania łukowe pojawiające się po stronie prądu stałego w instalacjach fotowoltaicznych są niebezpieczne i mogą być również przyczyną pożarów instalacji fotowoltaicznych.

Systemy ochrony powszechnie stosowane w instalacjach fotowoltaicznych, z reguły nie wykrywają mikrozwarć szeregowych oraz równoległych, które mogą się pojawiać. Jednakże problem ten został zauważony i np. amerykańska National Electric Code zobowiązała instalatorów do montażu urządzeń wykrywających i ochronnych przed wyładowaniami po stronie prądu stałego. Po wykryciu zwarcia łukowego, urządzenie zabezpieczające musi być w stanie odłączyć uszkodzony obwód i wszystkie elementy systemu zagrożone wystąpieniem zwarcia łukowego. 

W przypadku uszkodzenia instalacji fotowoltaicznej, ze względów bezpieczeństwa istotne jest, aby w pierwszej kolejności otworzyć wyłącznik po stronie AC, następnie sprawdzić, czy inwerter przestał pracować, w dalszej kolejności odłączyć falownik po stronie DC, a jeśli nie ma takiej możliwości, odłączyć „combiner box”. Idealnym rozwiązaniem byłby w takich przypadkach wyłącznik bezpieczeństwa, który realizuje wszystkie te działania. Tego typu wyłącznik powinien być odpowiednio oznakowany i znajdować się przy wejściu do budynku. Są już rozwiązania techniczne, które nie tylko rozłączają całą instalację fotowoltaiczną, ale także każdy ze stringów, co znacznie zwiększa bezpieczeństwo systemu (rys. 6.). Należy mieć jednak świadomość, że nawet po zadziałaniu wszystkich wyżej wymienionych wyłączników, instalacja fotowoltaiczna nadal będzie pod napięciem. Innymi słowy, przez cały czas w ciągu dnia, a także w przypadku oświetlenia sztucznym światłem, okablowanie, panele fotowoltaiczne, „combiner box”, inwerter mogą być pod napięciem.

Już na etapie projektu dachowej instalacji fotowoltaicznej, poza spodziewanym uzyskiem energetycznym, projektant powinien zadbać o odpowiednie odległości montowanych paneli od krawędzi dachu, w celu zapewnienia właściwej konserwacji i bezpiecznego gaszenia w przypadku pożaru. Wiele krajów wypracowało w tym celu odpowiednie wytyczne, które uwzględniają nie tylko odległości instalacji fotowoltaicznych od instalacji odgromowej, ale również zwracają uwagę na szereg wymogów dotyczących bezpiecznego dostępu podczas konserwacji instalacji czy też gaszenia płonącego budynku przez straż pożarną. Generalnie zakłada się, że odległość 1 metra od krawędzi dachu oraz otworów dachowych (okna, włazy itp.) jest wystarczająca do zapewnienia bezpiecznej pracy.

Systemy fotowoltaiczne powinny być dobrze oznakowane, zwłaszcza wyłączniki, które odcinają instalację PV od sieci elektroenergetycznej. Wzorem państw, w których od dawna prowadzone są badania nad bezpieczeństwem obsługi instalacji PV, warto umieszczać te wyłączniki na zewnątrz budynków, aby w razie pożaru można było w sposób bezpieczny odłączyć całą instalację od sieci elektroenergetycznej.

Podczas akcji gaśniczej, w miejscu, gdzie zainstalowany jest system PV, strażak może zostać porażony prądem elektrycznym podczas cięcia przewodów elektrycznych będących pod napięciem. W Stanach Zjednoczonych, Wielkiej Brytanii oraz Niemczech przeprowadzono szereg eksperymentów w celu wykazania potencjalnych zagrożeń elektrycznych podczas przerywania przewodów w systemach fotowoltaicznych. Wyniki eksperymentów wskazują, że strażak może być zagrożony porażeniem prądem elektrycznym z powodu uszkodzeń elementów systemu PV. Bezpieczne działania gaśnicze wymagają zwykle odłączenia zasilania elektrycznego budynku, aby woda, która jest stosowana do gaszenia pożaru, nie stanowiła zagrożenia dla ekip gaśniczych.

System fotowoltaiczny, nawet po odłączeniu go od sieci elektroenergetycznej, nadal może znajdować się pod napięciem ze względu na światło padające na panele fotowoltaiczne (nawet sztuczne oświetlenie może wytwarzać znaczne prądy). Rozwiązaniem tego problemu byłoby stosowanie mikrofalowników instalowanych na każdym panelu PV lub zdalnie sterowane urządzenia stosowane na poziomie panelu, umożliwiające rozłączenie całej instalacji (rys. 7.).

Najczęściej falowniki oraz osprzęt zabezpieczający instalowany jest na najwyższym piętrze budynku, lub pod dachem. Są to miejsca trudno dostępne dla ekip gaśniczych podejmujących działania w budynku. Nowe rozwiązania i założenia proponują umieszczanie rozłączników DC na parterze lub „w granicy” posesji, tak aby mogły być obsługiwane zdalnie.

Podsumowanie

Instalacje fotowoltaiczne stają się coraz bardziej popularnym źródłem energii odnawialnej. W Polsce do końca ubiegłego roku zainstalowano łącznie około 6 MW instalacji fotowoltaicznych. Dla porównania, w systemie niemieckim do końca ubiegłego roku zainstalowano już ponad 36 GW w instalacjach fotowoltaicznych, jest to wielkość porównywalna z całkowitą mocą, jaką dysponuje nasz system elektroenergetyczny. Istotnym elementem, który w przyszłości pozwoli na większe zainteresowanie systemami fotowoltaicznymi, będzie z pewnością spadek ceny modułów oraz możliwość odsprzedaży produkowanej energii elektrycznej przy bardziej sprzyjających cenach.

Projekty instalacji fotowoltaicznych wykonane zgodne z normami i przepisami z pewnością wydłużą znacznie czas eksploatacji inwestycji. Prawidłowy montaż oraz odpowiednie prowadzenie przewodów zwiększają skuteczność ochrony przepięciowej i odgromowej. Ponadto stosowanie systemów ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej pozwoli na wyeliminowanie zagrożeń uszkodzenia instalacji fotowoltaicznej, która może powstać na skutek wyładowań atmosferycznych oraz przepięć w liniach zasilających.

Niewielka liczba zarejestrowanych wypadków pokazuje, że prawdopodobieństwo jakiegoś zdarzenia ze strony systemu fotowoltaicznego jest niskie. Szczególnie jeśli cała instalacja jest zaprojektowana poprawnie, wykonana z dobrej jakości materiałów, ma właściwie dobrane urządzenia i jest odpowiednio konserwowana. Niemniej jednak, istnieją pewne potencjalne zagrożenia stwarzane przez systemy fotowoltaiczne, które zostały zauważone przez różnych ekspertów z dziedziny bezpieczeństwa w wielu krajach.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Galeria zdjęć

Tytuł
przejdź do galerii

Komentarze

Najnowsze produkty i technologie

BALLISTOL – jakość i wszechstronność!

BALLISTOL – jakość i wszechstronność! BALLISTOL – jakość i wszechstronność!

Rynek wszelkiego rodzaju czyścideł i smarowideł dla broni jest obecnie bardzo mocno rozbudowany. Mnogość producentów, marek, może przyprawić o zawrót głowy. Co wybrać? Co będzie najlepsze do czyszczenia...

Rynek wszelkiego rodzaju czyścideł i smarowideł dla broni jest obecnie bardzo mocno rozbudowany. Mnogość producentów, marek, może przyprawić o zawrót głowy. Co wybrać? Co będzie najlepsze do czyszczenia karabinu, co do sztucera, a co do pistoletu? Wiadomo, że tak samo jak myć ręce, szczególnie w obliczu Covid-19, trzeba dbać o czystość broni. Dzięki temu służyć nam będzie niezawodnością i perfekcyjnym działaniem przez długie lata.

Elementy instalacji przemysłowej

Elementy instalacji przemysłowej Elementy instalacji przemysłowej

Elementy instalacji elektrycznej w domu zasadniczo różnią się od instalacji pracującej w fabrykach czy warsztatach. Specyfika zakładów przemysłowych wymaga zastosowania określonych elementów instalacji....

Elementy instalacji elektrycznej w domu zasadniczo różnią się od instalacji pracującej w fabrykach czy warsztatach. Specyfika zakładów przemysłowych wymaga zastosowania określonych elementów instalacji. Omówimy dzisiaj gniazda, wtyczki i przewody przemysłowe, porównując je do odpowiedników, które są stosowane w naszych domach.

UPS-y kompensacyjne

UPS-y kompensacyjne UPS-y kompensacyjne

Urządzenia zasilania bezprzerwowego są niezbędnym elementem układów zasilania wrażliwych odbiorów, procesów technologicznych, zasilania centrów danych i układów automatyki. Środowisko techniczne, w jakim...

Urządzenia zasilania bezprzerwowego są niezbędnym elementem układów zasilania wrażliwych odbiorów, procesów technologicznych, zasilania centrów danych i układów automatyki. Środowisko techniczne, w jakim te urządzenia funkcjonują, opisują normy na urządzenia odbierające energię z sieci energetycznej oraz normy i wymagania na sieć zasilającą, w szczególności wymagania na jakość energii elektrycznej dostarczanej przez operatora systemu dystrybucji energii OSD.

Valena Allure – ikona designu

Valena Allure – ikona designu Valena Allure – ikona designu

Valena Allure to nowa seria osprzętu firmy Legrand, łącząca wysmakowaną awangardę i nowoczesność. Wyróżniający ją kształt ramek oraz paleta różnorodnych materiałów zachęcają do eksperymentowania. Valena...

Valena Allure to nowa seria osprzętu firmy Legrand, łącząca wysmakowaną awangardę i nowoczesność. Wyróżniający ją kształt ramek oraz paleta różnorodnych materiałów zachęcają do eksperymentowania. Valena Allure pomoże z łatwością przekształcić Twój dom w otoczenie pełne nowych wrażeń i stanowić będzie źródło kolejnych inspiracji.

Bezpieczeństwo podczas prac serwisowych

Bezpieczeństwo podczas prac serwisowych Bezpieczeństwo podczas prac serwisowych

Niezależnie od tego, gdzie chcesz zastosować program Lockout/Tagout, firma Brady będzie Cię prowadzić i wspierać. Nasze kompleksowe rozwiązanie Lockout/Tagout obejmuje innowacyjne kłódki z rozbudowanym...

Niezależnie od tego, gdzie chcesz zastosować program Lockout/Tagout, firma Brady będzie Cię prowadzić i wspierać. Nasze kompleksowe rozwiązanie Lockout/Tagout obejmuje innowacyjne kłódki z rozbudowanym planowaniem kluczy, specjalistyczne blokady zabezpieczające, praktyczne oprogramowanie i doskonałe usługi obejmujące identyfikację punktów kontroli energii oraz najlepsze w swojej klasie tworzenie procedur.

Słowniczek najważniejszych pojęć z branży elektrycznej

Słowniczek najważniejszych pojęć z branży elektrycznej Słowniczek najważniejszych pojęć z branży elektrycznej

Znasz to uczucie, gdy wchodząc do sklepu stacjonarnego albo przeszukując największe internetowe sklepy elektryczne, czujesz się zagubionym i niepewnym? Wśród tysięcy produktów i oznaczeń nie wiesz jaki...

Znasz to uczucie, gdy wchodząc do sklepu stacjonarnego albo przeszukując największe internetowe sklepy elektryczne, czujesz się zagubionym i niepewnym? Wśród tysięcy produktów i oznaczeń nie wiesz jaki produkt spełni Twoje oczekiwania i co ważne – stanie się bezpiecznym i funkcjonalnym?

Rejestratory sieciowe NVR – czym różnią się od DVR, do czego są przeznaczone?

Rejestratory sieciowe NVR – czym różnią się od DVR, do czego są przeznaczone? Rejestratory sieciowe NVR – czym różnią się od DVR, do czego są przeznaczone?

W przeciwieństwie do rejestratorów DVR urządzenia NVR służą do obsługi kamer wykorzystujących protokół internetowy. Urządzenia te nie potrzebują dodatkowego okablowania do transferowania danych – pobierają...

W przeciwieństwie do rejestratorów DVR urządzenia NVR służą do obsługi kamer wykorzystujących protokół internetowy. Urządzenia te nie potrzebują dodatkowego okablowania do transferowania danych – pobierają je przez internet od skonfigurowanych ze sobą kamer IP. Co jeszcze warto wiedzieć o rejestratorach sieciowych NVR?

Nowoczesne zespoły zabezpieczeń WN typu e2TANGO-2000

Nowoczesne zespoły zabezpieczeń WN typu e2TANGO-2000 Nowoczesne zespoły zabezpieczeń WN typu e2TANGO-2000

Wdrożenie platformy zabezpieczeń typu e2TANGO dla średnich napięć zaowocowało pozytywnym odbiorem przez klientów oraz jednoczesne sugestie, aby rozszerzyć ofertę firmy o zabezpieczenia WN. Ideą...

Wdrożenie platformy zabezpieczeń typu e2TANGO dla średnich napięć zaowocowało pozytywnym odbiorem przez klientów oraz jednoczesne sugestie, aby rozszerzyć ofertę firmy o zabezpieczenia WN. Ideą podczas tworzenia platformy automatyki zabezpieczeniowej WN było zapewnienie odbiorców o całkowitej pewności działania strony sprzętowej oraz oprogramowania i algorytmów.

Odnawialne źródła energii, a krajowe bilanse energetyczne w roku 2017

Odnawialne źródła energii, a krajowe bilanse energetyczne w roku 2017 Odnawialne źródła energii, a krajowe bilanse energetyczne w roku 2017

Odnawialne źródła energii - jeśli chodzi o ich udział w Polskiej gospodarce, to odnotowuje się wzrost OZE z roku na rok. Niezaprzeczalnie nadal najwięcej energii w naszym kraju pochodzi ze źródeł konwencjonalnych,...

Odnawialne źródła energii - jeśli chodzi o ich udział w Polskiej gospodarce, to odnotowuje się wzrost OZE z roku na rok. Niezaprzeczalnie nadal najwięcej energii w naszym kraju pochodzi ze źródeł konwencjonalnych, z paliw kopalnych, takich jak węgiel kamienny, brunatny, gaz ziemny czy ropa naftowa. Ciągłe uzależnienie kraju od dostaw gazu i ropy, nie oddziałuje pozytywnie na stan gospodarki czy poczucie komfortu społeczeństwa z zakresu energetyki, a w tym podwyżek cen za energię elektryczną. Nie...

Nowoczesne oświetlenie Neonica

Nowoczesne oświetlenie Neonica Nowoczesne oświetlenie Neonica

Podczas remontu mieszkania, domu, pokoju czy biura, lub w trakcie planowania od samego początku ważnej dla nas przestrzeni, najczęściej w głowie mamy już przygotowaną wizję lub koncepcję. Plany te dotyczą...

Podczas remontu mieszkania, domu, pokoju czy biura, lub w trakcie planowania od samego początku ważnej dla nas przestrzeni, najczęściej w głowie mamy już przygotowaną wizję lub koncepcję. Plany te dotyczą zarówno układu mebli, wykorzystanych materiałów czy koloru ścian. Jednak przede wszystkim warto dokładnie i z uwagą podjąć decyzje związane z wyborem odpowiedniego oświetlenia.

Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ

Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ

Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ to innowacyjna koncepcja, łącząca funkcje zasilacza UPS i aktywnego filtra harmonicznego w jedno solidne rozwiązanie.

Bezprzerwowy System Zasilania Merus UPQ to innowacyjna koncepcja, łącząca funkcje zasilacza UPS i aktywnego filtra harmonicznego w jedno solidne rozwiązanie.

Czy wykwalifikowani elektrycy muszą aż tyle robić ręcznie?

Czy wykwalifikowani elektrycy muszą aż tyle robić ręcznie? Czy wykwalifikowani elektrycy muszą aż tyle robić ręcznie?

Rosnąca ilość zleceń, coraz bardziej złożone projekty oraz niewystarczająca ilość specjalistów daje się we znaki również w branży produkcji aparatury sterowniczej. Firmy Rittal i Eplan zauważyły to wyzwanie...

Rosnąca ilość zleceń, coraz bardziej złożone projekty oraz niewystarczająca ilość specjalistów daje się we znaki również w branży produkcji aparatury sterowniczej. Firmy Rittal i Eplan zauważyły to wyzwanie i zapoczątkowały wspólny projekt – zintegrowany łańcuch wartości, czyli systemowe podejście do optymalizacji i industrializacji procesów prefabrykacji szaf sterowniczych i rozdzielnic.

Copyright © 2004-2019 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
Portal Budowlany - Special-Ops.pl

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień przeglądarki dotyczących cookies. Nim Państwo zaczną korzystać z naszego serwisu prosimy o zapoznanie się z naszą polityką prywatności oraz Informacją o Cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności oraz Informacji o Cookies. Administratorem Państwa danych osobowych jest Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.K., nr KRS: 0000537655, z siedzibą w 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. +48 22 810-21-24, właściciel strony www.elektro.info.pl. Twoje Dane Osobowe będą chronione zgodnie z wytycznymi polityki prywatności www.elektro.info.pl oraz zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016r i z Ustawą o ochronie danych osobowych Dz.U. 2018 poz. 1000 z dnia 10 maja 2018r.