Archiwum kategorii: podłączeni instalacji fotowoltaicznej

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej do sieci energetycznej

Najważniejszym kryterium decydującym o możliwości podłączenia instalacji fotowoltaicznej do sieci elektroenergetycznej jej wielkości.
Mikroinstalacje najczęściej pracują na niskim napięciu (220/380 V) i produkowana przez nie energia elektryczna może być zużyta bezpośrednio przez wytwórcę energii i/lub przez sąsiednie budynki – bardzo rzadko wymaga przesyłu energii elektrycznej na dłuższe odległości (w szczególności na obszarach silnie zurbanizowanych).

Mikroinstalacje najczęściej powstają na istniejących obiektach (budynki mieszkalne, hale produkcyjne) i w takich przypadkach w zależności od stanu istniejącego złącza kablowego, rozdzielnicy licznikowej, korytek kablowych, czy tablic bezpiecznikowych może wystąpić konieczność ich modernizacji lub dopasowania do wymagań planowanej instalacji fotowoltaicznej.

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej

Miniinstalacje (moc powyżej 40kWp) mogą również pracować na niskim napięciu, przy czym wraz ze wzrostem mocy może wystąpić konieczność transformacji na średnie napięcie (od 1 do 60 kV, najczęściej 15 kV). Zwykle energię przesyła się w sieci energetycznejsieci energetycznej na dalekie odległości na średnim lub na wysokim napięciu, z uwagi na minimalizację strat energii – konieczność transformacji występuje w przypadku braku możliwości zużycia jej w miejscu wytworzenia.

Podczas przyłączenia instalacji fotowoltaicznej do sieci energetycznej może się pojawić konieczność wykonania układu pomiarowo-rozliczeniowego zarówno na napięciu niskim, jak również na średnim (rozliczenie ilości wyprodukowanej energii elektrycznej większość zakładem energetycznym).
Jednocześnie większość instalacji fotowoltaicznych posiada potrzeby własne, w związku z czym niezbędne jest wykonanie zasilania potrzeb własnych (zasilanie ogrzewania pomieszczeń roboczych, instalacji oświetlenia, systemu monitoringu i nadzoru oraz gniazd odbiorników 1 fazowych).

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej

W przypadku lokalizacji instalacji fotowoltaicznej w miejscach zlokalizowanych w dużej odległości od istniejącej infrastruktury energetycznej (Rozdzielczego Punktu Zasilania RPZ, Głównych Punktów Zasilania GPZ lub stacji transformatorowej SN/nn) może wystąpić konieczność budowy brakującej linii energetycznej i/lub stacji transformatorowej. W takim przypadku koszt wykonania instalacji fotowolotaicznej może znacząco wzrosnąć, co może wpłynąć na niską rentowność takiego projektu.
Decyzję o warunkach podłączenia planowanej instalacji fotowoltaicznej podejmuje operator sieci energetycznej biorąc pod uwagę wiele elementów (m.in. związanych ze stanem oraz planami rozwoju sieci elektroenergetycznej, czy lokalizacją przyszłych odbiorców energii elektrycznej).

Przy dużych instalacjach fotowoltaicznych (moc powyżej 1 MWp) olbrzymie znaczenie na możliwość podłączenia nowych instalacji ma stan sieci energetycznej, odległości od odbiorców (rozpływ mocy), struktura zapotrzebowania w energię elektryczną oraz obecność linii przesyłowej średniego lub wysokiego napięcia w pobliżu miejsca planowanej instalacji fotowoltaicznej. Dodatkowo z powodu zapewnienia stabilności sieci energetycznej operatorzy dużych instalacji fotowoltaicznych muszą przedstawić przewidywany bilans produkcji energii elektrycznej (jest on szczególnie istotny w przypadku tzw niestabilnych źródeł energii elektrycznej).

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej

Nowelizacja prawa energetycznego w postaci “Małego Trójpaku” gwarantuje mikroinstalacjom fotowoltaicznym bezpłatne przyłączenie do sieci energetycznej oraz minimalizację niezbędnych dokumentów (budowa może zostać zrealizowana w oparciu o zgłoszenie robót i tym samym nie wymaga uzyskania pozwolenia na budowę).

W przypadku instalacji większych inwestor zwykle ponosi połowę kosztów podłączenia do sieci, a ponadto najczęściej występuje również konieczność uzyskania pozwolenia na budowę.

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej

Śledzenie punktu MPP (MPP tracking)

Maksimum Power Point (MPP) jest optymalnym punktem pracy zarówno pojedynczego modułu, jak również poszczególnych stringów składających się na instalację fotowoltaiczną i cechuje go najwyższa moc dla danych warunków pracy układu.

Po podpięciu stringu (ciągu modułów fotowoltaicznych) do wejścia inwertera automatycznie dobiera on optymalny punkt pracy układu (w praktyce sprowadza się to do dobrania określonej wartości prądu i napięcia pracy, które powinno dążyć do wartości MPP – maksymalizacja uzysku).

Śledzenie punktu MPP

Dostosowanie się inwertera do systemu fotowoltaicznego określane jest w praktyce śledzeniem punktu MPP (TPP Tracking) i ma duży wpływ na wydajność instalacji fotowoltaicznej.

W przypadku podłączenia modułów fotowoltaicznych posiadających bardzo różniące się moce instalacja fotowoltaiczna nie będzie pracowała w optymalnych warunkach i tym samym energia produkowana przez układ będzie daleka od oczekiwań. W takiej sytuacji inwerter będzie dopasowywał się do najsłabszych modułów podłączonych do niego w jednym ciągu – stringu (lepsze moduły, o większych wartościach prądu, będą stanowiły dla nas stratę).

Dlatego też, każdy inwerter ma 2 lub nawet 3 wejścia aby możliwe było podłączenie do niego modułów o zbliżonych parametrach elektrycznych.

Podobna sytuacja ma miejsce również w przypadku częściowego zacienienia instalacji fotowoltaicznej (część instalacji fotowoltaicznej okresowo zacienianą warto podłączyć do niezależnego wejścia inwertera i tym samym warto ją również wydzielić jako część instalacji fotowoltaicznej pracującej niezależnie).

Śledzenie punktu MPP

Bardzo ważnym elementem przy zakupie i późniejszym projektowaniu instalacji fotowoltaicznej jest posiadanie szczegółowych parametrów pracy modułów (każdy moduł fotowoltaiczny cechują różne parametry pracy, w szczególności w punkcie MPP), które będą pomocne przy optymalizacji warunków pracy całej instalacji fotowoltaicznej.
Podczas zakupu modułów fotowoltaicznych warto domagać się od sprzedawcy przedstawienia szczegółowej listy parametrów elektrycznych modułów fotowoltaicznych, tak aby podczas ich montażu wydzielić słabsze moduły i ewentualnie podłączyć je w postaci niezależnego stringu.

Tym samym podłączając moduły w szereg warto wziąć pod uwagę parametry ich pracy gdyż to ile energii wyprodukuje nasza elektrownia zależy zarówno od sposobu wykonania jak i od sposobu zaprojektowania instalacji fotowoltaicznej.

Śledzenie punktu MPP

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej

Każda instalacja fotowoltaiczna składa się z przewodów elektrycznych, zarówno po stronie prądu stałego (DC), jak z zmiennego (AC), puszek przyłączeniowych, osprzętu oraz złaczek przyłączeniowych. Dobór przewodów elektrycznych ma duży wpływ na wielkość strat mocy całej instalacji i w praktyce przyjmuje się, że wielkość tych strat (na drodze moduły fotowoltaiczne -> inwerter -> przyłącze energetyczne) nie powinna przekraczać wartości 1% (dla strony DC i AC).

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej

Wśród podstawowych wymagań przewodów elektrycznych stosowanych w instalacjach fotowoltaicznych są:
– odporność na promieniowanie UV,
– odporność na wilgoć,
– odporność na uszkodzenia mechaniczne (podwójna izolacja),
– max. napięcie 1,8 kV,
– temperatura pracy – 40 – +90 st. C

Zastosowanie niewłaściwych przewodów elektrycznych (np. nieodpornych na promieniowanie UV) może doprowadzić do wystąpienia zwarcia instalacji co jest szczególnie istotne w perspektywie udzielanej gwarancji na wykonanie instalacji fotowoltaicznej (najczęściej 10 lat i dłużej).

Z uwagi na możliwość wystąpienia uszkodzenia przewodów pod wpływem obciążeń mechanicznych wiatru, wykonując instalację fotowoltaiczną należy zwrócić uwagę na właściwe jej przymocowanie do podłoża (najlepiej zamontować w korytkach lub trasach kablowych).
Poza tym podczas prowadzenia przewodów należy zwrócić uwagę na następujące elementy:
ostre krawędzie muszą być zabezpieczone przy pomocy specjalnych zabezpieczeń,
– należy unikać załamań i ostrych zagięć przewodów,
– przy przejściach przez ściany przewody należy prowadzić w odpowiednich zabezpieczeniach,
– z uwagi na duże prądy przewody po stronie DC powinny być prowadzone oddzielnie (dodatni i ujemny),
przekroje przewodów powinny być dobrane w ten sposób, aby z jednej strony stanowiły niską oporność dla przepływającego prądu elektrycznego (straty nie wyższe niż 1 %), a z drugiej strony aby nie nagrzewały się do temperatur wyższych od dopuszczalnych dla materiału izolacji.

Wszystkie podłączenia znajdujące się szczególnie po stronie prądu stałego powinny być wykonane w odpowiedni sposób, ponieważ najmniejsza przerwa po stronie prądu stałego może grozić pojawieniem się łuku elektrycznego, który w konsekwencji może spowodować pożar.

Drugim bardzo ważnym elementem każdej instalacji fotowoltaicznej są puszki przyłączeniowe (ang. Junction box), w których zabudowane są diody prostownicze (bypasowej). Niewłaściwa szczelność elementów puszki przyłączeniowej może prowadzić do przyspieszonego uszkodzenia modułu w wyniku przedostania się wody do wnętrza modułu. Z drugiej strony puszki przyłączeniowe powinny być wyposażone w odpowiednio wykonane otwory wentylacyjne zapewniające wymianę w niej powietrza (diody podczas pracy wytwarzają duża ilość ciepła i tym samym przy braku wentylacji puszki może dojść do stopienia tworzywa sztucznego, z którego są wykonane). Możliwa jest reygnacja z wentylacji puszek, przez zastosowanie innych środków (np. ograniczenie prądu przez zastosowanie podwónej liczby diód bypasowych).

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej

Każda puszka przyłączeniowa oraz elementy składowe powinny spełniać odpowiednie normy specjalistyczne, a w szczególności powinny posiadać:
– odpowiedni stopień ochrony IP,
napięcie pracy (chwilowo min. 1000 V),
– min. prąd pracy diód zabezpieczających (np. 10 A).

Przewody elektryczne miedzy sobą oraz między pozostałymi elementami instalacji fotowoltaicznej podłączone są za pomocą złączek przyłączeniowych. W praktyce stosowane są różne standardy w tym zakresie, np. MC 4, przy czym szczególną uwagę należy zwrócić po pierwsze na prawidłowe zaprasowanie przewodów w złączkach, a z drugiej strony na zapewnienie szczelności połączenia uzyskanego za pomocą tych złączek.

Przy tej okazji warto również zwrócić na kompatybilność stosowanych złączek, ponieważ zastosowanie podobnych, ale nie identycznych złączek, może w przyszłości spowodować również problemy z połączeniem elektrycznym (szczególnie po stronie prądu stałego).

Podłączenie instalacji fotowoltaicznej