Instalacje fotowoltaiczne emitują pola elektryczne i magnetyczne w różnych zakresach częstotliwości, a ich rodzaj i wielkość przede wszystkim zależy od elementu instalacji fotowoltaicznej, w szczególności:
1) Moduły fotowoltaiczne na które pada promieniowanie słoneczne zamieniają je na energię elektryczną. Moduły będąc źródłem prądu stałego są jednocześnie źródłem pól elektrostatycznych i magnetostatycznych. W momencie padania światła na moduły fotowoltaiczne występuje bezpośrednie pole elektryczne między biegunem dodatnim i ujemnym generatora słonecznego. W przypadku pojedynczego modułu natężenie pola elektrycznego jest stosunkowo niskie, natomiast gdy kilka modułów słonecznych połączonych jest ze sobą szeregowo, wtedy pole elektryczne jest najsilniejsze tam, gdzie napięcie osiąga najwyższą wartość.
Należy unikać występowania stałego pola magnetycznego budynku o natężeniu powyżej kilku uT, ponieważ mogą powodować namagnesowanie stalowych części budynku (na przykład połaci dachu).
2) Inwerter jest przetwornicą prądu stałego generatora fotowoltaicznego na prąd przemienny 50 Hz, która podczas pracy jest źródłem promieniowania o niskiej i wysokiej częstotliwości.
Inwerter oraz wszystkie inne urządzenia po stronie prądu przemiennego generują pola elektromagnetyczne o charakterystyce zmiennej. Zmienne pola magnetyczne w rzeczywistości występują tylko od falownika w kierunku sieci (wzdłuż trasy kabla AC) – ale tylko w ciągu dnia (podczas pracy instalacji fotowolticznej). Te zmienne pola są znacznie bardziej szkodliwe dla organizmu człowieka niż pola stałe.
Natężenie zmiennego pola magnetycznego zależy od ilości produkowanej energii przez inwerter (pośrednio od promieniowania słonecznego padającego na moduły fotowoltaiczne). Oprócz pola elektromagentycznego po stronie DC występują stosunkowo wysokie napięcia i prądy w przewodach dochodzących do falownika (napięcie rzędu 1000 V oraz prądy przekraczające wartość 10 A), które mogą być niebezpiecznie dla dzieci (nieświadomych występujących zagrożeń). Dlatego warto zabezpieczyć dostęp do elementów instalacji fotowoltaicznej przed osobami niepożądanymi i jednocześnie nieuprawnionymi do kontaktu z tak wysokimi napięciami (praca na urządzeniach i instalacjach elektrycznych wymaga posiadania stosownych uprawnień elektrycznych).
3) Instalacje prądu przemiennego między falownikiem a miejscem przyłączenia do sieci publicznej są źródłem pól elektroenergetycznych (50 Hz i harmonicznych)
Dodatkowo w miejscach występowania pól elektrycznych i magnetycznych o różnych charakterystykach (zmienne lub stałe) może dochodzić do ich interakcji i mogą powstawać pola elektromagnetyczne o bardziej złożonej charakterystyce. Również po stronie AC mogą występować napięcia zagrażające życiu ludzkiemu, dlatego z tej strony również warto zabezpieczyć instalację fotowoltaiczną przed dostępem osób pożądanych.
W przypadku instalacji fotowoltaicznych przyjmuje się następujące graniczne wartości emisji pól:
– stałe pole magnetyczne – gęstość strumienia max. kikladziesiąt uT,
– zmienne pole magnetyczne – gęstość strumienia powinna przekraczać 1 uT
– zmienne pole elektryczne – natężenie max. kilkadziesiąt V/m.
W praktyce w odległości powyżej metra od falownika lub przewodu DC pole elektromagentyczne ma na tyle słabe natężenie, że nie występuje zagrożenie przy krótkotrwałym oddziaływaniu na człowieka.
Wartości graniczne emisji pól w instalacjach fotowoltaicznych są niższe niż w innych urządzeniach elektrycznych występujących w gospodarstwie domowym. Wynika to z faktu, że mogą one występować w stosunkowo długim okresie czasu (szczególnie w okresie letnim, kiedy instalacja fotowoltaiczna może pracować nawet kilkanaście godzin w ciągu całego dnia).
Na koniec warto również wspomnieć, że w przypadku instalacji fotowoltaicznych występuje również zagrożenie związane z niebezpieczeństwem porażenia elektrycznego. O ile po stronie sieci energetycznej występuje napięcie przemienne (w zakresie 230 lub 400 V), to od strony modułów mamy do czynienia z napięciem stałym (w zakresie od 200 – 1000 V, a prądy osiągają nawet wartość 18 A DC), które niosą ze sobą wielkie niebezpieczeństwo (nawet śmierci człowieka, ponieważ wytrąca z rytmu mięsień sercowy).
Dlatego zaleca się prawidłowe oznakowanie instalacji fotowoltaicznej i tam gdzie to możliwe zabezpieczenie dostępu przed osobami niepowołanymi (na przykład przed dziećmi). Natomiast same przewody po stronie DC warto prowadzić w niepalnych rurkach stalowych.
Podczas planowania i budowy instalacji fotowoltaicznych zalecane są następujące środki:
-> inwertery należy montować w większej odległości od miejsc do spania i odpoczynku, szczególnie wykorzystywanych w ciągu dnia kiedy jest największa produkcja z instalacji fotowoltaicznej.
-> zastosowanie ekranowanych przewody stringów paneli lub należy układać je w uziemionych rurach (istotne również z uwagi na wymagania p.poż),
-> zastosowanie falowników posiadających metalową obudowę (zmniejsza natężenie promieniowania elektromagnetycznego)
-> umieszczać falowniki w takim miejscu, tak aby ograniczyć padanie na nie promieni słonecznych , które tylko dodatkowo podnoszą temperaturę wewnątrz obudowy falownika (temperatura elementów falownika może osiągnąć wartość 50 – 80 C co może być niebezpieczne dla dzieci).
-> uziemienie obudowy falownika (w przypadku gdy falownik nie jest uziemiony to na radiatorze falownika może wystąpić napięcie (może przekroczyć nawet wartość 100 V)
-> systemy bateryjne, w szczególności litowo-jonowe powinny być montowane w miejscach w których możliwe jest zapewnienie prawidłowej wentylacji na wypadek pożaru, a przy okazji baterie powinny pracować w temperaturach podanych przed producenta,
-> stosowanie uziemienie ramy modułów (uziemienie bieguna ujemnego po stronie DC) może znacznie zredukować pole elektryczne w zakresie wysokich częstotliwości.
-> stosowanie falowników z filtrami sieciowymi po stronie prądu stałego i przemiennego lub montaż dodatkowych zewnętrznych filtrów sieciowych (szczególnie w przypadku problemów z wystąpieniem zakłóceń sygnałów radiowych)
-> ułożenie kabli fotowoltaicznych (+ i -) w niewielkiej odległości od siebie, co zapewnia częściowe znoszenie się pól elektromagnetycznych lub ułożenie ich w metalowych rurach w celu uzyskania efektu ekranowania pól elektromagnetycznych,
-> sprzężenie pól naprzemiennych można zmniejszyć, stosując skręcenie przewodów dodatnich i ujemnych oraz minimalizując otwarte pętle przewodów na dachu,
-> układanie linii prądu stałego z dala od linii prądu przemiennego w celu zapobieżenia sprzężeniu pól przemiennych,
-> falownik należy instalować z dala od miejsc przebywania ludzi, najlepiej w piwnicy lub na zewnątrz budynku – zmniejsza to elektrosmog do minimum.
-> po stronie prądu przemiennego najlepiej stosować kable wielożyłowe,
-> warto unikać prowadzenia kabli po stronie AC wewnątrz budynku, w miejscach przebywania ludzi (lepiej prowadzić w piwnicy lub na zewnątrz budynku),
-> wszystkie niebezpieczne elementy instalacji fotowoltaicznej powinny zostać właściwie oznakowane (przewody DC, AC, falownik, moduły)
-> w szczególnych przypadkach można pomyśleć o ogrodzeniu instalacji fotowoltaicznej, aby ograniczyć do niej dostęp osób niepowołanych (instalacja gruntowa) względnie dla zwierząt.
