Przepięcia w sieciach energetycznych, a także wyładowania atmosferyczne mogą być dużym zagrożeniem dla instalacji fotowoltaicznych. Jak można zabezpieczyć takie instalacje?
Sprawdź ograniczniki przepięć EATON w hurtowni Onninen
Dlaczego warto inwestować w fotowoltaikę?
Warto rozważyć inwestycję w instalacje fotowoltaiczne, szczególnie w kontekście nadchodzącej edycji 6.0 programu „Mój Prąd”, która rusza 2 września 2024 r. Program wprowadza nowe zasady dofinansowania dla prosumentów, oferując wsparcie do 28 tys. zł na mikroinstalacje fotowoltaiczne, magazyny energii elektrycznej oraz magazyny ciepła. Łączny budżet programu wynosi 400 mln zł, a środki pochodzą z funduszy europejskich w ramach programu FEnIKS. Jest to kolejny krok w stronę dekarbonizacji i promocji energetyki prosumenckiej w Polsce, mający na celu wspieranie obywateli w korzystaniu z odnawialnych źródeł energii, co przyczyni się do obniżenia rachunków za prąd oraz rozwoju technologii w polskim sektorze energetycznym.
Dofinansowanie obejmuje szeroki zakres urządzeń, w tym pokrycia dachowe z funkcją fotowoltaiczną, wiaty oraz zestawy balkonowe. Magazyny energii mogą otrzymać wsparcie do 16 tys. zł, przy czym minimalna pojemność magazynu energii elektrycznej wynosi 2 kWh.
Nowa edycja wprowadza obowiązkowy system net-billing, który zastąpi dotychczasowy system net-metering. Dofinansowanie będą mogły otrzymać jedynie osoby rozliczające się zgodnie z nowymi zasadami. W pięciu poprzednich edycjach programu "Mój Prąd" łączna kwota wsparcia wyniosła 2,96 mld zł, co umożliwiło pomoc ponad 526 tys. prosumentom.
Wnioski o dofinansowanie będą przyjmowane do 20 grudnia 2024 roku lub do wyczerpania środków. Kluczowym wymaganiem będzie montaż magazynu energii dla mikroinstalacji fotowoltaicznych zgłoszonych do przyłączenia do sieci po 1 sierpnia 2024 r. Dofinansowanie może pokryć do 50% kosztów kwalifikowanych inwestycji, co oznacza, że maksymalne wsparcie dla mikroinstalacji bez dodatkowych inwestycji wyniesie 6 tys. zł, a dla instalacji z magazynem energii – 7 tys. zł.
Jak chronić instalację fotowoltaiczną?
Budynki z zainstalowanymi na dachach panelami fotowoltaicznymi wymagają specjalnych środków ochrony. Panele te są wyjątkowo podatne na przepięcia, dlatego niezbędne jest zastosowanie dedykowanej ochrony przeciwprzepięciowej, pracującej z napięciem stałym DC. Jej celem jest ograniczenie napięcia, aby zapobiec uszkodzeniu paneli fotowoltaicznych, przewodów oraz inwertera. Dotyczy to wszelkich typów budynków – od instalacji w domach jednorodzinnych po szpitale, infrastrukturę publiczną, a także budynki handlowe i przemysłowe, takie jak hotele, banki, sklepy czy fabryki.
Zgodnie z normą PN-EN 61643-31, zabezpieczenia przepięciowe powinny być montowane w miejscach narażonych na przepięcia, szczególnie na wejściu prądu stałego (DC) do inwertera, ale zaleca się ich instalację także na wyjściu inwertera po stronie AC. Dodatkowe przepięciówki są rekomendowane w obwodzie DC, w przypadkach gdy inwerter znajduje się daleko od paneli (powyżej 10 metrów bieżących przewodów), np. przy głównej rozdzielnicy. Zabezpieczenie przewodów jest tak samo istotne, jak zapewnienie ochrony dla samego inwertera.
Co jest przyczyną występowania przepięć?
Jedną z głównych i najbardziej niebezpiecznych przyczyn przepięć w instalacjach elektrycznych jest bezpośrednie oddziaływaniewyładowania piorunowego. Na całym świecie każdego dnia występuje ponad 4 miliony wyładowań atmosferycznych. Szacuje się, że około 10% z nich to wyładowania do ziemi z prądami udarowymi, podczas których natężenie prądu może sięgać nawet 200 tysięcy amperów. Wytworzona w ten sposób energia może przeniknąć do instalacji poprzez uderzenie pioruna w napowietrzną linię elektroenergetyczną niskiego napięcia, instalację odgromową lub inne zewnętrzne systemy przewodzące prąd, takie jak instalacje bezpieczeństwa, oświetlenia czy klimatyzacji. Nieodpowiednio zabezpieczone anteny telewizyjne i inne, zamontowane na najwyższych punktach budynków, również zwiększają ryzyko wystąpienia takich zjawisk.
Instalacja może być również narażona na pośrednie oddziaływanie prądu wyładowania piorunowego, gdy do uderzenia dochodzi w odległości do 2 km od linii energetycznych niskiego napięcia. Wyładowanie w pobliżu instalacji, np. w drzewo rosnące obok budynku również stanowi zagrożenie dla instalacji ze względu na możliwość zaindukowania się napięcia. Przepięcia te mogą być także wywołane operacjami łączeniowymi wewnątrz niektórych maszyn, takich jak urządzenia spawalnicze, piece indukcyjne, silniki czy pompy, a także wrażliwymi urządzeniami elektronicznymi w sprzętach domowych.
Jednak zaburzenia mogą również pochodzić z wnętrza budynku. Włączanie i wyłączanie różnych urządzeń, systemów czy elektronarzędzi, takich jak odkurzacze lub pompy, może powodować przepięcia. Także transformatory przełączające, wyłączniki i obciążenia indukcyjne mogą przyczyniać się do ich powstawania.
Typy ograniczników przepięć
Podobnie jak w tradycyjnych instalacjach elektrycznych, elektrownie fotowoltaiczne zabezpieczamy przed przepięciami za pomocą ograniczników przepięć. Istnieją różne typy ograniczników przepięć dla systemów fotowoltaicznych, które różnią się klasą testową w zależności od ich konstrukcji i zastosowania. Najczęściej spotykane to:
- Ograniczniki klasy I, typu T1: Stosowane tam, gdzie istnieje wysokie ryzyko bezpośredniego uderzenia pioruna.
- Ograniczniki klasy II, typu T2: Chronią przed przepięciami pośrednimi i indukowanymi, oferując większą odporność, co jest istotne w przypadku instalacji narażonych na różne zakłócenia.
- Ograniczniki klasy III, typu T3: Zapewniają dodatkową ochronę, montowane są blisko urządzeń, które mają zabezpieczać.
Ograniczniki przepięć Eaton
Firma Eaton oferuje pełen zestaw ograniczników przepięć dla systemów fotowoltaicznych pod nazwą SPPVR. Ograniczniki przepięć EATON dostępne są w klasach I+II lub II i mogą być stosowane w instalacjach o napięciu znamionowym 600VDC, 1000VDC lub 1500VDC. W serii SPPVR znajduje się model SPPVRT12-10-4+PE+AX, który zabezpiecza dwa łańcuchy PV w jednym urządzeniu. Ważną cechą ograniczników przepięć Eaton jest ich elastyczność – posiadają wymienne moduły oraz optyczną sygnalizację uszkodzenia wkładu. Dzięki wymiennym modułom można zastąpić uszkodzony wkład bez konieczności zakupu nowego urządzenia, a optyczna sygnalizacja umożliwia szybką weryfikację stanu ochrony po przepięciu.
Eaton oferuje także ograniczniki przepięć prądu przemiennego (AC), które można stosować na wyjściu inwertera w celu jego ochrony po stronie AC. Popularnym wyborem są ograniczniki przepięć klasy II, typu T2 z serii SPCT2-280/4, przeznaczone do trójfazowego układu TN-S. Innym często stosowanym rozwiązaniem są ograniczniki klasy I+II, typu T1+T2, model SPBT12-280/4, również do układu TN-S.
Bartłomiej Jaworski
Senior Product Manager