Każdego dnia na całym świecie dochodzi do ponad czterech milionów wyładowań piorunowych. Około 10 proc. z nich uważa się za wyładowania do ziemi z prądami udarowymi o natężeniu do 200 tys. amperów. Dodatkowo, przepięcia występują w sieciach energetycznych. Zdarzenia te stanowią olbrzymie zagrożenie dla instalacji fotowoltaicznych. Skutecznym zabezpieczeniem natomiast są przystosowane specjalnie do takich sytuacji ograniczniki przepięć (Surge Protection Device, SPD).
Co powoduje występowanie przepięć?
Jedną z najczęstszych i stanowiących największe zagrożenie przyczyn przepięć w instalacji elektrycznej jest jej bezpośrednia ekspozycja na prąd wyładowania piorunowego. Generowana w ten sposób energia może przedostać się do instalacji poprzez bezpośrednie wyładowanie do napowietrznej linii elektroenergetycznej niskiego napięcia, wyładowanie do instalacji odgromowej albo do przewodzących prąd elektryczny instalacji zewnętrznych, takich jak systemy bezpieczeństwa, oświetlenia i klimatyzacji. Często do wzrostu ryzyka wyładowania piorunowego przyczyniają się też anteny (telewizyjne i inne), jeśli nie zostały odpowiednio zabezpieczone, a zainstalowane są w najwyższym punkcie budynku.
Ale instalacja może być narażona także na pośrednią ekspozycję na prąd wyładowania piorunowego, gdy występuje ono w dalszej odległości od linii energetycznych niskiego napięcia – nawet do 2 km od budynku. Wyładowanie w pobliżu instalacji, np. w drzewo rosnące obok chronionego budynku również stanowi zagrożenie dla instalacji elektrycznej ze względu na możliwość zaindukowania się napięcia. Przepięcia mogą być również spowodowane przez operacje łączeniowe wewnątrz niektórych maszyn (urządzeń spawalniczych, pieców indukcyjnych, silników, pomp itp.), obiektów przemysłowych lub w obrębie wrażliwych urządzeń elektronicznych znajdujących się w wielu urządzeniach i narzędziach gospodarstwa domowego.
Natomiast zakłócenia mogą pochodzić także z wewnątrz domu. W budynkach przepięcie może być spowodowane przez takie operacje jak włączanie i wyłączanie niektórych urządzeń, systemów i elektronarzędzi lub urządzeń z silnikami, takich jak odkurzacze lub pompy. Do przepięć mogą przyczynić się również transformatory przełączające, wyłączniki i obciążenia indukcyjne.
Jak zabezpieczać instalację fotowoltaiczną?
Budynki, na dachach których zainstalowano panele fotowoltaiczne, powinny być zabezpieczone w specjalny sposób. Urządzenia te są szczególnie wrażliwe i wymagają dedykowanej ochrony przeciwprzepięciowej pracującej z napięciem stałym DC, która ma na celu zapewnienie ograniczenia napięcia w taki sposób, aby nie doszło do uszkodzenia paneli fotowoltaicznych, przewodów oraz inwertera. Dotyczy to każdej instalacji fotowoltaicznej – od instalacji w domach mieszkalnych po szpitale, infrastrukturę komunikacyjną i inne budynki publiczne, a także obiekty handlowe oraz przemysłowe, na przykład hotele, banki, sklepy i fabryki.
Zgodnie z normą PN-EN 61643-31ograniczniki przepięć powinny być stosowane w punktach, w których mogą wystąpić przepięcia, szczególnie na wejściach prądu stałego (DC) inwertera, ale zalecane są także na wyjściu prądu przemiennego (AC). Zalecane jest także zainstalowanie dodatkowych ograniczników przepięć w obwodzie DC, gdy inwerter jest daleko od paneli (powyżej 10 metrów bieżących przewodów), np. przy głównej rozdzielnicy. Zabezpieczenie przewodów jest równie ważne jak zabezpieczenie samego inwertera.
Podobnie jak w przypadku zwykłych instalacji elektrycznych, fotowoltaiczne elektrownie chronimy przed przepięciami z pomocą ograniczników przepięć. Dostępne są ograniczniki przepięć dla systemów fotowoltaicznych o różnej klasie testowej, w zależności od ich budowy oraz zastosowania. Najczęściej spotykane to:
- Ograniczniki klasy I, typu T1 – Przeznaczone do ochrony przed bezpośrednim uderzeniem pioruna tam, gdzie ryzyko takiego wydarzenia jest wysokie.
- Ograniczniki klasy II, typu T2 – Chronią przed przepięciami pośrednimi oraz przepięciami indukowanymi, zapewniają wyższą odporność na przepięcia, co jest kluczowe w przypadku instalacji fotowoltaicznych, które mogą być narażone na różne źródła zakłóceń
- Ograniczniki klasy III, typu T3 – Stosowane jako dodatkowa ochrona, montowane w bezpośrednim sąsiedztwie chronionych urządzeń.
Montaż ograniczników przepięć dla systemów fotowoltaicznych powinien być wykonany zgodnie z zaleceniami producenta oraz obowiązującymi normami, aby zapewnić maksymalną skuteczność ochrony. Warto również regularnie sprawdzać stan techniczny urządzeń i – w razie potrzeby, wymieniać je na nowe, ponieważ ich skuteczność z czasem może się obniżać.
Ograniczniki w ofercie Eaton
Firma Eaton ma w portfolio pełen zestaw ograniczników przepięć dla systemów fotowoltaicznych, oferowanych pod nazwą SPPVR. Ograniczniki przepięć występują w klasie I+II lub II i mogą pracować w instalacjach o napięciu znamionowym 600VDC, 1000VDC lub 1500VDC. Co istotne, w serii SPPVR występuje wykonanie ogranicznika do zabezpieczenia dwóch łańcuchów PV w jednym aparacie – model SPPVRT12-10-4+PE+AX. Bardzo istotną cechą ograniczników przepięć do fotowoltaiki od Eaton jest elastyczne wykonanie – aparaty posiadają wymienne moduły oraz optyczną sygnalizację uszkodzenia wkładu. Wymienny moduły pozwalają na wymianę pojedynczego wkładu w przypadku uszkodzenia – nie trzeba kupować od razu nowego aparatu. Optyczna sygnalizacja za to pozwala na szybką weryfikację po zdarzeniu przepięciowym na weryfikację ochrony aparatu.
Eaton oferuje również ograniczniki przepięć prądu przemiennego (AC) do stosowania na wyjściu inwertera jako zabezpieczenie inwertera po stronie AC. Popularnym rozwiązaniem są ograniczniki przepięć klasy II, typu T2 serii SPCT2-280/4 do trójfazowego układu TN-S. Innym częstym rozwiązaniem są ograniczniki klasy I+II, typu T1+T2, model SPBT12-280/4 do układu TN-S.
Nowe zasady dofinansowania fotowoltaiki
Profesjonalną ochroną instalacji fotowoltaicznych warto zainteresować się szczególnie w kontekście faktu, że 2 września 2024 r. wystartuje program Mój Prąd w edycji 6.0, który wprowadza nowe zasady dotyczące dofinansowania dla prosumentów. Uczestnicy będą mogli otrzymać do 28 tys. zł na mikroinstalacje fotowoltaiczne, magazyny energii elektrycznej oraz magazyny ciepła. Budżet programu wynosi 400 mln zł, a finansowanie pochodzi z funduszy europejskich w ramach programu FEnIKS. Program jest kolejnym krokiem w kierunku dekarbonizacji i promowania energetyki prosumenckiej w Polsce oraz ma 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.
Wnioski o dofinansowanie będą przyjmowane do 20 grudnia 2024 roku lub do wyczerpania środków. Kluczowym wymogiem będzie montaż magazynu energii dla mikroinstalacji fotowoltaicznych zgłoszonych do przyłączenia do sieci po 1 sierpnia 2024 r. Dofinansowanie pokryje do 50 proc. kosztów kwalifikowanych inwestycji, co oznacza, że maksymalne wsparcie dla mikroinstalacji bez dodatkowych inwestycji wyniesie 6 tys. zł, natomiast dla instalacji z magazynem energii – 7 tys. zł.
Dofinansowanie obejmuje różnorodne urządzenia, w tym pokrycia dachowe z funkcją fotowoltaiczną, wiaty oraz zestawy balkonowe. Magazyny energii będą mogły uzyskać do 16 tys. zł, przy czym minimalna pojemność dla magazynu energii elektrycznej wynosi 2 kWh. Program kładzie szczególny nacisk na efektywne wykorzystanie energii w miejscu jej wytworzenia, co ma na celu odciążenie sieci elektroenergetycznej.
Ważnym aspektem nowej edycji jest obowiązkowy system net-billing, który zastąpi dotychczasowy system net-metering. Dofinansowanie będzie dostępne tylko dla prosumentów rozliczających się w nowym systemie. W pięciu wcześniejszych edycjach programu „Mój Prąd” na dofinansowanie przeznaczono łącznie 2,96 mld zł, co pozwoliło na wsparcie ponad 526 tys. prosumentów.
Ochrona fotowoltaiki to inwestycja w przyszłość
W czasach rosnącej popularności odnawialnych źródeł energii, odpowiednie zabezpieczenia przeciwprzepięciowe są kluczowe dla zapewnienia bezpieczeństwa i niezawodności systemów. Inwestując w wysokiej jakości ograniczniki przepięć i regularne przeglądy techniczne, możesz uniknąć kosztownych awarii oraz cieszyć się stabilną i efektywną produkcją energii przez wiele lat. To krok, który zapewni spokój i długowieczność Twojej instalacji fotowoltaicznej.
Autor: Bartłomiej Jaworski
