Kable solarne są ważnym aspektem instalacji fotowoltaicznej, odpowiedzialnym za przesłanie wyprodukowanej energii z paneli do falownika. Wybór kabla fotowoltaicznego powinien być dostosowany do przekroju przewodu i długości trasy. Przeczytaj artykuł i sprawdź, co należy uwzględnić podczas doboru kabli.
Kable fotowoltaiczne – ważniejsze niż myślisz!
Przewody w instalacjach fotowoltaicznych mają ważne znaczenie, choć są często lekceważone. Służą one do stabilizacji pracy i wydajności całego systemu. Przewody o niskiej jakości mogą być przyczyną łuku elektrycznego w fotowoltaice, co może doprowadzić do pożaru instalacji. Przewody solarne powinny spełniać określone parametry.
Przewody solarne do fotowoltaiki – czym się charakteryzują?
Kable do fotowoltaiki to przewody do łączenia poszczególnych modułów między sobą, kable do łączenia ciągów modułów oraz przewody doprowadzające prąd z paneli do falownika. Są to przewody typu DC i została dla nich opracowana specjalna norma PN EN 50618:2015-03. Kable i przewody jednożyłowe używane do fotowoltaiki cechuje charakterystyczna budowa.
Budowa kabli fotowoltaicznych
Przewody do fotowoltaiki wykonane są z giętkich miedzianych, ocynowanych drutów, tworzących jedną żyłę. Powinny być zatopione w podwójnej izolacji. Muszą spełniać wymagania określone w normie PN EN 50618:2015-03. Cechy charakterystyczne takich kabli to:
- podwójna izolacja, która zapewnia bezpieczeństwo przed porażeniem i pożarem,
- właściwy materiał wykonania, czyli polietylen usieciowany lub gumy termoutwardzalnej bezhalogenowej,
- temperatura pracy – klasycznie pracują w temperaturze około 90°C, natomiast według normy powinny wytrzymać nawet 120°C przez 20 tys. godzin,
- wytrzymałość – kable powinny być niewrażliwe na uderzenia i działanie promieni UV, a także odporne na niskie temperatury (-40°C),
- giętkość żył – musi spełniać co najmniej 5-tą lub 6-tą klasę.
Ponadto przewody do fotowoltaiki powinny być odporne na rozprzestrzenianie się ognia i maksymalnie niską emisję gęstych dymów (zgodnie z normami UNE-EN 60332-1 i IEC 60754-2). Nie powinny też wydzielać gazów korozyjnych, które mogłyby uszkodzić inne elementy instalacji. Izolacja przewodów powinna być pozbawiona halogenów.
Jaki kabel do fotowoltaiki? Zasady doboru przewodów DC
Przy wyborze kabli do fotowoltaiki ważny jest odpowiedni przekrój przewodu, aby zapewnić bezpieczeństwo i optymalną efektywność. Prąd dopuszczalny dla danego przewodu musi być większy niż maksymalny prąd, jaki będzie przez niego płynął. Spadek napięcia w obwodzie nie powinien przekraczać 1%, chyba że są to bardzo długie obwody, gdzie beneficjum okablowania jest większe niż straty na upuszczonej mocy – wtedy limit spadku napięcia warto utrzymać do 3%.
Spadek napięcia może być ograniczany poprzez zmianę natężenia prądu, długości obwodu, przekroju przewodów lub napięcia i przewodności właściwej żyły kabla. Straty mocy w ujęciu procentowym mogą być wyliczone za pomocą odpowiedniego wzoru:
Strata mocy = (I * n ) / ( U2 * k * A ) * 100%
Gdzie:
I – natężenie prądu IMpp w warunkach NOCT (w amperach),
n – całkowita długość obwodu w metrach,
U – napięcie obwodu UMPP w warunkach NOCT (w woltach),
k – przewodność właściwa materiału, z którego wykonano przewód (np. miedź 48-54 m/ohm * mm),
A – przekrój przewodu (w mm2).
Uniknięcie strat możliwe jest poprzez zwiększenie liczby modułów w stringu. Jeśli to nie wchodzi w grę, aby uniknąć strat, przekrój poprzeczny przewodu do fotowoltaiki powinien być zwiększony. Jaki przekrój kabla do fotowoltaiki będzie najbardziej odpowiedni?
Jaki przekrój kabla do fotowoltaiki będzie właściwy? Strona DC
Ustalenie przekroju kabla do fotowoltaiki możliwe jest za pomocą dostępnych w Internecie narzędzi. Istnieje także możliwość samodzielnego obliczenia przekroju, poprzez zastosowanie odpowiedniego wzoru:
Przekrój przewodu (w mm2) = (I * n) / U * k * 0,01
Gdzie:
I – natężenie prądu IMpp w warunkach NOCT (w amperach),
n – całkowita długość obwodu w metrach,
U – napięcie obwodu UMPP w warunkach NOCT (w woltach),
k – przewodność właściwa materiału, z którego wykonano przewód (np. miedź 48-54 m/ohm * mm),
0,01 – dopuszczalne straty na obwodach (przyjęte 1%, czyli 0,01).
Obliczenia przekroju przewodów w kontekście napięcia dla paneli fotowoltaicznych wykonywane są z uwzględnieniem parametrów NOCT, ponieważ rzadko osiągają one parametry określone według STC. Wyjątkiem od tej reguły są obliczenia dotyczące obciążalności prądowej przewodów DC, którym towarzyszy współczynnik bezpieczeństwa na poziomie 1,25.
Jaki kabel do fotowoltaiki 5 kW, 6 kW, 10 kW? Strona AC
Przy planowaniu instalacji fotowoltaicznej należy zwracać uwagę na zasadę ograniczenia spadku napięcia do 1%, co wymaga bliskości falownika do rozdzielni głównej. Zbyt duża odległość lub mały przekrój przewodu może podnieść napięcie w sieci i uniemożliwić działanie fotowoltaiki. Przekrój poprzeczny przewodów jest inny dla falowników jednofazowych i trójfazowych i oblicza się na podstawie wzorów:
Dla inwertera jednofazowego:
Przekrój (w mm2) = (P * 2 * n)/ (Uf2 * k * 0,01)
Dla inwertera trójfazowego:
Przekrój (w mm2) = (P * n)/ (Us2 * k * 0,01)
Gdzie:
P – moc czynna obwodu dla NOCT (w watach),
n – całkowita długość przewodu w metrach (od falownika do punktu przyłączenia),
Uf – napięcie 230 V,
Us – napięcie 400 V,
k – przewodność właściwa materiału, z którego wykonano przewód (np. miedź 48-54 m/ohm * mm2),
0,01 – dopuszczalne straty na obwodach (przyjęte 1%, czyli 0,01).
Uwaga! Przy obliczaniu przekroju przewodów AC należy uwzględnić moc generatora STC lub maksymalną moc inwertera, pomnożone dodatkowo przez współczynnik bezpieczeństwa 1,25. Wybrać argument o mniejszej wartości.
Prowadzenie przewodów – fotowoltaika. W jaki sposób?
W przypadku systemów fotowoltaicznych ważny jest właściwy dobór rodzaju i przekroju przewodów fotowoltaicznych. Podczas projektowania i układania tras kablowych w instalacjach fotowoltaicznych należy wziąć pod uwagę kilka podstawowych zasad.
- Kable należy układać w taki sposób, aby uniknąć tworzenia pętli indukcyjnych. Przewody plusowe i minusowe powinny być jak najbliżej siebie, nawet jeśli będzie to oznaczało zużycie większej ilości kabli. Pętle indukcyjne mogą doprowadzić m.in. do uszkodzenia całej instalacji po połączeniu ich np. wyładowaniem elektrostatycznym (piorunem).
- Przewody nie powinny być naciągane. Przewody muszą znosić obciążenia, w tym wagę.
- Ochrona kabli powinna obejmować dodatkowe osłony – peszle lub korytka – w miejscach narażonych na bezpośrednie działanie promieni słonecznych. Dodatkowe osłony są również konieczne w przypadku, gdy kable mają pokonać jakąś przeszkodę (np. szyny lub wypusty na dachu). Pod modułami nie należy stosować peszli, a ostre krawędzie powinny być spiłowane.
- Przewody powinny zostać zgięte w większych promieniach, aby zminimalizować ryzyko uszkodzeń izolacji. Trasy kabli biegnące w poprzek skośnego dachu są niewskazane ze względu na możliwość uszkodzenia przez działanie śniegu. Kable na dachach płaskich powinny być ułożone w metalowych korytkach mocowanych do podłoża lub stelaża.
- Przewody powinny być zabezpieczone przed poślizgiem i drganiami. Należy je przykręcać odpowiednimi opaskami zaciskowymi. Przewody nie mogą być zbyt mocno dokręcone lub przyciśnięte opaskami.
Użycie dedykowanej zaciskarki MC4 jest konieczne do prawidłowego połączenia kabli solarnych z konektorami MC4. Niedokładne zaciskanie kabli i wtyczek może spowodować awarię instalacji i pożar.
Kabel solarny w ziemi
Instalacja fotowoltaiki na gruncie wymaga umieszczenia kabla solarnego w ziemi. Głębokość wykopu powinna zostać odpowiednio dostosowana. Kabelek AC powinien być prowadzony głębiej – ok. 50-100 cm, w zależności od lokalizacji, typu gleby oraz napięcia. Należy również umieścić folię ostrzegawczą.
Przewody fotowoltaiczne w kominie – tak czy nie?
Przepisy dotyczące budynków jednorodzinnych nie są do końca jasne, jednak nie zaleca się umieszczania przewodów fotowoltaicznych w kominie, ani w kanale wentylacyjnym. Ułożenie przewodów w kominie z czynnymi kanałami paleniskowymi jest absolutnie wykluczone.
Kabel do fotowoltaiki – cena
Kable do fotowoltaiki są istotną pozycją na liście elementów instalacji PV. Muszą one być odporne na obciążenia mechaniczne, warunki atmosferyczne i wysokie napięcia oraz spełniać wyśrubowane standardy ochrony PPOŻ. Cena kabli solarnych 4-6 mm2 waha się od 5-7 zł za metr, jednak ważniejsze od ceny jest bezpieczeństwo i dobór odpowiednich kabli. Jakość i instalacja kabli powinna być skonsultowana z ekspertami, aby zapewnić maksymalną wydajność systemu i bezpieczeństwo.