Google+

Poszczególne elementy instalacji fotowoltaicznych są bezpośrednio narażone na długotrwałe oddziaływanie wilgoci, promieniowania UV i zmiennych temperatur. Wybierając kable i złączki, musimy szukać produktów o jak najwyższych parametrach technicznych.

Fot. 1. Systemy solarne – przynajmniej częściowo - uniezależniają nas od zewnętrznych dostawców prądu. Fot.: Top CableFot. 1. Systemy solarne – przynajmniej częściowo - uniezależniają nas od zewnętrznych dostawców prądu. Fot.: Top Cable

Zmieniająca się polityka Unii Europejskiej dotycząca kwestii energetycznych oraz – wynikające z niej – promowanie odnawialnych źródeł energii sprawia, że coraz więcej osób i firm inwestuje w systemy fotowoltaiczne. Systemy solarne przynajmniej częściowo zabezpieczają przed wahaniami dopływu surowców energetycznych, czyli uniezależniają nas od zewnętrznych dostawców prądu, a w przypadku sensownie prowadzonej polityki państwa mogą się przyczyniać do wygenerowania znacznych oszczędności w indywidualnych gospodarstwach domowych.

Fot. 2. Przewody fotowoltaiczne to specjalne konstrukcje z materiałów zapewniających wysoką wytrzymałość termiczną i mechaniczną przez długi czas. Fot.: Lapp KabelFot. 2. Przewody fotowoltaiczne to specjalne konstrukcje z materiałów zapewniających wysoką wytrzymałość termiczną i mechaniczną przez długi czas. Fot.: Lapp Kabel

Kable fotowoltaiczne

Na samym początku należy zaznaczyć, że pod nazwą kabli fotowoltaicznych kryją się kable służące do połączeń pomiędzy modułami fotowoltaicznymi, ciągami modułów oraz do połączeń modułów z przemiennikiem DC/AC – jedno- i wielożyłowe (na kompletny system składają się również kable bardziej „standardowe”, np. ziemne na 0,6/1 kV). Nadają się one, zależnie od szczegółowej sytuacji, zarówno do połączeń ruchomych, jak i układania na stałe, na wewnątrz i oczywiście przede wszystkim na zewnątrz pomieszczeń. Kable stosowane w systemach fotowoltaicznych powinny charakteryzować się odpornością na wysokie temperatury, wytrzymałością na obciążenia, a jednocześnie wyróżniać się dużą elastycznością. W ciągu ostatnich kilku lat kable w 1 i 2 klasie giętkości coraz częściej zastępowane są produktami o giętkości klasy 5.

Fot. 3. Wszystkie elementy układu fotowoltaicznego muszą być precyzyjnie dopasowane. Fot.: Lapp KabelFot. 3. Wszystkie elementy układu fotowoltaicznego muszą być precyzyjnie dopasowane. Fot.: Lapp Kabel

W przypadku kabli fotowoltaicznych mamy do czynienia z szerokim zakresem pracy – od ok. -40°C do 110°C – dzięki czemu nie dochodzi do tzw. zimnego przepływu (cold flow), który mógłby doprowadzić do nierównomiernego ułożenia wyrobów kablowych oraz zwarcia. Ponadto zastosowane materiały izolacji żył muszą utrzymywać parametry elektryczne, fizyczne oraz spełniać swe funkcje właśnie przy dużym zróżnicowaniu temperatur występującym w zewnętrznych instalacjach PV.

Liczy się jakość

Fot.4. Priorytetem jest zapewnienie
jak najwyższego bezpieczeństwa
instalacji przez określenie, już na
poziomie projektu, skrajnych warunków
eksploatacji. Fot.: Lapp KabelFot.4. Priorytetem jest zapewnienie jak najwyższego bezpieczeństwa instalacji przez określenie, już na poziomie projektu, skrajnych warunków eksploatacji. Fot.: Lapp Kabel Fot. 5. Priorytetem przy wyborze kabli
solarnych powinny być dla nas jak
najwyższe parametry produktów. Fot.: Top CableFot. 5. Priorytetem przy wyborze kabli solarnych powinny być dla nas jak najwyższe parametry produktów. Fot.: Top Cable

Priorytetem przy wyborze kabli solarnych powinny być dla jak najwyższe parametry produktów. Wymagania, jakie stawia się instalacjom, wiążą się ze specyfiką miejsca montażu. Kable w systemie fotowoltaicznym narażone są na ciągłą ekspozycję na promieniowanie UV, ozon, zmiany temperatur, do tego oddziaływanie wody i wilgoci, jak i ryzyko uszkodzeń mechanicznych. Liczy się zatem jakość materiałów oraz wypełnianie przez producentów wyśrubowanych norm i wytycznych. Wszystkie komponenty zawarte w instalacjach PV powinny być wytwarzane zgodnie z normami europejskimi oraz mieć m.in. certyfikat CE. Dodatkowym potwierdzeniem parametrów i jakości kabli są certyfikaty niezależnych instytutów certyfikujących np. TÜV.

Wysokie wymagania

Przed zakupem konkretnego produktu warto sprawdzić, czy został on wykonany w standardzie HD 605/A1 (norma ta informuje o odporności kabla na promieniowanie UV oraz warunki pogodowe). Trzeba też ponadto zweryfikować, czy materiały, które wykorzystano do produkcji kabla zgadzają się z normą EN 60216, co można potraktować jako gwarancję, że kabel będzie się nadawał do długotrwałej eksploatacji.
Do produkcji kabli fotowoltaicznych polecane są żyły z miedzi ocynowanej, ponieważ mają one wyższą odporność na utlenianie. Z kolei do izolacji i powłoki zewnętrznej kabli polecanym tworzywem jest guma, będąca zarówno dobrym izolatorem, jak i charakteryzująca się wysoką odpornością mechaniczną, odpornością na rozdarcia, ścieranie, wodę czy oddziaływanie czynników atmosferycznych. Dzięki temu tego rodzaju elementy wyróżniają się długą żywotnością (według normy IEC2016 – 31-krotnie dłuższą niż PVC), niezależnie od średnic kabli.

Fot.6. Testy przeprowadzane przez producentów są rygorystyczne. Produkty muszą gwarantować
prawidłowe działanie przez okres minimum kilkudziesięciu lat. Fot.: Phoenix ContactFot.6. Testy przeprowadzane przez producentów są rygorystyczne. Produkty muszą gwarantować prawidłowe działanie przez okres minimum kilkudziesięciu lat. Fot.: Phoenix Contact

Priorytet: bezpieczeństwo pożarowe

Fot.7. Pożądane są rozwiązania niewymagające
zbyt wiele czasu ani specjalistycznych
przyrządów. Fot.: Phoenix ContactFot.7. Pożądane są rozwiązania niewymagające zbyt wiele czasu ani specjalistycznych przyrządów. Fot.: Phoenix Contact Fot.8. Kable fotowoltaiczne nadają się
zarówno do połączeń ruchomych,
jak i układania na stałe, na zewnątrz
i wewnątrz pomieszczeń. Fot.: Top CableFot.8. Kable fotowoltaiczne nadają się zarówno do połączeń ruchomych, jak i układania na stałe, na zewnątrz i wewnątrz pomieszczeń. Fot.: Top Cable

Liczą się także parametry odnoszące się do bezpieczeństwa pożarowego kabli, szczególnie w przypadku mikroinstalacji PV na budynkach mieszkalnych lub w obiektach, w których przebywają i pracują ludzie. Należy wybierać takie produkty, które w razie pożaru nie rozprzestrzeniają ognia, oraz bezhalogenowe. Instalacja fotowoltaiczna nie może bowiem stwarzać zagrożenia nawet w przypadku pożaru. Dzięki wykorzystaniu specjalnych materiałów nie dochodzi do emisji szkodliwych związków halogenowych (zawierających chlorowce – F, Cl, Br, I), toksycznych gazów trujących i korozyjnych, emisja dymu utrzymuje się zaś na bardzo niskim poziomie. Tego typu kable nie wydzielają też gazów o oddziaływaniu korozyjnym, które w efekcie pożaru mogłyby uszkadzać konstrukcje metalowe wchodzące w skład instalacji PV.

Nie tylko kable

Z dużą uwagą należy dobrać również złącza fotowoltaiczne, które mogą zadecydować o działaniu i bezawaryjnej pracy całego układu. Jedną z kluczowych kwestii jest tu łatwość podłączenia – za pomocą standardowych przyrządów i w jak najkrótszym czasie, przede wszystkim z uwagi na miejsce wykonywania prac (np. na pochyłym dachu).
Miejsce montażu sprawia ponadto, że złączom fotowoltaicznym stawiamy podobne wymagania, co kablom – czyli odporności na deszcze, promieniowanie UV, duże wahania temperatur czy zanieczyszczenia środowiska. Istotne jest różnicowanie złącz ze względu na wyższe napięcie, czy większe obciążenie prądowe. Zaleca się zastosowanie uniwersalnej części stykowej, dzięki czemu wykorzystywanie specjalnych adapterów czy przejściówek nie będzie konieczne.

Fotowoltaika – przyszłość rynku energetycznego

Fot.9. Część stykowa powinna być na tyle uniwersalna, aby nie było konieczności stosowania specjalnych adapterów/przejściówek. Fot.: Phoenix ContactFot.9. Część stykowa powinna być na tyle uniwersalna, aby nie było konieczności stosowania specjalnych adapterów/przejściówek. Fot.: Phoenix Contact

Warto zauważyć, że fotowoltaika rozwija się bardzo prężnie, choć dynamika przyrostu mocy zainstalowanej i dostarczanej energii kształtuje się nierównomiernie w różnych, nawet sąsiadujących ze sobą krajach.
Ale producenci wciąż rozszerzają i doskonalą swoją ofertę. Wiąże się to m.in. z ustawodawstwem Unii Europejskiej, zmieniającymi się przepisami oraz ciągłym podwyższeniom wymagań, którym powinny odpowiadać kable (np. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady nr 305/2011 obowiązujące od połowy 2013 r. zalicza kable i przewody, także w instalacji PV, do klasy wyrobów budowlanych, nakładając jednocześnie na producentów konieczność badań kabli oraz każdorazowego podawania klasy odporności na ogień).
Nacisk na inwestycje w odnawialne źródła energii sprawia, że instalacje fotowoltaiczne będą powstawały znacznie częściej – także nad Wisłą. Mimo iż tego rodzaju systemy są bardzo zaawansowane technologicznie, to nie są jednak wolne od paru ograniczeń. Do podstawowych należy brak uniwersalności, co oznacza, że dana instalacja musi zostać precyzyjnie dopasowana do szerokości geograficznej, konkretnego zastosowania, a nawet zagospodarowania przestrzennego działki i budynku, co dotyczy także kabli fotowoltaicznych.

EKSPERT Fachowego Elektryka
Dlaczego stosowanie przewodów o zbyt małym przekroju ma negatywny wpływ na działanie instalacji fotowoltaicznej?

Mariusz Pajkowski Z-ca Dyrektora
ds. Technicznych
Lapp KabelMariusz Pajkowski
Z-ca Dyrektora ds. Technicznych Lapp Kabel

Dobór odpowiedniego przekroju przewodu do planowanego obciążenia jest w każdej instalacji kwestią zasadniczą. Przeciążone przewody rozgrzewają się, a tym samym ich izolacja szybciej się starzeje, tracąc swoje właściwości izolacyjne i mechaniczne. Jednakże w przypadku instalacji fotowoltaicznej jest to zagadnienie, z dwóch powodów, szczególnie ważne. Po pierwsze, instalacje fotowoltaiczne ze swej natury są układane na zewnątrz pomieszczeń, na dachach, elewacjach budynków lub na otwartej przestrzeni. Przewody cały rok są eksponowane na promieniowanie słoneczne, które, zwłaszcza latem, mocno je ogrzewa. Dodatkowe podwyższanie tej temperatury przez zły dobór przekrojów naraża przewody na przegrzanie i uszkodzenie izolacji. Po drugie, instalacje fotowoltaiczne często są montowane w gospodarstwach domowych i użytkowane przez osoby nie posiadające uprawnień elektrycznych. Stąd potrzeba zapewnienia jak najwyższego bezpieczeństwa instalacji przez określenie, już na poziomie projektu, skrajnych warunków eksploatacji. Pamiętajmy, że instalacje fotowoltaiczne będą pracowały, bez przeglądów czy remontów, 15-20 lat, więc nie unikniemy naturalnego procesu starzenia się izolacji. Tym bardziej nie można go przyspieszać, instalując zbyt małe przekroje żył. Z tego samego powodu przewody fotowoltaiczne to specjalne konstrukcje wykorzystujące materiały zapewniające wysoką wytrzymałość termiczną i mechaniczną przez długi czas. Ich zamiana na standardowe przewody obniżałaby drastycznie bezpieczeństwo takiej instalacji.

Fot.10. Instalacje fotowoltaiczne to przyszłość rynku energetycznego. Fot.: Phoenix ContactFot.10. Instalacje fotowoltaiczne to przyszłość rynku energetycznego. Fot.: Phoenix Contact

EKSPERT Fachowego Elektryka
Kable i złącza – sprawdzone i od jednego producenta

Piotr Andrzejewski Product Manager
Phoenix ContactPiotr Andrzejewski
Product Manager Phoenix Contact

Na rynku jest kilku wiodących producentów złącz do instalacji PV. Niektórzy z nich, starając się dopasować do przyjętych standardów, oferują podobne rozwiązania praktycznie kompatybilne ze sobą. Niestety tylko praktycznie, gdyż żaden z nich nie zaleca łączenia swoich złącz z tymi, które pochodzą od innego producenta, a wręcz jasno informuje, że nie bierze odpowiedzialności gwarancyjnej w przypadku stwierdzenia takiego działania. I słusznie, gdyż z pozoru tak samo wykonane elementy, mimo że na pierwszy rzut oka pozwalają się ze sobą spiąć, często różnią się bardzo istotnymi detalami. Różnice można znaleźć na przykład w konstrukcji styków prądowych. Aby złącze przewodziło właściwie prąd (zgodnie z założeniami projektanta), obie współpracujące części (męska i żeńska) muszą być wykonane we właściwy sposób, uwzględniający także margines bezpieczeństwa na „starzenie się” materiału. Producenci przeznaczają na badania ogromne sumy pieniędzy tak, aby zagwarantować bezawaryjne działanie raz połączonego systemu przez kilkadziesiąt lat. Istotne stają się tu wąskie tolerancje wymiarowe, właściwy materiał, odpowiedni kształt styków czy siły dociskowe między częścią żeńską a męską złącza. Jako przykład – różne pokrycie galwaniczne części stykowych może prowadzić do powstania ogniwa elektrycznego na ich połączeniu, co w niekorzystnym przypadku powoduje zainicjowanie zjawiska korozji. Konstrukcja izolatora, który realizuje skuteczne ryglowanie obu części także jest istotna – czasem drobna różnica wywołać może rozszczelnienie takiej niedopasowanej pary, narażając połączenie na warunki zewnętrzne, a w skrajnych przypadkach nawet do jej rozłączenia przy niewielkim naprężeniu przewodów.

Parametry i właściwości kabli określane są przez normy obowiązujące w Unii Europejskiej

  • Giętkość żył: UNE EN 60228; IEC 60228
  • Odporność na rozprzestrzenianie płomienia: UNE EN 60332-1; IEC 60332-1
  • Wydzielanie gazów toksycznych: UNE EN 60754; IEC 60754
  • Emisja dymu: UNE EN 61034-1; IEC 61034-1-2
  • Wydzielanie gazów korozyjnych, pH ≥ 4,3 ; C < 10 mS/mm: UNE EN 60754-2; IEC 60754-2
  • Odporność na ozon: EN 60811-2-1
  • Odporność na warunki pogodowe/UV: HD 605/A1
  • Odporność na wilgoć i wodę: EN 60811-1-3
  • Odporność na substancje kwaśne i zasadowe: EN 60811-2-1
  • Odporność na ścieranie: EN 50305
  • Odporność na rozdarcia: EN 60811

Źródło: Top Cable

Iwona Bortniczuk
Na podstawie materiałów firm: Top Cable SA, Lapp Kabel, Phoenix Contact
Współpraca merytoryczna: Wojciech Kaliciak, Dyrektor Handlowy – Polska, Top Cable SA
Konsultacja: Piotr Andrzejewski, Product Manager, Phoenix Contact i Mariusz Pajkowski, Z-ca Dyrektora ds. Technicznych, Lapp Kabel

Megger przyrządy pomiarowe nr 1 na świecie - niezawodne w każdych warunkach - gwarantowana wiarygodność i powtarzalność pomiarów - ...mierzymy od 1889 roku