Sieć niskiego napięcia (nN) obejmuje napięcia do 1 kV, najczęściej 230/400V, które wykorzystywane są w gospodarstwach domowych i małych przedsiębiorstwach.
Fotowoltaika to technologia przekształcająca energię słoneczną w elektryczną za pomocą ogniw fotowoltaicznych. Typowa instalacja PV dla domu jednorodzinnego ma moc 5-10 kWp i podłączana jest do sieci nN poprzez inwerter, który zamienia prąd stały na przemienny. Instalacja fotowoltaiczna podłączona do jednofazowej sieci elektrycznej stanowi coraz popularniejsze rozwiązanie w domach jednorodzinnych. System fotowoltaiczny przetwarza energię słoneczną na prąd przemienny 230V, który może być wykorzystywany bezpośrednio w gospodarstwie domowym lub oddawany do sieci. Projektując taką instalację, należy spojrzeć na dobór komponentów – szczególnie falownika jednofazowego, który musi być dobrze przystosowany do mocy paneli i charakterystyki sieci.
Proces konwersji energii rozpoczyna się w ogniwach fotowoltaicznych, gdzie powstaje prąd stały, który następnie jest przekształcany w prąd przemienny przez inwerter fotowoltaiczny. Zabezpieczenia przeciwprzepięciowe i przeciwporażeniowe stanowią ważny element systemu (dający bezpieczeństwo użytkowania i ochronę urządzeń).
Specyfikacja techniczna i elementy składowe systemu PV
Przy projektowaniu instalacji fotowoltaicznej 230V podstawowe znaczenie ma prawidłowy dobór poszczególnych komponentów. Układ zabezpieczeń musi spełniać następujące wymagania:
- Rozłącznik DC po stronie paneli fotowoltaicznych
- Ograniczniki przepięć typu II
- Wyłącznik nadprądowy AC
- Wyłącznik różnicowoprądowy typu A
- Licznik energii dwukierunkowy
Proces przyłączenia instalacji do sieci jednofazowej wymaga spełnienia szeregu wymogów technicznych i formalnych. Synchronizacja częstotliwościowa z siecią energetyczną musi być utrzymana na poziomie 50Hz, a napięcie wyjściowe falownika musi odpowiadać parametrom sieci. Jakość energii oddawanej do sieci podlega ścisłym normom – współczynnik THD nie może przekraczać określonych wartości.
Optymalizacja wydajności i monitoring systemu
Nowoczesne instalacje fotowoltaiczne wyposażone są w zaawansowane systemy monitoringu i optymalizacji pracy. „Inteligentne falowniki” automatycznie dostosowują parametry pracy do warunków atmosferycznych i obciążenia sieci. Czy możliwe jest zwiększenie efektywności systemu poprzez zastosowanie optymalizatorów mocy? Odpowiedź brzmi tak – mikrofalowniki lub optymalizatory mocy umożliwiają indywidualną optymalizację pracy każdego panelu. System zarządzania energią – poprzez aplikację mobilną lub interfejs webowy – umożliwia bieżący monitoring produkcji energii i wykrywanie nieprawidłowości w działaniu instalacji.
Fotowoltaika dla domu jednofazowego – fakty, których nie znasz o zasilaniu 230V
System fotowoltaiczny w sieci jednofazowej wymaga falownika jednofazowego, który przetwarza prąd stały z paneli na prąd przemienny 230V. Typowa moc instalacji dla domu jednofazowego waha się między 3 a 6 kWp, co zazwyczaj wystarcza do pokrycia podstawowego zapotrzebowania energetycznego gospodarstwa domowego. Pamiętajmy, że maksymalna moc przyłączeniowa dla sieci jednofazowej wynosi 4,6 kW. Instalacja wymaga minimum 8-12 paneli fotowoltaicznych, które najczęściej montuje się na południowej stronie dachu. System magazynowania energii w postaci akumulatorów nie jest obowiązkowy, ale mocno zwiększa samowystarczalność energetyczną gospodarstwa. Prosument może wykorzystywać sieć energetyczną jako wirtualny magazyn, oddając nadwyżki energii latem i odbierając je zimą w stosunku 1:0,8.
Moc falownika fotowoltaicznego – balans między wydajnością a kosztami
Dobór odpowiedniej mocy inwertera jest ważnym elementem projektowania instalacji fotowoltaicznej. Optymalny stosunek mocy falownika do mocy paneli PV powinien mieścić się w przedziale 0,7-1,0. Oznacza to, że dla instalacji o mocy 10 kWp zalecany jest inwerter o mocy od 7 do 10 kW. Wybranie konkretnej wartości zależy od lokalnych warunków nasłonecznienia, orientacji paneli oraz charakterystyki zużycia energii w gospodarstwie domowym.
- Sprawność konwersji energii na poziomie 97-99%
- Możliwość przewymiarowania do 120%
- Współczynnik mocy cos φ = 1
- Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DC/AC
- Monitoring pracy online
Niedowymiarowanie inwertera może prowadzić do utraty nadwyżek produkowanej energii, podczas gdy przewymiarowanie generuje niepotrzebne koszty inwestycyjne.
Producenci falowników najczęściej dopuszczają pewien margines przewymiarowania mocy paneli w stosunku do mocy nominalnej inwertera, co pozwala na optymalizację kosztów instalacji.
Wpływ temperatury otoczenia na sprawność inwertera fotowoltaicznego
Temperatura pracy falownika ma ważny wpływ na jego wydajność i żywotność. Przy wysokich temperaturach zewnętrznych może dochodzić do spadku sprawności urządzenia, dlatego ważne jest zapewnienie odpowiedniej wentylacji w miejscu montażu inwertera.
Ochrona AC w fotowoltaice – jak chronić sieć przed burzą wyniszczających przepięć?
Ograniczniki przepięć zabezpieczają systemy PV przed szkodliwym wpływem przepięć pochodzenia atmosferycznego oraz łączeniowego. W złączach AC montowane są najczęściej ochronniki klasy typu 2, które chronią instalację przed przepięciami o wartości do 10kV. Muszą być one dobrane do napięcia sieci oraz rodzaju układu – TN-S, TN-C lub TT. Standardowo stosuje się warystorowe ograniczniki przepięć z wkładami wymiennymi. Dla instalacji jednofazowych stosuje się układ 1+1, jednak w przypadku sieci trójfazowej wymagany jest układ 3+1 lub 4+0. Ważnym parametrem jest także prąd zwarciowy, który nie powinien przekraczać maksymalnego prądu zwarciowego ogranicznika.
Ochronniki należy montować za głównym zabezpieczeniem nadprądowym, a przed licznikiem energii. Żywotność ochronników typu 2 wynosi około 10 lat, jednak w przypadku częstych przepięć mogą wymagać wcześniejszej wymiany. Dlatego ważna jest regularna kontrola ich stanu technicznego oraz wymiana w przypadku uszkodzenia.
