Jak přerušit výrobu elektřiny z fotovoltaických panelů i při plném slunečním svitu – 3. díl
Datum 06.05.2025
Foto: Freepik
Možnosti přerušení výroby elektřiny z fotovoltaických panelů si můžete příští měsíc (4.6.) poslechnout na 4. ročníku elektrotechnické výstavy Volty.cz v Ostravě na výstavišti Černá louka. Vstup je pro registrované návštěvníky zcela zdarma. Pokud tuto přednášku nestihnete, můžete na této výstavě také navštívit stánek Bonegy, kde se dozvíte více. Tato jednodenní akce je ve středu 4. června a trvá od 9 do 16 hodin. Jestli cestu do Ostravy neplánujete, můžete si o této problematice přečíst níže již ve třetím pokračování.
Proč je důležité umět přerušit výrobu elektrické energie z fotovoltaických panelů při plném slunečním svitu.
Jak se dá velmi jednoduše a spolehlivě požadavek „bezpečného“ napětí do 120 V DC (nebo jen 0 V DC) splnit pomocí speciálních DC vypínačů.
Jak umí firma BONEGA svým PATENTOVANÝM robustním řešením vyhovět přerušování výroby i po dobu předpokládané životnosti elektráren 30 let.
Základní výhody a nevýhody systému odpínání a zkratování panelů.
Varianty dálkového ovládání.
Parametry DC vypínačů včetně jejich velmi příznivých cen.
Schemata zapojení rozvaděčů pro oba systémy.
Stejně jako z prvního díle na nás vzešly také dotazy z dílu druhého:
Na jaké napětí byly jednomodulové vypínače testovány? Testovali jsme je extrémně na napětí vyšší až o 35% oproti povolenému maximálnímu provoznímu napětí 200V DC
Jak se systémy testovaly? Oba systémy přerušení výroby se testovaly více jak dva roky a to i na konkrétních FVE.
Mám obavy ze systému zkratování? Obavy jsou zbytečné neboť:
fotovoltaický panel je měkký zdroj
elektronické odpínače či optimizéry fungují na stejném principu
výrobci nám potvrdili, že to možné je (navíc udávají zkratovací proud a někteří dodávají záměrně panely ve zkratovaném stavu)
Stále měli někteří čtenáři pocit, že jak při vypínání panelů, tak i při systému zkratování panelů jde o Sério-paralelní zapojení, kde by bylo nižší napětí a vyšší proudy. Není tomu tak, jde čistě o SÉRIOVÉ zapojení, kde se napětí sčítá, na výstupu z DC rozvaděče ke střídači dochází k běžnému sdruženému napětí například 800V DC i více a proudu třeba do 20A ( s ohledem na možnosti střídače). Jeden DC vypínač je sice dimenzován do 200V DC, ale jejich vhodným spojením (až 6 kusů) dokážete vypínat stringy až do 1200V.
Na jaké napětí byly jednomodulové vypínače testovány? Testovali jsme je extrémně na napětí vyšší až o 35% oproti povolenému maximálnímu provoznímu napětí 200V DC
V tomto třetím díle se zaměříme na praktické otázky a rady:
Jak prakticky postupovat při volbě systému zkratování nebo odpínání?
Jaké zvolit dálkového ovládání?
Technické a ekonomické výhody a nevýhody obou systémů?
Proč je technicky i ekonomicky výhodné spojit přerušení výroby z panelů s jištěním DC strany?
Jak minimalizovat počty spojů a tím rizika požáru?
Kde je vhodné umístit rozvaděč?
Sortiment odpínačů a zkratovačů?
Co dalšího firma BONEGA pro fotovoltaiku nabízí?
Výprodeje zásob.
A. Jak prakticky postupovat při volbě systému zkratování nebo odpínání?
Na základě konkrétního příkladu si ukážeme, jak vypočítat potřebný počet vypínačů DC pro celý string či více stringů s ohledem na napětí a počet panelů.
Nejprve je třeba se rozhodnout, zda chcete fotovoltaické panely zkratovat nebo odpínat. Pro oba systémy slouží stále jeden a ten samý prvek, což je speciální DC vypínač (sestava od 1 do 6 kusů). Liší se jen v zapojení.
Při řešení přerušení výroby systémem zkratováním zajistíte všude nulové napětí a to jak mezi DC zkratovačem (vypínačem) a střídačem (například z 800V DC na nulu), tak i mezi fotovoltaickým panelem a DC zkratovačem (vypínačem). DC vypínač je při běžném provozu vypnutý a při pokynu na přerušení výroby z fotovoltaických panelů se musí „přesunout“ z provozní vypnuté polohy do zapnuté (obdobně jako například jistič).
Při řešení přerušení výroby systémem odpínáním bude nulové napětí jen mezi DC odpínačem (vypínačem) a střídačem (například z 800V DC na nulu), ale stále zůstane napětí mezi fotovoltaickým panelem a DC odpínačem (vypínačem). Požadavek normy (hasičů), že po odepnutí musí být dodrženo všude maximální napětí do 120V DC tak zásadně omezuje počet panelů na jeden DC vypínač. Konkrétně při dodržení napětí do 120V DC (což odpovídá 3 kusům sériově propojených panelů 40V) zůstane po odepnutí stále napětí 120V mezi DC vypínačem a panely. Tento DC vypínač je při tomto systému v běžném provozu zapnutý a při pokynu na přerušení výroby z fotovoltaických panelů se musí „dostat“ do vypnuté polohy.
V dalším kroku je třeba určit maximální počet panelů na jeden modul DC vypínače BONEGA. Vytváří se dělením ze stringu na takzvané ministringy. Jednoduše musíme vyjít z maximálního napětí jednoho použitého panelu (například do 40V nebo do 50V) neboť jeden modul DC vypínače BONEGA zvládne s bohatou rezervou přerušit elektrickou energii o napětí 200V DC a proudu 25A
pro systém zkratování je tak možné na jeden modul 200V DC vypínače napojit současně až 5 panelů 40V DC v sérii (5x40V=200V) nebo až 4 panely 50V DC v sérii (4x50V=200V)
pro sytém odpínání musí být dodrženo všude maximální napětí do 120V DC (požadavek hasičů), takže v případě tohoto systému by sice jeden modul DC vypínače BONEGA zvládnul přerušit 200V DC, ale při limitu napětí 120V DC (které zůstane mezi místem odepnutí a panely lze napojit současně 3 panely v sérii (3x40V=120V) nebo jen 2 panely v sérii (2x50V=100V)
Třetím krokem je určení maximálního celkového počtu panelů (velikost jednoho stringu) na jednu sadu vypínačů DC:
Pro příklad použijeme 40V panely
I. Systém zkratování panelů:
S nahazovačem lze vytvářet sestavy od jednoho do pěti modulů DC vypínačů. Tím pak při 40V dokáže 5P sestava odstavit výrobu současně až 25 panelů (sestava tak přeruší výrobu z jednoho stringu o napětí v sérii až 1000 V DC).
II. Systém odpínání panelů:
Speciálně vyvinutý jednomodulový DC vypínač BONEGA zvládne s bohatou rezervou přerušit výrobu odpínáním i o výkonu 200V/25A. Nicméně z výše uvedené podmínky hasičů (max. 120V DC) a v příkladu použítí panelů 40V DC si můžete dovolit napojit na jeden DC vypínač BONEGA pouze tři 40V panely (mezi panely a odpínáním tak zůstane maximálně 3 x 40 = 120 V).
Z vypínačů DC lze skládat sestavy od 1P až do 6P (při použití napěťových nebo podpěťových spouští) a od 1P až do 5P (při použití nahazovačů).
Při běžném provozu je vypínač zapnutý a pro přerušení vypnutím je nutné vypínač uvést do polohy vypnuto.
K dálkovému ovládání pokynu přerušení výroby se může použít jak podpěťová nebo napěťová spoušť, tak i nahazovač. Pokud se použije podpěťová spoušť, tak není nutné pro pokyn přerušení výroby napájení. Pokud se použije napěťová spoušť či motoricky ovládaný prvek tzv. „nahazovač“ je nutné zajistit k pokynu přerušení výroby napájení. Napájení může být jak 230V AC nebo DC do 48V (například z jednoho z panelů).
Při použití napěťové nebo podpěťové spouště musí dojít pro obnovu provozu k ručnímu „nahození“ vypínačů (pro někoho to může být bezpečnostní výhoda a pro jiné komplikace), ale výhodou je při použití obou spouští možná sestava až 6 kusů DC vypínačů
Použití nahazovače má výhodu jak v dálkovém centrálním přerušení výroby, tak i ve snadném dálkovém obnovení výroby.
Navíc nahazovač funguje záměrně se zpožděním při vypnutí (např. centrálním STOP tlačítkem) čeká 4,5 sec a při zapnutí 10 sec.. Toto vychází z potřeby známého doporučeného postupu vypnutí celé fotovoltaické elektrárny v pořadí nejprve střídač, pak AC strana a nakonec vypnutí DC strany = panelů.
Pro příklad řešení odpínání:
s nahazovačem v sestavě 5 modulů, čili lze tak odpojit touto jednou sestavou až 15 panelů (40V) současně (jeden string o napětí v sérii až 600 V DC ).
s napěťovou nebo podpěťovou spouští v sestavě šesti modulů, lze tak odpojit touto jednou sestavou až 18 panelů (40V) současně (jeden string o napětí v sérii až 720 V DC ).
B. Jaké zvolit dálkového ovládání?
Dálkové či dokonce automatické přerušení výroby může sloužit nejen pro případy požáru, ale také jako preventivní ochrana před poškozením FVE (například blížící se bouřka, vichřice, zvýšená teplota v technologii, kouř), řešení přetoků do distribuční sítě, eliminace záporných výkupních cen, servisní zásahy (výměny vadných panelů, revize, atd.).
Částečně bylo dálkové ovládání popsáno výše. Nicméně pro detailní rozhodnutí, jak vyřešit dálkové ovládání přerušování výroby z panelů pomocí DC vypínačů je třeba si nejprve odpovědět na tyto otázky:
Chci jen dálkově (například přes centrální tlačítko STOP) výrobu pouze přerušit, ale opětovné zprovoznění řešit například z bezpečnostních důvodů výhradně ručně?
Chci dálkově ovládat přerušení výroby i její znovu obnovení?
Chci, aby napájení ovládání bylo AC 230V nebo DC ze záložního zdroje (baterií) či z jednoho vyčleněného panelu, atd?
Má prioritu, aby k přerušení výroby došlo automaticky (například předcházení možným škodám při blížící se bouřce, vichřici, zvyšující se teplotě, atd..) a po pominutí rizika má zase dojít k automatickému zprovoznění?
Nevýhody a výhody tří řešení dálkového ovládání:
Nahazovač AC či DC BONEGA (pro zkratování i odpínání panelů)
umožňuje dálkové přerušování i obnovování provozu výroby z fotovoltaických panelů a tím i automatizaci
neodebírá v nečinnosti de facto žádný proud (jen v okamžiku vypnutí nebo zapnutí DC vypínačů)
na výběr jsou provedení 230V AC nebo 24 až 48V DC (vše případně s kombinací signalizačních kontaktů = diagnostika vypnutí či zapnutí)
vyžaduje zajistit k pokynu zkratování napájení (pro systém odpínání však nepotřebuje napájení)
dokáží spolehlivě ovládat sestavu až 5 kusů vypínačů DC
na výběr jsou tyto typy:
1P automatický AC recloser „nahazovač“ BONEGA 230V AC s 1P či 2P ramenem a dálkovým ovládáním
2P automatický AC recloser „nahazovač“ BONEGA 230V AC s 1P či 2P ramenem, se signalizací a dálkovým ovládáním
1P speciální automatický AC recloser „nahazovač“ BONEGA 230V AC HDO s 1P či 2P ramenem a dálkovým ovládáním
1P automatický DC recloser „nahazovač“ BONEGA DC do 50V s 1P či 2P ramenem a dálkovým ovládáním
umožňuje jen dálkové přerušování provozu (obnova provozu musí být ruční)přivedením napětí DC nebo AC (zahájením napájení) dojde ihned k přerušení obvodu DC vypínače (vypnutí)
neodebírají pro svoji činnost stále elektrickou energii (jen pro pokyn vypnutí DC vypínačů)
na výběr jsou provedení 230V AC nebo 48,24,12V DC (vše případně s kombinací signalizačních kontaktů = diagnostika vypnutí či zapnutí)
k přerušení provozu dojde po napájení spouště (aktivace cívky)
dokáží spolehlivě ovládat sestavu až 6 kusů vypínačů DC
V případě návaznosti na pomocné signalizační kontakty (které mohou být součástí jak napěťových či podpěťových spouští, tak i nahazovačů BONEGA) lze získat na dálku i informaci o přerušení výroby, viz: www.signalizator.cz. Všechny výše uvedené prvky pro vypnutí výroby lze také ovládat i ručně (např. servisní zásah, atd.).
C. Technické a ekonomické výhody a nevýhody obou systémů?
Oba systémy přerušování výroby z fotovoltaických panelů firmy BONEGA jsou srovnávány nejvíce s řadou elektronických řešení jako jsou optimizéry a odpínače. Nejzásadnější odlišení od elektronických řešení:
Oba systémy BONEGA (odpínání i zkratování) jsou díky své jednoduché konstrukci vysoce spolehlivé a mají velmi dlouhou životnost oproti elektronice.
DC vypínače BONEGA jsou bez elektroniky a tím na rozdíl od elektronických řešení nejsou citlivé na přepětí.
Elektronické zařízení jsou umístěné obvykle přímo pod panely což sice snižuje náročnost kabeláže, ale zařízení je tím vystaveno náročným klimatickým podmínkám jako je střídání teplot, voda, atd. (silný vliv na životnost).
V případě oprav či výměn elektronických zařízení to mnohdy představuje VELMI náročné zásahy (rozebrání části panelů, použití vysokozdvižných plošin, omezení práce počasím).
Systém BONEGA je řešen v dobře přístupných rozvaděčích (půdní prostory, technické místnosti, atd.). S výhodou může být také systém kombinován s jištěním DC (na obojí pak stačí jeden rozvaděč).
V poslední době se také ukazuje, že hlodavci bohužel umí poničit vodiče elektronických zařízení. DC vodiče naštěstí zatím ne.
Elektronická zařízení byla primárně určená k monitoringu a následné optimalizaci výkonu panelů při jejich zastínění či poruše. Odpínání tak bylo původně u panelů využíváno jen při menší zátěži (stín, porucha, ..) a ne k vypínání při plném slunečním svitu.
Elektronické odpínače obvykle nepřeruší zcela tok energie (sníží jen napětí).
Vypínač DC je na rozdíl od elektroniky jen klasický mechanický prvek, který je kombinací léta prověřených konstrukcí jističů a vypínačů.
I přes vyšší kabeláž jsou systémy BONEGA cenově výhodnější. V přepočtu vychází pořizovací náklad na jeden fotovoltasický panel v řádu jen několika stovek Kč.
Finančně tedy nejde o žádnou zásadní investici ve srovnání se škodami způsobenými požárem domu.
D. Proč je technicky i ekonomicky výhodné spojit přerušení výroby z panelů s jištěním DC strany?
Jednou ze zásad bezpečnosti provozu FVE je zabezpečení jištění proti přepětí. Největší obavy jsou v tomto směru z „blesků“. Pro FVE jde dnes o ucelený soubor požadavků od držáků, bleskosvodů až po svodiče přepětí. Po letitých zkušenostech se doporučuje při delších vzdálenostech použit DC svodiče a pojistky jak poblíž samotných fotovoltaických panelů, tak další jištění co nejblíž střídači.
U systému BONEGA pro odpínání či zkratování se vyloženě nabízí spojit do jednoho rozvaděče jak jištění (jističe nebo pojistky DC a svodiče), tak i přerušování výroby z panelů. Od místa zkratování nebo odpínání jde ke střídači již sdružené napětí. Je to nejen cenově výhodné, ale především technicky přehledné a bezpečné. Firma BONEGA taková řešení v rozvaděčích nabízí včetně precizní výrobní dokumentace, štítku a to i jménem zákazníka.
E. Jak minimalizovat počty spojů a tím rizika požáru?
Mimo použití značkových zařízení a přístrojů, odpovídajících vodičů, profesionální montáže a důkladné revize či preventivní kontroly jsou vyhodnoceny jako VELMI rizikové spoje. Pro svoji snadnou montáž jsou oblíbené konektory. Bohužel mnohdy kombinací různých výrobců konektorů a i nedůsledností při montáži mohou vznikat velké přechodové odpory až jiskření s důsledkem vzniku vysoké zápalné teploty.
Firma BONEGA na počátku sice zvažovala dodávat kompletní rozvaděče s konektorovými vývody pro rychlejší a snadnější montáž. Nicméně velmi brzy (po negativních informacích z praxe) tuto cestu vyloučila. Drží se zásady: čím méně spojů tím menší riziko pořáru. Při montáži se tak připojují vodiče přímo do umístěných svorek HLAK v rozvaděči. Pro usnadnění práce jsou již v rozvaděčích vysekány nebo vyvrtány otvory. Do těchto otvorů jsou již jako součást dodávky rozvaděčů připraveny průchodky s vysokým krytím.
Navíc přerušování výroby z panelů od firmy BONEGA vychází ze sériového propojovaní více panelů do takzvaných ministringů, což také významně snižuje počet spojů a šetří kabeláž. Již víte, že například v případě 40V lze v sérii propojit při systému zkratování až 5 panelů současně na jeden vypínač DC.
F. Kde je vhodné umístit rozvaděč?
Roli pro umístění sehrává jak ekonomický pohled (délky vodičů), tak typ střechy, jištění DC, přístup, krytí rozvaděče, atd.. Prvním jednoduchým pravidlem může být: co jeden rozvaděč to jeden až dva stringy. Druhým aspektem bude typ střechy. V případě sedlové střechy se rozvaděč umístí obvykle do vhodného, přístupného a bezpečného místa pod střechu. V případě rovných střech do zastíněné části panelů. Další vliv na počet rozvaděčů pro přerušení výroby bude mít vzdálenost od panelů a vzdálenost ke střídači. Ekonomičnost se odvíjí od poměru délky vodičů k počtu vypínačových sestav (rozvaděčů). Důležité při rozhodování je, zda bude součástí odpínání také jištění DC (není to však podmínkou). Volba krytí IP rozvaděče musí být pak s ohledem na jeho umístění.
G. Sortiment odpínačů a zkratovačů
Základem jsou speciální DC vypínače BONEGA s předpokládanou životností více jak 30 let, maximální napětí do 200 V DC, jmenovitý proud 25A DC, minimální četnost vypínání při plné zátěži 20.000 cyklů, záruka 5 let.
Objednací kód
Popis
Základní cena bez DPH
05-1025001 1 PEP 10V-DC
Modulový DC vypínač BONEGA PEP-10V-DC 1P do 25A
195 Kč
05-2025001 1 PEP 10V-DC
Modulový DC vypínač BONEGA PEP-10V-DC 2P do 25A
400 Kč
05-3025001 1 PEP 10V-DC
Modulový DC vypínač BONEGA PEP-10V-DC 3P do 25A
610 Kč
05-4025001 1 PEP 10V-DC
Modulový DC vypínač BONEGA PEP-10V-DC 4P do 25A
820 Kč
05-5025001 1 PEP 10V-DC
Modulový DC vypínač BONEGA PEP-10V-DC 5P do 25A
1.030 Kč
05-6025001 1 PEP 10V-DC
Modulový DC vypínač BONEGA PEP-10V-DC 6P do 25A
1.240 Kč
Pro ukázku uvádíme fotografie kompaktních rozváděčů na přerušení výroby zkratování i s jištěním pomocí pojistkových odpínačů a přepěťovými ochranami, průchodkami, vč. výrobní dokumentace a štítku.
a) sestava 1 x 4P DC vypínač pro jeden string (například při panelech 40V jde o přerušení výroby z 20 panelů = sdružené napětí 800 V).b) sestava 2x 3P DC vypínač pro dva stringy (například při panelech 40V jde o přerušení výroby z 2x 15 panelů = sdružené napětí 600 V).
H. Co dalšího firma BONEGA pro fotovoltaiku nabízí:
Inovované automatické přepínače dvou zdrojů (sítí) až do 2x 63A. Jedna ze základních funkcí je ta, že po výpadku prioritní sítě automaticky přepne na záložní síť. Po náběhu hlavní sítě zase automaticky vypne záložní síť a sepne provoz přes hlavní síť. V případě výpadku obou sítí dojde k obnovení té, která „naběhla“ jako první. Po obnově obou nastává řízení podle priorit. Součástí přepínače jsou zákazníky volitelné jističe od 1 do 63 A pro obě sítě.
Automatické přepínače pro dva spotřebiče až do 2x 63A a to nejen pro fotovoltaiku
Nahazovače jističů typ HDO. Reagují na pokyny z HDO záměrně se zpožděním (vypínání za 4,5 sec a zapínání za 10 sec), čímž eliminují zbytečné proudové „nárazy“.
Speciální rozvaděče AC pro fotovoltaiku bez silových stykačů. Stykače jsou nahrazeny speciálními nahazovači (typ HDO), které musí vypnout jistič, i když již mají přerušený přívod.
Typové rozvaděče AC a DC (více jak 60 typů).
Hybridní přepínače dvou sítí. Automaticky upřednostňují jen jednu prioritní síť.
Ruční bezpečnostní přepínače sítí. V případě výpadku obou sítí se oba jističe dostanou do stavu vypnuto. Uživatel pak musí sám rozhodnout, kterou ze sítí po výpadku zprovozní.
Spolehlivé, bezdrátové dálkové ovládání pokynů zapni/vypni na VELMI dlouhé vzdálenosti (BSP1).Jde o dvojici jednomodulových zařízení s montáží na DIN lištu. Slouží pro bezdrátový radiový přenos stavu kontaktu vypnuto nebo zapnuto na velké vzdálenosti. Zvládá i 500m ve volném prostředí, navíc s možností dalších prodloužení. Díky důkladně šifrovanému, obousměrně potvrzovanému přenosu, jde o bezpečný a velmi spolehlivý způsob spojení a řízení. Obě zařízení pracují do kříže. Změna vstupu jednoho zařízení vyvolá okamžitou adekvátní změnu stavu výstupu druhého zařízení. Pokud k žádné změně stavu vstupu nedochází, probíhá pro jistotu synchronizace a to preventivně v 1 minutových periodách.Umí předávání pokynů jak jen jednosměrně „TAM“, tak také obousměrně „TAM i ZPĚT“.Pro případy, kdy je dosah jedné dvojice nedostatečný, tak je možné vytvářet „nekonečné“ sestavy na prodloužení dosahu. Bezdrátově dojde k přenesení pokynu mezi Zařízením #1 a #2. Drátově dojde k přenesení pokynu mezi Zařízení #2 a #3 a bezdrátově pokračuje přenesení pokynu mezi Zařízením #3 a #4, atd
Cenově výhodné přístroje BONEGA s 3 letou zárukou:
Uživatelsky velmi jednoduché signalizátory AC, DC určené především pro diagnostiku obvodů, sledování teploty či dálkové ovládání spotřebičů (www.signalizator.cz)
05.03.2025Tříletý PPA kontrakt na dodávku bezemisní elektřiny se zárukami původu v objemu 4,4 GWh ročně p...
Komentáře k článku (1)
Ano to je vse hezke a funkcni v klidnem stavu, ale pri požáru může dojit k mechanickemu poskozeni kabelaže či DC zkratovače, tim k rozojeni zkratovaneho obvodu a tim opét v DC napětí v přerusenem obvodu. Coz ohrozuje jak hasice tak treba i obsluhu ci pomocniky pri likvidaci skod.
Jak tedy zajistite trvale zastaveni výroby elektricke energie v panelech a ochranite hasiče?
Děkuji za odpověď.
Ano to je vse hezke a funkcni v klidnem stavu, ale pri požáru může dojit k mechanickemu poskozeni kabelaže či DC zkratovače, tim k rozojeni zkratovaneho obvodu a tim opét v DC napětí v přerusenem obvodu. Coz ohrozuje jak hasice tak treba i obsluhu ci pomocniky pri likvidaci skod.
Jak tedy zajistite trvale zastaveni výroby elektricke energie v panelech a ochranite hasiče?
Děkuji za odpověď.