Projekt instalacji fotowoltaicznej – co powinien zawierać?

Sposób wykonania instalacji fotowoltaicznej ma ogromne znaczenie dla jej poprawnego funkcjonowania. Na etapie sporządzania projektu należy uwzględnić moc instalacji, zabezpieczenia odgromowe czy odpowiedni montaż do połaci dachowej. Prawidłowe zaplanowanie inwestycji pozwoli osiągnąć dużą wydajność instalacji, co zaowocuje w przyszłości znacznymi oszczędnościami. Dlatego w poniższym artykule podpowiadam, co powinien zawierać projekt instalacji fotowoltaicznej oraz na jakie kwestie warto zwrócić uwagę.

Moc instalacji fotowoltaicznej                     

Jeśli decydujemy się na montaż instalacji fotowoltaicznej, w pierwszej kolejności należy wziąć pod uwagę powierzchnię dachu, na której będą montowane zestawy paneli fotowoltaicznych. W zależności od jego wielkości, usytuowania względem południa oraz kąta nachylenia – moc instalacji fotowoltaicznej, a tym samym uzysk wyprodukowanej energii może być zróżnicowany. Projektant branżowy analizując więźbę dachową oraz jego pokrycie powinien zaproponować taką moc instalacji, która pokryje możliwie całkowite zapotrzebowanie gospodarstwa domowego na energię eklektyczną.

Zdarzają się przypadki, że ekspozycja dachu nie będzie korzystna dla montażu paneli fotowoltaicznej, np. dach na wschód i zachód – wówczas taka instalacja powinna być przewymiarowana, aby wyprodukowała podobną ilość energii elektrycznej, co instalacja wykonana na połaci południowej.   

Dobry projekt instalacji fotowoltaicznej, czyli jaki?

Projekt instalacji fotowoltaicznej powinien być wykonany w oparciu o rzut dachu oraz więźby dachowej, jeśli mamy do czynienia z budynkiem projektowanym – taką dokumentację architektoniczno-budowlaną otrzymamy od architekta obiektu. Jeśli mamy natomiast do czynienia z budynkiem istniejącym, konieczna będzie wcześniejsza wizja lokalna wraz z inwentaryzacją dachu – wraz z oknami, lukarnami, kominami oraz wszelkimi elementami, które mogą mieć wpływ na zacienienie projektowanych paneli fotowoltaicznych (np. wywiewki kanalizacyjne, antena satelitarna).

Schemat instalacji fotowoltaicznej

Rozłożenie modułów na dachu projektowanego budynku

Rys. 1. Rozłożenie modułów na dachu projektowanego budynku

Wiele projektów instalacji fotowoltaicznej wyposażonych jest w wizualizacje obrazujące posadowienie paneli na dachach budynków. Graficzne rysowanie paneli jest szczególnie pomocne w przypadkach, gdzie mamy do czynienia ze skomplikowanym układem połaci dachowej lub potrzebujemy wykonać analizę zacienienia – na przykład, gdy na działce znajdują się drzewa. Lekkie zacienienie jednego z połączonych ze sobą szeregowo modułów skutkuje obniżeniem natężenia prądu w panelu. Takie zjawisko powoduje spadek wydajności wszystkich elementów łańcucha, co prowadzi do spadku mocy całej instalacji.

Dlatego producenci inwerterów solarnych wprowadzają rozwiązania, które mają służyć zmniejszeniu strat do minimum w momencie wystąpienia zacienienia. Jednak, by zachować pełną moc naszej instalacji, należy zaprojektować ją tak, by prawdopodobieństwo wystąpienia zacienienia ograniczyć do zera.

Wizualizacja instalacji fotowoltaicznej

Rys. 2. Wizualizacja instalacji fotowoltaicznej

Wizualizacja rozmieszczenia i analiza zacienienia modułów

Rys 3. Wizualizacja rozmieszczenia i analiza zacienienia modułów

Zabezpieczenie instalacji fotowoltaicznej

Panele fotowoltaiczne ze względu na swoją konstrukcję i usytuowanie są poważnie narażone na przepięcia powstałe wskutek bezpośredniego uderzenia pioruna, jak też i na uszkodzenia w wyniku indukowanych przepięć spowodowanych przez pobliskie wylądowania atmosferyczne.

W celu ochronny inwerterów solarnych oraz modułów fotowoltaicznych   oraz uniknięcia kosztów napraw i przestojów, w opracowaniu projektowym powinien być uwzględniony dobór ograniczników przepięć. Znajdują one zastosowanie zarówno w obiektach wyposażonych w instalację odgromową, jak i funkcjonujących bez takich instalacji.

Ważną kwestią jest miejsce usytuowania ogranicznika przepięć, powinien się on znajdować w pobliżu chronionego urządzenia. Jeśli długość przewodu między modułami fotowoltaicznymi a inwerterem solarnym DC/AC nie przekracza 10 metrów, to wystarczy zainstalować pojedynczy ogranicznik przepięć na każdym łańcuchu fotowoltaicznym jak najbliżej urządzenia, które ma niższą wytrzymałość na przepięcia (zwykłe jest to inwerter DC/AC zawierający dużo elektroniki).

Jeśli długość okablowania przekracza w linii prostej 10 metrów – przy modułach PV projektant branżowy powinien uwzględnić montaż jednego ogranicznika typu 1+2 lub 2 oraz drugi ogranicznik w pobliżu falownika. 

Montaż paneli fotowoltaicznych

Ważną kwestią projektu instalacji fotowoltaicznej jest sposób montażu paneli dachowych oraz podzespołów instalacyjnych. Najlepiej, jeżeli panele fotowoltaiczne będą montowane w kierunku południowym, z nachyleniem 30-40 st. Przy dachach skośnych nie mamy możliwości ustawienia paneli pod kątem innym, niż pozwala nam na to dach - raczej unika się budowania dodatkowych konstrukcji wsporczych.

Jeśli mamy natomiast do czynienia z dachem o zróżnicowanym nachyleniu, aby zapewnić równomierny uzysk energii elektrycznej potrzebne będzie zastosowanie optymizerów mocy. Przy zastosowaniu optymizerów inwerter nie śledzi punktu mocy maksymalnej (tzw. mppt) dla całego ciągu paneli, robią to za niego optymizery. Dzięki temu każdy z paneli jest rozpatrywany indywidualnie i nadmierne nasłonecznienie jednego z modułów nie wpływa negatywnie na pracę pozostałych. Optymizery są również wskazane, gdy panele fotowoltaiczne będą zamontowane na różnych stronach świata, co powoduje różne ich nasłonecznienie w zależności od pory dnia.

Montaż paneli fotowoltaicznych

Zdj. 4. Montaż paneli fotowoltaicznych – mocowanie do blachodachówki

W zależności od wykończenia konstrukcji dachowej stosuje się odmienne systemy mocowań. Do montażu na połaciach dachowych krytych dachówką ceramiczną stosuje się specjalnie przeznaczone do tego zestawy. Są to haki mocujące i śruby ze stali kwasoodpornej – haki dodatkowo są szlifowane w celu lepszego ułożenia profili aluminiowych. W dalszej kolejności haki łączone są z profilami za pomocą śrub i przeprowadzone zostają przewody elektryczne do inwertera. W przypadku połaci dachowej wykonanej z blachodachówki, mocowanie do krokwi odbywa się za pomocą szpilek. Należy tutaj zwrócić uwagę na uszczelnienie przejść śrub przez blachę.

Błędy montażowe mogą być przyczyną korozji czy przecieków w połaci dachowej. Takie połączenia warto zabezpieczyć pokładami gumowymi oraz uszczelnić masą bitumiczną. Na blachach trapezowych montaż paneli fotowoltaicznych odbywa się bezpośrednio do pokrycia, poprzez zamocowanie profili aluminiowych do góry trapezu.

W projekcie instalacji fotowoltaicznej powinno się znaleźć dodatkowe zestawienie materiałów potrzebne do wykonania instalacji oraz wytyczne w zakresie wykonawstwa, zachowania bezpieczeństwa i zasad higieny pracy.