Kable do instalacji fotowoltaicznych (PV) w ofercie firmy Technokabel SA

Pozyskiwanie energii elektrycznej z naturalnych odnawialnych źródeł energii (OZE) stanowi już trwałą tendencję w energetyce. Szczególnie popularne stały się mikroelektrownie fotowoltaiczne – odkąd ogniwa fotowoltaiczne doczekały się realizacji technicznej umożliwiającej ich sprawność na poziomie powyżej 13%.

Posłuchaj
00:00

Typowe pojedyncze ogniwo fotowoltaiczne generuje przy optymalnym nasłonecznieniu do 6 W mocy. Ogniwa łączy się ze sobą w trwałą konstrukcję panelową, wytwarzającą np. 200 W mocy. Tak przygotowane moduły fotowoltaiczne są gotowe do montażu na obiekcie budowlanym lub specjalnej konstrukcji naziemnej i stanowią podstawę instalacji fotowoltaicznej (PV). Są też określane jako generator PV lub panele PV. Liczba paneli może być bardzo różna – od pojedynczych sztuk do kilkuset, montowanych na farmach fotowoltaicznych.

Typowa struktura instalacji fotowoltaicznej

Nasłonecznienie jest zmienne zarówno w cyklu dobowym, jak i rocznym, dlatego produkcja energii w panelach PV nie odbywa się równomiernie. Moduły PV wytwarzają prąd stały (DC). Istnieje więc możliwość magazynowania energii wytwarzanej w instalacji PV w akumulatorach podłączonych do instalacji – taki system określa się jako off-grid [patrz ramka Źródła, ³].

Drugi system, on-grid, polega na przekazywaniu nadmiarowej energii do zewnętrznej energetycznej sieci publicznej po uprzednim przetworzeniu prądu DC na prąd zmienny AC o częstotliwości sieciowej i odbiorze energii od dystrybutora na warunkach zgodnych z obowiązującymi regulacjami (obecnie 80%).

Główne elementy instalacji PV

Elementy składowe instalacji fotowoltaicznej, łączone kablami solarnymi, to:

  • moduły fotowoltaiczne (panele) – ich liczbę określa konkretny projekt mikroelektrowni;
  • inwerter (falownik) – przekształca stały prąd DC na prąd przemienny AC o częstotliwości 50 Hz i napięciu 230 V, nadający się do zastosowania w domowych odbiornikach energii elektrycznej lub do przesłania do publicznej sieci NN (systemy on-grid);
  • akumulatory do gromadzenia energii z paneli, niewykorzystanej aktualnie przez domowe odbiorniki (systemy off-grid).
 
Rys. 1. Uproszczone schematy instalacji fotowoltaicznych (PV) off-grid (z lewej) oraz on-grid [7]

Terminologia i zastosowanie

W literaturze technicznej spotyka się kilka różnych określeń dla kabli stosowanych w instalacjach PV: „kabel solarny”, „kabel fotowoltaiczny”, „przewód solarny” czy „przewody fotowoltaiczne”. Wszystkie oznaczają to samo, czyli okablowanie wykorzystywane do połączeń w instalacjach PV wytwarzających energię elektryczną.

W instalacji PV występują obwody prądu stałego DC oraz prądu zmiennego AC. Wymagania dla kabli stosowanych w instalacjach solarnych opisano w normie europejskiej PN-EN 50618:2015-03 „Kable i przewody do systemów fotowoltaicznych”, zaś cała instalacja PV jest wykonywana wg krajowych zaleceń N-SEP-E-004 „Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie i budowa”. Te dwa dokumenty opisują w szczegółach wymagania stawiane jednożyłowym kablom solarnym, przewodom zasilającym oraz innym kablom stosowanym we współczesnej fotowoltaice.

Znamionowe napięcie pracy dla kabli DC wynosi 1,5 kV, zarówno między żyłami, jak i między żyłami i ziemią. Maksymalne dopuszczalne napięcie robocze DC systemów, z którymi współpracują kable solarne, nie może przekraczać 1,8 kV.

Jeśli kable te będą zastosowane w obwodach AC, to napięcie znamionowe AC określonych kabli wynosi 1/1 kV (U0/U). Napięcie znamionowe w systemie prądu przemiennego jest wyrażone przez kombinację dwóch wartości Uo/U, wyrażonych w kilowoltach, gdzie:

  • Uo to wartość między dowolnym izolowanym przewodem a ziemią,
  • U to wartość między dowolnymi dwiema fazami.

Ogólna charakterystyka kabli fotowoltaicznych

Kable fotowoltaiczne są giętkie. Posiadają żyłę wielodrutową o klasie giętkości 5 lub 6. Druty żył są ocynowane, co zapobiega ich utlenianiu się i daje pewność połączeń w czasie eksploatacji. Izolacja i powłoka zazwyczaj wykonywane są z usieciowanego materiału bezhalogenowego lub termoplastycznego elastomeru. Barwa powłoki jest standardowo czarna, ale mogą być stosowane też inne kolory (zazwyczaj czerwony i niebieski).

Kable solarne są odporne na wszelkie narażenia środowiskowe jak wysokie i niskie temperatury oraz promieniowanie UV, gdyż są narażone na oddziaływanie niesprzyjających warunków atmosferycznych (deszcz, śnieg, grad, upały) a także długotrwałą ekspozycję słoneczną, więc muszą być odporne na wszelkie czynniki środowiskowe, takie jak wysokie i niskie temperatury oraz promieniowanie UV. Producenci kabli fotowoltaicznych przystosowują je do układania zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz obiektów budowlanych, w tym także na ziemi – mogą być również prowadzone w instalacji podziemnej. Odpowiednia giętkość i wytrzymałość mechaniczna kabli zapewnia możliwość instalacji poziomych i pionowych.

Charakteryzując kable fotowoltaiczne, nie można pominąć ich odporności ogniowej. Pożary instalacji fotowoltaicznych nie są zbyt częste, ale się zdarzają – niektóre źródła podają, że w Polsce dochodzi do 700 takich zdarzeń rocznie [²]. Abstrahując od przyczyn powstawania pożaru, które mogą być bardzo różne, kable solarne nie mogą przyczyniać się do rozprzestrzeniania płomienia – gdy zaś dojdzie do zapalenia się kabla, produkty spalania nie mogą być toksyczne, a emisja dymów powinna być niewielka.

Kompatybilność elektromagnetyczna instalacji PV

Inwertery zawierają aktywne elementy elektroniczne i jako takie podlegają przepisom europejskiej dyrektywy EMC (2014/30/UE Dyrektywa Kompatybilności Elektromagnetycznej EMC), określającej dopuszczalne poziomy zakłóceń elektromagnetycznych.

Falowniki (inwertery) – czyli urządzenia przetwarzające prąd stały na zmienny – zakłócają czasem pracę czułych urządzeń elektronicznych. W krajach gdzie instalacje PV działają od dawna, zaobserwowano, że instalacje te zakłócają komunikację między służbami ratunkowymi, takimi jak policja i straż pożarna [8]. Dla zachowania niskiego poziomu zakłóceń w układach PV bezpośrednie połączenia z inwerterem na wyjściu AC powinny być realizowane kablami ekranowanymi, zapewniającymi odpowiednią tłumienność ekranowania harmonicznego prądu przemiennego i sygnałów radiowych.

Kable PV produkowane przez Technokabel SA

Obwody DC – kable prądu stałego

Do łączenia ze sobą modułów fotowoltaicznych oraz do przyłączania modułów do falownika bezpośrednio, czy też poprzez urządzenia sterujące, firma Technokabel SA rekomenduje giętki przewód solarny o nazwie handlowej SOLARTECH-4 z żyłami linkowymi z miękkich ocynowanych drutów miedzianych o przekroju 4 i 6 mm².

 
Rys. 2. Karta szczegółowej charakterystyki technicznej przewodu SOLARTECH-4

Ten sam przewód może być też stosowany do połączeń modułów fotowoltaicznych z magazynami energii (akumulatorami). W Polsce instalacje PV off-grid nie są jeszcze popularne ze względu na duże koszty obecnie dostępnych magazynów energii.

Na rysunku 2 zamieszczono kartę szczegółowej charakterystyki technicznej przewodów SOLARTECH-4.

Na rysunkach 3a i 3b zamieszczono kartę szczegółowej charakterystyki technicznej ww. kabli falownikowych. Z kolei na rysunku 4 pokazano przykładowe charakterystyki tłumienności ekranowania tych kabli w zakresie niskich i wysokich częstotliwości, w oparciu na pomiarach wykonanych w Laboratorium Badań EMC Instytutu Łączności we Wrocławiu [4]. Z uwagi na specjalne zaprojektowanie i wykonanie ekranu kable charakteryzują się bardzo wysoką tłumiennością ekranowania i nie powodują zakłóceń elektromagnetycznych.

 
Rys. 3a. Karta szczegółowej charakterystyki technicznej kabli falownikowych
 
Rys. 3b. Karta szczegółowej charakterystyki technicznej kabli falownikowych – ciąg dalszy

Jeśli projekt instalacji PV nie zakłada ochrony elektromagnetycznej (dotyczy to w szczególności małych instalacji montowanych w obszarach rzadko zabudowanych), wówczas do połączeń między falownikiem i rozdzielnią można zastosować kable giętkie bezhalogenowe HSLH-JB 0,6/1 kV lub o izolacji polwinitowej YSLY-JB 0,6/1 kV [6].

 
Rys. 4. Tłumienność ekranowania kabla do falowników produkowanego przez Technokabel SA

Obwody AC – kable prądu przemiennego: przyłączeniowe

Przydomowa instalacja PV kończy się zazwyczaj rozdzielnią elektryczną, połączoną z licznikami energii i przyłączem zewnętrznym. W tych obwodach stosujemy typowe kable elektroenergetyczne na napięcie 0,6/1 kV o żyłach jednodrutowych YKXSżo 0,6/1 kV lub YKYżo 0,6/1 kV. Jeśli projekt przewiduje kable giętkie, mogą być zastosowane kable z żyłami linkowymi z grupy YSLY-JB 0,6/1 kV, a gdy wymagana jest wyższa odporność ogniowa – kable HSLH-JB 0,6/1 kV [6].

Zakończenie

Przedstawiliśmy kompleksową ofertę przewodów i kabli do instalacji fotowoltaicznych produkowanych przez Technokabel SA. Uwzględniamy w niej zarówno małe przydomowe instalacje PV, jak i duże jednostki, tworzone w oparciu na rozbudowanych siłowniach fotowoltaicznych, które są w Polsce na etapie wczesnego rozwoju. Zważywszy, że w całym kraju intensywność nasłonecznienia wystarczy do pokrycia całkowitych potrzeb energetycznych w 60%, a latem nawet w 100%, rozwój dużych elektrowni fotowoltaicznych będzie coraz bardziej widoczny.

Przeliczniki wskazują na to, że w naszych warunkach klimatycznych 1 m² paneli może dostarczyć rocznie tyle energii, ile uzyskujemy z 70‒100 kg węgla kamiennego: ok. 300‒500 kWh. Jest to wielkość nie do przecenienia, jeśli chodzi o wpływ na środowisko naturalne [¹].

Źródła

1. https://www.wodr.poznan.pl/baza-informacyjna
2. http://www.solidarnosc.gorzow.enea.pl/wiadomosci/2735/ciemne_strony_energii_ze_slonca_plonace_instalacje_zbyt_wysokie_napiecie_w_sieci.html
3. http://fotowoltaika.sanok.pl/moduly-fotowoltaiczne
4. Praca IŁ Wrocław (221/21400456/047/16), Sprawozdanie z badań: Pomiary tłumienności ekranowania kabli energetycznych
5. PN-EN55011 Urządzenia przemysłowe, naukowe i medyczne – Charakterystyki zaburzeń o częstotliwości radiowej – Poziomy dopuszczalne i metody pomiaru
6. Katalog kabli: https://www.technokabel.com.pl/
7. Mariusz Sarniak, Fotowoltaika w układach zasilania budynków, Politechnika Warszawska, Filia w Płocku
8. https://www.gramwzielone.pl/energia-sloneczna/105598/fotowoltaika-zakloca-lacznosc-na-celowniku-solaredge

 

Helena Anuszewska

Technokabel S.A.
www.technokabel.com.pl
sprzedaz@technokabel.com.pl

Powiązane treści
Komponenty i rozwiązania dla energetyki odnawialnej
Zobacz więcej w kategorii: Prezentacje firmowe
Zasilanie, aparatura nn
UPS NETLINE RT – dla sieci, serwerów i automatyki przemysłowej
Silniki i napędy
Serwohydrauliczny napęd Bosch Rexroth zwiększa sprawność energetyczną pras do głębokiego tłoczenia
Obudowy, złącza, komponenty
277 powodów, by wybrać przyszłość bez smarowania. NOWOŚCI igus na 2025 rok
PLC, HMI, Oprogramowanie
Bosch Rexroth oferuje usługę FOTA - aktualizowanie sterowników – także pochodzących od innych producentów
Pomiary
PL Flush – precyzyjny czujnik ciśnienia do aplikacji z ograniczoną przestrzenią montażową
Pomiary
Ekran dotykowy, wyjście HDMI, mała masa, kompaktowe wymiary - nowe oscyloskopy Voltcraft z serii DOV
Zobacz więcej z tagiem: Zasilanie, aparatura nn
Prezentacje firmowe
UPS NETLINE RT – dla sieci, serwerów i automatyki przemysłowej
Gospodarka
Enea buduje magazyn energii
Gospodarka
Ruszyła pierwsza w Polsce biogazownia E.ON

Poradnik doboru rozwiązań drukujących - drukarki mobilne, stacjonarne i przemysłowe

Jak dobrać drukarkę do zastosowań w logistyce, przemyśle czy handlu? Na co zwrócić uwagę, jeżeli chodzi o cechy i funkcje urządzenia? Jak zapewnić wysoką niezawodność pracy oraz trwałość systemu drukującego? A co z oprogramowaniem? W artykule odpowiadamy na powyższe pytania, przedstawiając przykłady nowoczesnych urządzeń drukujących, które z powodzeniem sprawdzają się w wymienionych zastosowaniach.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów