burza-fotowoltaika-panele-sloneczne-pioruny

Burza z piorunami. Czy to groźne dla fotowoltaiki?

Pioruny (wyładowania atmosferyczne) to jedne ze zjawisk, które wzbudzają w ludziach fascynację, ale przede wszystkim obawy o swoje życie i mienie. Bezpośrednie lub bliskie (kilkadziesiąt do kilkuset metrów) uderzenia pioruna powoduje ogromne szkody. Często przypadek, ale przede wszystkim roztropność i zapobiegliwość może uchronić nas od uszczerbku na zdrowiu i majątku.

Musimy zdawać sobie sprawę, że skutki bezpośredniego wyładowania atmosferycznego w budynek są bardzo dotkliwe. Chodzi tu najczęściej o pożar, który jest następstwem wyzwolenia ogromnej ilości ciepła podczas przepływu udaru pioruna, ale także zniszczenie wszelkich urządzeń elektrycznych i elektronicznych ze względu na pojawienie się dużego impulsu elektromagnetycznego i tym samym zaindukowanie się na wszystkich elementach przewodzących bardzo dużych napięć i prądów.

Skutki szkodliwej energii pioruna możemy częściowo złagodzić, jeżeli na budynku jest instalacja odgromowa (piorunochron). Niestety piorunochron nie chroni sprzętu i urządzeń przed pojawianiem się przepięć. Z jakimi wielkościami mamy do czynienia podczas uderzenia piorunu? Napięcie, jakie może się pojawić między miejscem wyładowania np. dachem budynku, a powierzchnią ziemi to nawet kilkadziesiąt milionów woltów, a przepływający prąd osiągać natężenie nawet 100 000 amperów. Na szczęście prawdopodobieństwo uderzenia piorunu bezpośrednio w budynek jest stosunkowo niewielkie i dlatego większość domów jednorodzinnych nie jest wyposażona w zewnętrzną instalację odgromową (regulują tę kwestie odpowiednie normy budowlane).

Znacznie większe prawdopodobieństwo jest takie, że udar piorunu nastąpi w pobliskie drzewa, linie lub stacje wysokiego napięcia, wysokie budowle itp. Dla instalacji elektrycznej i urządzeń elektronicznych groźne są uderzenia piorunu, powodujące fale przepięciowe, nawet w odległości do 1,5 kilometra. Istotne ograniczenie ryzyka uszkodzeń zapewniają wtedy ochronniki przepięć (odgromniki), w które każdy budynek powinien być wyposażony. W tym miejscu należy przypomnieć, że domowa instalacja fotowoltaiczna (on-grid) jest przyłączona do instalacji zasilania elektrycznego budynku, stanowi jej integralną część i podlega tym samym wspólnym zasadom zabezpieczeń przeciwprzepięciowych. Ochronniki przepięć są umieszczone na tablicy głównej budynku albo w oddzielnych skrzynkach elektrycznych. Zasadą jest, aby zabezpieczały przed przepięciem przewody zasilające budynek ( L1, L2, L3 – tzw. fazowe) oraz przewód N-neutralny.

W przypadku systemu fotowoltaicznego, ochronniki zabezpieczają przewody napięcia stałego biegnące od modułów do falownika (obwód DC) oraz przewody napięcia przemiennego od falownika do naszego przyłącza tablicy (sieci) elektrycznej. Jeżeli długość, któregoś z wyżej wymienionych przewodów (kabli) jest dłuższa niż 10 metrów powinny być zainstalowane następne, dodatkowe ochronniki.

Na czym polega zasada działania ochronników? Te najczęściej, powszechnie stosowane to iskierniki lub warystory, półprzewodniki, które przewodzą po przyłożeniu do nich odpowiednio dużego napięcia. W przypadku ochronników, po pojawieniu się przepięcia na przewodzie uaktywniają się (zmniejszają swoją rezystancje do zera) i zwierają zabezpieczany przewód do ziemi. W ten sposób tłumią (rozładowują) niebezpieczne napięcie, nie pozwalając mu na pojawienie się w dalszych częściach instalacji np. na gniazdach zasilających urządzenia domowe lub w przypadku fotowoltaiki, na wejściach falownika lub na modułach.

Jak wynika z powyższego opisu, aby podczas przepięcia ochronnik zadziałał, na jego zaciski, oprócz zabezpieczanego przewodu musi być przyłączony przewód z potencjałem ziemi. Funkcję tę pełni uziemiony przewód ochronny PE (żółto-zielony), który z kolei przyłączony jest do uziomu budynku (fundamentowy, otokowy lub szpilkowy). Zaleca się łączyć ze sobą konstrukcję wsporczą fotowoltaiki (profile i ramy modułów) i je również przyłączać do wspólnego uziomu. Brak dostępnego, uziemionego punktu (musi być o niskiej rezystancji w stosunku do ziemi, która powinna być potwierdzona pomiarami) nie daje możliwości zastosowania ochronników i w sumie pozbawia nas możliwości zabezpieczenia całości domowego sprzętu elektrycznego i elektronicznego przed skutkami wyładowań atmosferycznych.

W przypadku użytkowania instalacji fotowoltaicznej, jej zgodna z normami elektrycznymi ochrona przed uszkodzeniem nabiera szczególnego znaczenia ze względu na stosunkowo większą wartość tych urządzeń (moduły, falownik) oraz w wypełnieniu wymogów gwaranta i ubezpieczyciela.