Czy i jeśli tak, to dlaczego instalacja fotowoltaiczna wymaga uziemienia?
Instalacje fotowoltaiczne cieszą się niesłabnącą popularnością. Choć w ostatnich latach pojawiło się wiele publikacji na temat systemów PV, to wciąż stosunkowo niewiele wiadomo na temat uziemienia fotowoltaiki. Czy uziemienie instalacji jest niezbędne? Jeśli tak, to o czym należy pamiętać podczas jego wykonywania?
Czemu służy zabezpieczenie systemu do produkcji prądu z energii słonecznej? W poniższym artykule znajdziesz odpowiedzi na wszystkie pytania oraz te najczęściej zadawane w kontekście uziemieniem fotowoltaiki!
Fotowoltaika - uziemienie. Na czym polega?
Panele fotowoltaiczne (instalacje PV) pozwalają na produkowanie niemal darmowego prądu ze słońca, a tym samym zaoszczędzić na rachunkach za energię elektryczną. Zanim jednak zaczniemy czerpać zyski z systemu fotowoltaicznego, musimy ponieść spore wydatki. Chodzi zarówno o zakup poszczególnych elementów instalacji PV, jak również ich właściwy montaż w odpowiednim miejscu. Nie bez znaczenia jest również uziemienie fotowoltaiki - to, choć często lekceważone, odgrywa kluczową rolę w niezawodnej i bezpiecznej pracy systemu fotowoltaicznego.
Nowoczesne instalacje fotowoltaiczne to systemy pozyskiwania energii elektrycznej z promieni słonecznych, cechujące się wysokim poziomem bezpieczeństwa. Pomimo zastosowanych technologii instalacje PV borykają się z podobnymi problemami, jak i inne instalacje elektryczne czy energetyczne. Największe wyzwanie stanowią wyładowania atmosferyczne, które mogą zniszczyć sieć PV. Zapobiec temu może wykonanie uziemienia fotowoltaiki.
Na czym polega uziemienie fotowoltaiki?
Jak wskazuje sama nazwa, uziemienie fotowoltaiki polega na odprowadzeniu ładunków elektrycznych do ziemi, czyli do gruntu, który posiada zerowe napięcie (tak zwany zerowy potencjał). Połączenie to ma charakter wyrównawczy potencjałów modułu fotowoltaicznego i konstrukcji montażowych. Trzeba przy tym pamiętać, że uziemienie instalacji PV powinno obejmować wszystkie jej elementy, w tym również konstrukcje wsporcze wykonane z metalu.
Decydując się na montaż instalacji fotowoltaicznej, pod uwagę powinniśmy wziąć nie tylko jej skuteczność i wydajną pracę, ale również ‒ a może przede wszystkim ‒ bezpieczeństwo. Odpowiedni dobór zabezpieczeń pozwoli właścicielowi instalacji PV spać spokojnie i cieszyć się wieloletnią trwałością całego systemu - niezależnie od warunków atmosferycznych.
Czy instalacja fotowoltaiczna wymaga uziemienia?
W polskim prawie nie znajdziemy żadnych jednoznacznych zapisów, które nakładałyby na posiadaczy instalacji fotowoltaicznych obowiązek wykonania ich uziemienia. Właściciel systemu PV ma zatem pełne prawo do podjęcia decyzji w kwestii zainstalowania uziemienia. Pamiętajmy jednak, że zawsze wtedy, kiedy mamy do czynienia z elektrycznością, konieczna jest szczególna dbałość o bezpieczeństwo. W przypadku instalacji fotowoltaicznej nie jest inaczej. Systemy PV produkujące energię elektryczną ze słońca wymagają bowiem zastosowaniu różnego rodzaju zabezpieczeń. Jednym z nich jest uziemienie fotowoltaiki, będące przedmiotem poniższego poradnika.
Jak już wspomnieliśmy, choć instalacja PV sama w sobie jest bezpieczna, to wszystkie, nawet najbezpieczniejsze systemy powiązane z prądem są zawodne, co wiąże się z zagrożeniem zdrowia lub życia użytkowników budynku z instalacją fotowoltaiczną. Prawidłowe uziemienie paneli fotowoltaicznych jest w stanie zagwarantować niezawodną pracę systemu na przestrzeni wielu lat. Warto przy tym zaznaczyć, że średnia żywotność instalacji PV szacowana jest na aż 25 lat. Z tego powodu fachowcy zajmujący się montażem paneli fotowoltaicznych zalecają wykonanie uziemienia wszystkim posiadaczom systemów produkujących energię elektryczną ze słońca.
Uziemienie fotowoltaiki może być poza wymagane przez ubezpieczyciela. Brak uziemienia wiąże się z wyższą składką polisy, a niekiedy nawet z odmową objęcia instalacji ochroną ubezpieczeniową.
Uziemienie fotowoltaiki - czemu służy?
Instalacja fotowoltaiczna produkuje prąd, w związku z czym konieczne jest przy jej montażu zastosowanie różnych zabezpieczeń. Poszczególne elementy systemu PV łączy się ze sobą tak, aby ograniczyć ryzyko występowania przepięć i zapobiegać porażeniu prądem. Niezbędne jest przy tym wykonanie uziemienia fotowoltaiki, które ma na celu chronić samą instalację, jak również jej użytkowników. Uziemienie pozwala zminimalizować ryzyko występowania zwarć, których bezpośrednim skutkiem mógłby być pożar.
Należy bowiem mieć świadomość, że wyładowania elektryczne na skutek uderzenia pioruna dostarczają do instalacji fotowoltaicznej sporą nadwyżkę energii. W takiej sytuacji może dojść do przeciążenia sieci i przepalenia kabli.
Uszkodzeniu mogą ulec również sprzęty domowe. Co więcej, kontakt z przerwanym obwodem modułu fotowoltaicznego oznacza wysokie ryzyko porażenia prądem. Z tego powodu zalecany jest montaż uziemienia fotowoltaiki wraz z siecią odpowiednich zabezpieczeń. Uziemienie sprowadza nadmiarowy ładunek do ziemi, minimalizując tym samym ryzyko niebezpiecznych zdarzeń.
Ryzyko uderzenia w dom jednorodzinny jest stosunkowo niewielkie. Z tego powodu wiele osób rozważających inwestycję w fotowoltaikę zastanawia się nad koniecznością uziemienia systemu. Pamiętajmy jednak, że szkody wywołane uderzeniem pioruna mogą być bardzo kosztowne. Chodzi zarówno o wyładowania bezpośrednio w budynek, jak i w jego pobliżu ‒ kilkadziesiąt lub nawet kilkaset metrów od domu. Z tego powodu wszystkie instalacje on-grid, które są podłączone do instalacji elektrycznej budynku i sieci elektroenergetycznej, powinno się zabezpieczyć zgodnie z zasadami dotyczącymi instalacji przeciwprzepięciowych.
Podsumowując, uziemienie fotowoltaiki służy:
- ochronie budynku i jego mieszkańców przed pożarem,
- zabezpieczeniu przed przepięciami i uszkodzeniem całej instalacji ‒ w przypadku awarii jednego modułu,
- zabezpieczeniu na wypadek wyładowań atmosferycznych,
- zapobieganiu powstawania wysokiego napięcia elektrostatycznego i tak zwanych prądów pasożytniczych.
Jak prawidłowo uziemić instalację fotowoltaiczną?
Aby uziemienie fotowoltaiki w pełni zabezpieczało system PV należy do niego podłączyć wszystkie metalowe elementy instalacji słonecznej, czyli:
- panele fotowoltaiczne,
- falownik,
- elementy montażowe,
- konwertery, optymalizatory fotowoltaiczne i inne elementy aktywne instalacji,
- akumulatory, w przypadku, gdy system korzysta z magazynu energii.
Wykonując uziemienie fotowoltaiki, trzeba pamiętać również o jej dwóch podstawowych elementach. W prawidłowo wykonanej instalacji PV muszą znaleźć się uziemienie zewnętrzne, czyli instalacja odgromowa, która zabezpiecza sprzęt przed przepięciami występującymi w wyniku powstawania wyładowań atmosferycznych. Oprócz niej niezbędne jest uziemienie wewnętrzne, które służy wyrównywaniu potencjałów instalacji fotowoltaicznej i tym samym zapobiega powstawaniu przepięć.
W budynku z własnym uziemieniem zewnętrznym należy montować fotowoltaikę w odległości przynajmniej 0,5 m od niego. Robi się tak, aby zapobiegać tak zwanym łukom elektrycznym i przeskokom iskrowym. W tym przypadku instalacja uziemienia wewnętrznego również jest wymagana. Jeżeli zastosowanie takich odstępów nie jest możliwe, należy złączyć odgromniki z ramą modułów przy użyciu miedzianych połączeń wyrównawczych.
Proces uziemienia można przeprowadzić na kilka sposobów. Najpopularniejszym z nich jest połączenie konstrukcji wsporczej, ram modułów z punktem uziemiającym, za pomocą drutu miedzianego. Służą temu specjalne otwory fabrycznie przygotowane w ramach modułów (oznaczone symbolem uziemienia). Innym, bardziej kosztownym, ale też szybszym sposobem na uziemienie fotowoltaiki, jest wykonanie specjalnych klem z pinami uziemiającymi. Uziemione ramy modułów i elementy konstrukcji wsporczej należy połączyć z główną szyną uziemiającą.
Wykonując uziemienie fotowoltaiki, trzeba sprawdzić, czy poszczególne składowe systemu są ze sobą właściwe połączone, a przewody doprowadzone do ziemi. Konieczne jest użycie do uziemienia kabli uziemiających o prawidłowych parametrach, listew odgromowych i ograniczników przepięć.
Uziemienie systemu fotowoltaicznego - komu zlecić wykonanie prac?
Dobra wiadomość dla posiadaczy przydomowych instalacji PV jest taka, że wykonanie uziemienia fotowoltaiki nie jest bardzo kosztowne w stosunku do ceny całej instalacji. Samo wykonanie prac zabezpieczających również nie należy do skomplikowanych.
Kwestię uziemienia fotowoltaiki warto przedyskutować z fachowcem odpowiedzialnym za jej montaż. Specjalista przedstawi inwestorowi dostępne opcje, co pomoże w wyborze optymalnego dla danego budynku rozwiązania. Trzeba jednak przy tym mieć na uwadze fakt, iż stale rośnie liczba firm zajmujących się montażem fotowoltaiki, które kładą szczególny nacisk na bezpieczeństwo systemów i w ramach kompleksowych prac montażowych wykonują uziemienie instalacji. Najlepiej, aby ochrona przeciw gromowa została podłączona przez doświadczonych i wykwalifikowanych specjalistów w tym samym czasie, co inne części instalacji.
Nie warto przy tym oszczędzać na wykonaniu uziemienia, ponieważ potencjalne straty wywołane jego brakiem, mogą wielokrotnie przewyższyć koszt przedsięwzięcia. Zwłaszcza że trwałemu uszkodzeniu może ulec droga instalacja fotowoltaiczna. Dobrze wykonana instalacja będzie skuteczną ochroną sieci i sprzętów, dlatego też prace powinniśmy powierzyć w ręce wyspecjalizowanych fachowców, którzy na co dzień zajmują się montażem systemów PV i mają stosowne uprawnienia. Warto wiedzieć, że montażyści instalacji PV powinni posiadać uprawnienia SEP D i E, aby mogli wykonać przyłączenie systemu PV do sieci.
Uziemienie fotowoltaiki – jak sprawdzić, czy działa?
W celu weryfikacji, czy system PV jest dobrze uziemiony, należy zweryfikować, czy wszystkie elementy instalacji są ze sobą dobrze połączone, a wszelkie przewody doprowadzone do gruntu. Dodatkowo należy również sprawdzić, czy podczas prac montażowych ekipa instalatorów wykorzystała kable uziemiające o odpowiednich parametrach. Znaczenie mają też właściwe listwy odgromowe czy ograniczniki przepięć.
Jeśli nie mamy wiedzy na temat instalacji odgromowych, to z całą pewnością warto temat ten powierzyć w ręce specjalistów. Zadbają oni o bezpieczny montaż uziemienia i zastosowanie odpowiednich metod ochrony instalacji PV.
Uziemienie fotowoltaiki to nie wszystko - o czym jeszcze pamiętać?
Odpowiednio wykonane uziemienie instalacji fotowoltaicznej jest kluczowe do tego, aby nie doszło do niebezpiecznych sytuacji. Uziemienie fotowoltaiki to jednak niejedyny sposób na zwiększenie bezpieczeństwa instalacji. Pamiętajmy również o tym, aby przynajmniej raz na pięć lat zlecić jej kompleksowy serwis, w ramach którego fachowiec upewni się, czy nasza instalacja PV oferuje optymalną wydajność i działa w bezpieczny sposób, a poszczególne jej elementy są w dobrym stanie.
Podczas serwisu fotowoltaiki weryfikowany jest bowiem zarówno stan techniczny modułów PV, praca inwertera, jak i okablowanie. W razie wątpliwości zaleca się również wykonanie badania kamerą termowizyjną, która dokładnie wskazuje tak zwane hot-spoty na panelach fotowoltaicznych oraz może dotrzeć do trudno dostępnych miejsc. Przez to pomaga w dokładnej ocenie kondycji całego systemu, zwiększając poziom bezpieczeństwa i gwarantując jego bezproblemowe użytkowanie.
Częstsze weryfikacje stanu fotowoltaiki może przeprowadzić także i sam inwestor. W ramach nadzoru warto zweryfikować ilość wytwarzanej energii elektrycznej, a także stan paneli PV, złączy okablowania oraz zwrócić uwagę na pracę falownika. Długie lata eksploatacji fotowoltaiki bez zagrożenia uszkodzeniem zapewni systemowi PV również jego systematyczne czyszczenie. Musimy bowiem pamiętać, że wszelkie zanieczyszczenia atmosferyczne czy też mech, które z czasem mogą pojawiać się na modułach PV, powodują zacienienie ich powierzchni, co z kolei oznacza mniejszą ilość wytworzonego prądu.
Instalacja fotowoltaiczna – jak zadbać o jej prawidłowe funkcjonowanie?
1. Wybór wysokiej jakości elementów instalacyjnych
O bezpieczeństwo instalacji fotowoltaicznej możemy zadbać już na etapie jej zakupu. Przede wszystkim nie powinniśmy oszczędzać na samych panelach fotowoltaicznych, falowniku i innych komponentach. Korzystanie z kiepskiej jakości elementów może mieć negatywny wpływ na bezpieczeństwo i efektywność pracy instalacji. Z tego względu warto brać pod uwagę renomę producenta, a także okres i zakres gwarancji, jakiej udziela on na podzespoły. Kierowanie się jedynie ceną w przypadku inwestycji w fotowoltaikę nie jest zdecydowanie dobrym rozwiązaniem. Jeśli bowiem ma ona działać bez awarii i przestojów przez kolejne 25 lat, to od jakości materiałów, jak i usług montażowych zależy, czy faktycznie okaże się rentownym przedsięwzięciem.
2. Ekipa montażowa z doświadczeniem
Drugi równie ważny czynnik to staranny wybór ekipy montażowej. Choć wraz ze wzrostem popularności instalacji PV na rynku pojawiło się wiele firm oferujących usługi instalacyjne, to jednak nie każda z nich może pochwalić się gronem zadowolonych klientów. Nie warto więc podpisywać umowy z pierwszym wykonawcą, który złoży nam ofertę. Lepszym rozwiązaniem jest zweryfikowanie kilku ofert i wybranie tej, która nie tylko odpowiada nam pod względem planowanych do zamontowania materiałów, ale również w kontekście pozytywnych opinii na temat wykonawcy od innych użytkowników czy zakresu oferowanego wsparcia gwarancyjnego.
3. Lokalizacja inwestycji sprzyjająca wysokim uzyskom prądu
Każdy, kto chce zainwestować wolne środki finansowe w odnawialne źródła energii, w tym i w fotowoltaikę, powinien mieć świadomość, że prawidłowe działanie systemu PV w dużej mierze zależy od lokalizacji. W warunkach klimatycznych panujących w naszym kraju zakłada się, że panele PV pracować będą z największą wydajnością, gdy skierowane będą na południe i to pod odpowiednim kątem. Powinien on wynosić 20° - 30°. Równie ważne jest miejsce inwestycji.
Jeśli planujemy montaż fotowoltaiki na dachu, to powinniśmy wybrać miejsce wolne od zacienienia. Sąsiadujące z naszą nieruchomością wysokie drzewa czy budynki mogą bowiem w ciągu dnia blokować dostęp słońca do paneli PV. Wówczas uzyski prądu nie będą plasować się na satysfakcjonującym nas poziomie, a okres zwrotu z inwestycji wydłuży się. Warto przy tym wiedzieć, że na obszarze Polski z każdego 1,25 kWp mocy instalacja fotowoltaiczna wygenerować może rocznie około 1000 kWh energii elektrycznej. Instalacja PV o mocy 1 kWp dostarczy zatem w ciągu roku inwestorowi około 900-980 kWh energii elektrycznej.
Czy uziemienie fotowoltaiki zwiększa bezpieczeństwo jej użytkowania?
Prawidłowe uziemienie systemu fotowoltaicznego (PV) ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia bezpieczeństwa ludzi podczas kilkudziesięcioletniego okresu eksploatacji instalacji. Kwestia ta dotyczy zarówno mieszkańców nieruchomości wyposażonych w fotowoltaikę, jak i gospodarzy w gospodarstwach rolnych, posiadaczy farm fotowoltaicznych czy serwisantów zajmujących się okresowymi przeglądami instalacji PV. W razie wystąpienia niebezpieczeństwa, system PV zostaje zabezpieczony przed przepięciami, zwarciami, a także ryzykiem wystąpienia pożaru.
Posiadając instalację odgromową zwiększamy więc poziom zabezpieczenia nie tylko całego systemu PV oraz nieruchomości, ale i ludzi. Be zwątpienia, więc warto zdecydować się na uziemienie instalacji PV od razu przy jej montażu. Takie rozwiązanie zapewne okaże się również optymalnym kosztowo, gdyż prace montażowe można od razu połączyć z instalacją uziemienia.
Masz pytania? Potrzebujesz więcej informacji? Skontaktuj się z nami
