Charakterystyka rozdzielni fotowoltaicznych

01-06-2023

W dzisiejszych czasach, kiedy świadomość ekologiczna rośnie, a odnawialne źródła energii stają się coraz popularniejsze, systemy fotowoltaiczne zyskują na znaczeniu. Choć to same panele PV czy inwertery są kluczowe dla działania elektrowni, to warto pamiętać również o innych ważnych elementach. Jednymi z nich są rozdzielnie fotowoltaiczne (nazywane także rozdzielnicami). W tym artykule przedstawimy, czym dokładnie są, do czego służą oraz jak istotną rolę pełnią w systemach fotowoltaicznych. Przedstawimy także różne rodzaje tych istotnych elementów i ich zastosowania.

Czym jest rozdzielnia?

Doskonałym przykładem na to, że czasem niewielkie elementy odgrywają niezwykle ważną rolę, są właśnie wspomniane części. Rozdzielnia fotowoltaiczna to układ elektryczny, który pełni kilka ważnych funkcji w instalacji. Jej głównym zadaniem jest jednak rozdział oraz zabezpieczenie energii elektrycznej generowanej przez panele fotowoltaiczne. Jest to niezbędne dla zapewnienia bezpiecznego i efektywnego przepływu prądu w całym systemie. W jaki sposób to dokładnie działa?

Budowa i zasada działania

Omawiane elementy składają się z kilku bazowych elementów. Podstawą jest oczywiście obudowa, która chroni przed niekorzystnymi czynnikami zewnętrznymi oraz spełnia wymogi bezpieczeństwa. Wewnątrz znajduje się wyłącznik DC, który jest głównym elementem rozdzielnicy fotowoltaicznej. Służy on do przerwania obwodu prądu stałego między panelami słonecznymi a resztą instalacji. Umożliwia bezpieczne odłączanie i wyłączanie systemu fotowoltaicznego w celu jego konserwacji, naprawy bądź w sytuacji awaryjnej.

Równie ważne są zabezpieczenia przeciwzwarciowe, które chronią system przed skutkami zwarcia. Mogą to być bezpieczniki, wyłączniki nadprądowe lub inne elementy, które reagują na wzrost prądu powyżej dopuszczalnego poziomu. Gdy pojawia się zwarcie czy przeciążenie sieci, przerywają one obwód, chroniąc podłączone do niej urządzenia przed uszkodzeniem.

Rozdzielnica fotowoltaiczna posiada również złączki oraz zaciski, które umożliwiają bezpieczne i solidne połączenie paneli słonecznych, baterii, przewodów czy innych elementów systemu. Dzięki nim energia elektryczna może być skutecznie przekazywana między różnymi elementami instalacji.

Cel montażu rozdzielnicy

Istotną funkcją rozdzielni fotowoltaicznej – jak sama nazwa na to wskazuje – jest odseparowanie instalacji PV od domowej sieci elektrycznej. Dzięki temu możliwe jest bezpieczne i niezależne korzystanie z energii elektrycznej wytwarzanej przez panele. Natomiast dzięki wcześniej wspomnianym układom zabezpieczającym dodatkową funkcją rozdzielni jest właśnie ochrona przed niebezpiecznymi zwarciami i przeciążeniami. W ten sposób rozdzielnie podnoszą poziom bezpieczeństwa instalacji elektrycznej.

Typy rozdzielnic

Omawiane elementy instalacji fotowoltaicznej można podzielić ze względu na ich funkcję. Wszystko zależy o tego, z czego składa się nasza elektrownia słoneczna. Rozdzielnice podzielić można na:

AC (prądu przemiennego): ten rodzaj obsługuje przepływ energii z paneli fotowoltaicznych do odbiorników wewnętrznych, takich jak oświetlenie, urządzenia elektroniczne itp. Zapewnia także połączenie z zewnętrzną siecią elektryczną.
DC (prądu stałego): taka rozdzielnica odpowiada za bezpośrednie połączenie paneli fotowoltaicznych z magazynem energii. Jest często stosowana w systemach off-grid lub hybrydowych, gdzie energia jest magazynowana w bateriach oraz wykorzystywana w celu zaspokojenia potrzeb energetycznych w nocy lub podczas zachmurzenia.

Czy można pominąć instalację rozdzielnicy?

Założenie rozdzielni w instalacji fotowoltaicznej jest kluczowe i nie powinno być pomijane. Rozdzielnice można spotkać wszędzie – w domach jednorodzinnych, budynkach komercyjnych, instytucjach publicznych czy obiektach o charakterze przemysłowym, a także na farmach PV. Są stosowane tam, gdzie wykorzystuje się energię słoneczną do zasilania budynku lub magazynowania nadmiaru energii w systemach – zarówno on-grid, jak i off-grid. Aby praca instalacji była możliwa, obecność rozdzielnicy jest zatem niezbędna. Dlatego też nie można zrezygnować z jej montażu – od tego zależy nie tylko wydajność układu, lecz również jego bezpieczeństwo.

Możliwe awarie i jak ich uniknąć

Choć rozdzielnice fotowoltaiczne są z reguły niezawodnymi i solidnymi elementami, także w ich przypadku można spotkać się z usterkami. Oto ich najczęstsze awarie oraz przyczyny ich wystąpienia.

Przeciążenie systemu – może wynikać z nadmiernego obciążenia, które przekracza zdolności rozdzielni do obsługi przepływu energii. Przeciążenie może być spowodowane podłączeniem zbyt wielu odbiorników do systemu lub nieprawidłowym rozłożeniem obciążenia między fazami. W rezultacie rozdzielnica może ulec uszkodzeniu lub wyłączyć się, aby zapobiec dalszym problemom. Z tego powodu takie elementy muszą być dopasowane do parametrów pracy instalacji elektrycznej.
Zwarcie – może wystąpić, gdy dochodzi do przypadkowego lub nieprawidłowego połączenia przewodów. Może to prowadzić do gwałtownego wzrostu natężenia prądu elektrycznego, co z kolei powoduje przeciążenie i uszkodzenie elementów rozdzielnicy. Zwarcia mogą wynikać z błędów w montażu, uszkodzenia izolacji lub niewłaściwego połączenia przewodów. Z tego powodu niezwykle istotne jest przestrzeganie wymogów technicznych zarówno podczas projektowania instalacji, jak i jej wykonywania.
Awaria zabezpieczeń – w rozdzielni fotowoltaicznej takie elementy jak wyłączniki różnicowo-prądowe (RCD) lub bezpieczniki mogą czasem nie działać prawidłowo. W tym przypadku będą wymagać naprawy lub wymiany, aby przywrócić prawidłowe funkcjonowanie rozdzielnicy. Dlatego też niezwykle ważną rolę odgrywa kontrola układu przed oddaniem go do użytku.
Uszkodzenia – rozdzielnice są narażone na różne czynniki niszczące, takie jak zalania, przepięcia, uderzenia lub korozja. Te usterki mogą z kolei prowadzić do zakłóceń w działaniu rozdzielnicy, uszkodzenia przewodów, elementów elektronicznych lub innych komponentów. Niezwykle ważne jest, aby odpowiednio zabezpieczyć rozdzielnię fotowoltaiczną, tak aby nie była narażona na szkodliwe czynniki.

Aby zminimalizować ryzyko awarii rozdzielni fotowoltaicznych, ważne jest przestrzeganie odpowiednich norm i przepisów dotyczących instalacji fotowoltaicznych. Regularne przeglądy techniczne oraz konserwacja są również niezbędne, aby zapewnić sprawne działanie systemu. W przypadku wystąpienia jakiejkolwiek awarii należy skonsultować się z profesjonalistą odpowiedzialnym za instalację fotowoltaiczną w celu diagnozy oraz rozwiązania problemu.

Jedna rozdzielnica, a może więcej?

Co ciekawe, w jednej instalacji fotowoltaicznej można zastosować kilka rozdzielni, ale muszą być one odpowiednio zaprojektowane i skonfigurowane. Na przykład, w większych instalacjach fotowoltaicznych o sporej mocy, może być konieczne użycie kilku rozdzielni w celu efektywnego zarządzania energią oraz równomiernego rozdziału obciążenia. Co więcej, instalacje, które posiadają magazyny energii, potrzebują osobnej rozdzielnicy odpowiadającej za dystrybucję prądu przechowywanego w bateriach. Dlatego też rzadko stosuje się pojedyncze rozdzielnice – obecnie zakładane instalacje są bowiem już na tyle złożone, że zastosowanie wielu tych elementów pozwala sprawniej zarządzać energią produkowaną z promieni słonecznych. W celu dokładnego zaprojektowania i wykonania takiej instalacji zaleca się skonsultowanie z odpowiednim specjalistą.

Podsumowując, rozdzielnia fotowoltaiczna odgrywa kluczową rolę w instalacjach PV. Jest niezbędna do bezpiecznego rozdziału energii elektrycznej generowanej przez panele fotowoltaiczne. Dzięki różnym rodzajom rozdzielni można dostosować instalację do konkretnych potrzeb i warunków. Zastosowanie tych elementów umożliwia wykorzystanie energii słonecznej w sposób efektywny i bezpieczny, a to jest najważniejsze!