VIESMANN
Projekční návod
VITOVOLT Fotovoltaické (FV) moduly k výrobě elektrického proudu ze sluneční energie ■ Vitovolt 100 v provedení s fólií na skleněném podkladě ■ Vitovolt 200 v jednodeskovém provedení
5418 397 CZ
6/2009
VITOVOLT
Obsah Obsah 1.
Základy fotovoltaických systémů
1.1 Možnosti financování .................................................................................................... 1.2 Povolení, pojištění, údržba a kontrola ........................................................................... ■ Stavební povolení ..................................................................................................... ■ Pojištění .................................................................................................................... ■ Údržba a kontrola ...................................................................................................... 1.3 Fotovoltaické zařízení ................................................................................................... ■ Solární článek – solární modul – solární generátor .................................................. ■ Solární záření ............................................................................................................ ■ Vliv nasměrování, sklonu a zastínění ....................................................................... ■ Využití vyrobeného proudu ....................................................................................... ■ Dodávky solárního proudu do veřejné sítě ............................................................... ■ Ochrana před bleskem ..............................................................................................
3 3 3 3 4 4 4 5 6 7 8 8
2.
Technické údaje
2.1 Technické údaje k fotovoltaickému modulu .................................................................. 2.2 Technické údaje k měniči (střídač, invertor) ................................................................. ■ Účinnost .................................................................................................................... ■ Regulace výkonu ...................................................................................................... ■ Elektrické připojení .................................................................................................... ■ Upozornění k jištění .................................................................................................. ■ Použití měničů .......................................................................................................... 2.3 Koncept dodávky .......................................................................................................... 2.4 Volba měniče ................................................................................................................
9 9 9 10 10 10 10 11 11
3.
Varianty a podmínky montáže fotovoltaických modulů
3.1 Umístění ....................................................................................................................... ■ Možnosti umístění ..................................................................................................... ■ Výpočet potřebné plochy .......................................................................................... 3.2 Upevňovací systémy ..................................................................................................... ■ Šikmé střechy – montáž na střechu .......................................................................... ■ Ploché střechy .......................................................................................................... 3.3 Všeobecné pokyny k montáži .......................................................................................
12 12 12 12 12 15 18
4.
Příslušenství
.............................................................................................................................................. 19
5.
Příloha
5.1 Projektování a provedení .............................................................................................. ■ Kroky vedoucí k vlastní solární elektrárně ................................................................ ■ Plánovací kontrolní seznam ...................................................................................... ■ Příklad výpočtu ......................................................................................................... 5.2 Glosář ...........................................................................................................................
2
VIESMANN
5418 397 CZ
19 19 20 20 21
VITOVOLT
Základy fotovoltaických systémů 1.1 Možnosti financování Výše úhrady za napájení se řídí rokem uvedení zařízení do provozu. Provozovateli zařízení ji vyplácí dodavatel elektřiny po dobu 20 let. Základním kamenem pro stabilizaci a rozvíjení této oblasti bylo přijetí zákona č. 180/2005 o podpoře využívání OZE, který upravuje podmínky a systém výkupů a např. změny výkupních cen s ohledem na ceny trhu s energiemi, inflací a např. indexy PPI atd. Výše výkupních cen je vždy připravena na další období formou vyhlášky, kterou vydává ERÚ - Energetický regulační úřad.
Podrobné informace najdete např. na adrese www.eru.cz nebo vyhledáním v prohlížeči na internetu. V tabulce jsou uvedeny odstupňované sazby úhrad, které se liší podle výkonu zařízení a jeho umístění. Další informace resp. rámcové podmínky jsou uvedeny v dalších příslušných zákonech a vyhláškách.
Minimální výše úhrady v Kč/kWh podle Cenového rozhodnutí č. 8/2008 (ERÚ) s platností od 1.1.2009 (zaručená úhrada na dobu 20 let)
O kredity s výhodným úvěrem za účelem opatření k využití obnovitelné energie včetně opatření, provedených jejich bezprostředním užíváním u stávajících a nových obytných budov, je možné zažádat u bankovních ústavů. Je možná kumulace s jinými dotačními prostředky. Je třeba si zažádat prostřednictvím domácí banky resp. pověřené banky.
Firma Viessmann nabízí např. v Německu v rámci smlouvy o spolupráci s Deutsche Umweltbank jednoduchý a nebyrokratický postup pro financování FV zařízení. Informace získáte na adrese www.viessmann.com Informace o spolupráci s bankou je na vyžádání. Některé obce, města a dodavatelé elektřiny navíc poskytují příspěvky na pořízení FV zařízení.
1.2 Povolení, pojištění, údržba a kontrola Stavební povolení Povolení pro fotovoltaická zařízení se řídí platnými stavebními normami a vyhláškami zemí. Je třeba respektovat i komunální předpisy. Fotovoltaické systémy umístěné na šikmých střechách většinou schválení nevyžadují. Místní předpisy (např. plány zástavby) a ustanovení institucí památkové péče se však od tohoto pravidla mohou lišit.
Podrobnější informace Vám podá příslušný stavební úřad.
Pojištění Protože se do fotovoltaického zařízení investují poměrně vysoké částky, doporučujeme vám uzavřít pojištění v dostatečné výši. Zejména u zařízení financovaných zprvu z cizích zdrojů slouží pojištění k ochraně před majetkovou škodou. Povinnost ručení Za škody cizím osobám způsobené stavbou a provozem zařízení ručí jeho stavitel resp. provozovatel. Toto riziko lze pokrýt pojištěním povinného ručení. Nejsnáze se to dá provést zahrnutím do soukromého pojištění povinného ručení, v tom případě se však doporučuje dát si toto pojistné krytí pojišťovnou potvrdit. Výrobci elektrického proudu platí v zásadě za provozovatele živností resp. podnikatele, nikoliv za soukromé osoby. Škody související s přívodním (napájecím) vedením, tedy škody vzniklé na straně dodavatele elektrické energie, zpravidla kryty nejsou; to lze napravit doplněním pojistky o pojištění povinného ručení provozovatele. Jste-li provozovatelem solárního zařízení na střechách třetích osob, dbejte na to, aby vaše pojistka zahrnovala i "škody na pronajaté věci" a "škody vznikající postupně".
5418 397 CZ
Montážní pojištění Během stavebních prací jsou pojištěné objekty pojištěny proti škodám způsobeným vyšší mocí, chybami montáže a odcizením. Pojišťovna přitom náklady na opravy a opětovné pořízení hradí většinou s poměrně vysokou spoluúčastí pojištěnce. Tento druh pojištění je vhodný zejména například pro domácí kutily, protože profesionální instalatér je již kryt pojištěním povinného ručení své firmy. Na takzvanou „fušeřinu“ se ovšem žádná pojistka nevztahuje.
Pojištění solárního zařízení a výpadku výtěžku energie Škody na samotném zařízení (majetkové škody), například povětrnostními vlivy, krádeží, vandalismem nebo nesprávnou obsluhou, lze pokrýt tzv. pojištěním elektroniky s univerzálním krytím – tak říkajíc „plným kaskem“ pro solární elektrárny. Tyto smlouvy také poskytují náhradu škody při delších prostojích zařízení, například při poškození hlodavci nebo krádeži. Výška odškodnění přitom závisí na roční době a platí – po uplynutí určité retenční lhůty (spoluúčasti) – přibližně po dobu tří měsíců. Je-li namísto toho fotovoltaické zařízení zahrnuto do stávajícího pojištění obytných budov a proti požáru, je možné citelné snížení nákladů na pojistnou ochranu, pokud je provozovatel zařízení zároveň vlastníkem domu. Zamýšlíte-li zahrnout své solární zařízení do stávajícího pojištění, musíte si jako provozovatel vždy nechat podrobně písemně potvrdit pojištěná rizika a rozsah pojistné ochrany; jinak existuje nebezpečí, že v případě škody vyjdete naprázdno. Obsah pojistky by navíc měl být v dokumentaci jasně definován i formulován, neboť často jsou pokryty jen škody v důsledku požáru, přímého zásahu bleskem, bouře s větrem o síle větší než stupeň 8, krupobití či závady na vodovodním řadu.
VITOVOLT
VIESMANN
3
1
Základy fotovoltaických systémů (pokračování) Údržba a kontrola Každá kilowatthodina výpadku znamená hotovost, která by byla ztracena. Proto by měl provozovatel minimálně jednou měsíčně zaznamenávat a dokumentovat stavy elektroměrů a případné mimořádné události. Pro včasné rozpoznání poruch a možnost vysledování jejich příčin doporučujeme zaznamenávat přinejmenším měsíční výtěžek zařízení. Srovnávání s minulými roky nebo se sousedními zařízeními pomůže zjistit, zda je zařízení v pořádku. K tomu se dají využít i dálkové indikační jednotky a zapisovače dat z našeho programu, jež lze objednat jako volitelné nadstandardní příslušenství.
1.3 Fotovoltaické zařízení Solární článek – solární modul – solární generátor
A solární článek B solární modul C solární generátor Solární článek
Při výrobě solárních článků se do vysoce čistého křemíku přidává příměs boru ("p-dotovaný křemík" ≙ nedostatek elektronů). Do strany obrácené ke slunečnímu světlu se přidávají atomy fosforu ("n-dotovaný" křemík ≙ nadbytek elektronů). V mezní vrstvě (na přechodu mezi stranou "p" a "n") vzniká elektrické pole, které má svůj záporný pól v pdotované, svůj kladný pól v n-dotované oblasti. Elektrony se tak po oddělení od atomů křemíku stahují ve směru p-dotace. Takto vzniklé prázdné místo (díra) se pohybuje opačným směrem. Přechod p-n tak přebytkem elektronů na sluneční straně a nedostatkem elektronů na zadní straně zajišťuje přítomnost elektrického napětí. Pokud je k pólům připojen spotřebič, protéká proud. Prostřednictvím fotonů uvolněné elektrony putují od záporného ke kladnému pólu; hovoříme o toku proudu od kladného k zápornému pólu. Na rozdíl od mechanické výroby proudu, například v dynamu jízdního kola, nejsou v solárním článku žádné mechanicky pohyblivé díly, což mu zaručuje teoreticky neomezenou životnost.
Řez solárním článkem A B C D E
záporná elektroda mezní vrstva n-dotovaný křemík p-dotovaný křemík kladná elektroda
Solární článek je nejmenším stavebním prvkem fotovoltaického zařízení. Solární články jsou ve větším množství spojeny do modulů. Běžné fotovoltaické zařízení se skládá z většího počtu solárních modulů, sdružených do takzvaného solárního generátoru.
4
VIESMANN
5418 397 CZ
1
V zásadě jsou fotovoltaická zařízení prakticky bezúdržbová technika. Energie se v nich získává bez mechanických nebo chemických procesů, pouze na elektrofyzikálním principu. U zařízení tak vlastně nedochází k opotřebení. Fotovoltaika představuje velmi ekologický způsob získávání elektrické energie. Z důvodu konstrukce z prvků s dlouhou životností bez pohyblivých částí jsou nadto skutečně spolehlivé. Provozovateli zůstává jen úkol sledovat řádný provoz systému a kontrolovat jeho energetické výnosy. Pravidelná kontrola je zárukou toho, že zařízení dodává optimální výnosy a tím dociluje vysokou hospodárnost.
VITOVOLT
Základy fotovoltaických systémů (pokračování) Solární modul
Standardní krystalický fotovoltaický modul se skládá z několika solárních článků, spojených vzájemně do jednotlivých větví. Při tomto sériovém propojení jsou přední kontakty (záporné póly) jednotlivých solárních článků pájením připojeny k zadním kontaktům (kladným pólům) následujících článků. Tím se v solárním modulu zvýší elektrické napětí. Při paralelním zapojení se zvýší velikost proudu. Několik takto zhotovených řetězců solárních článků je pak spolu s krycím sklem na přední straně a fólií Tedlar® na zadní straně vakuově zalaminováno do fólie z kopolymeru etylénu a vinylacetátu (EVA). Tímto způsobem je solární modul na dobu více než 20 let chráněn před mechanickým namáháním. V připojovací zásuvce na zadní straně jsou příčné spojovací vodiče jednotlivých řad solárních článků svedeny a připojeny k obtokovým diodám. Každá větev je takto pro případ zastínění jednotlivých článků chráněna vždy jednou obtokovou diodou před poškozením přehřátím ("hot spot"). Zároveň se tím omezuje snížení výkonu toho či onoho modulu. Připojení modulů se provádí pomocí konektorů bezpečných na dotyk i možné přepólování, takže instalace je bezpečnou a jistou záležitostí. Většina modulů je za účelem snadné instalace a podle požadavků na stabilitu opatřena hliníkovým rámem, dodávajícím modulům pevnost v tlaku a sání až 5400 Pa. Díky mnohostranným možnostem přivádění síly pak není montáž tak choulostivá a praskání skla v důsledku pnutí je téměř vyloučeno. Bezrámové moduly jsou esteticky velmi působivé, neboť umožňují vytváření stejnoměrných ploch. Na skleněné desce bez kovového rámu se na okrajích neusazují nečistoty. Takovéto moduly jsou proto zvlášť vhodné k použití na střechách s mírným sklonem.
Degradace Pojmem degradace se označuje změna elektrických parametrů (v tomto případě účinnosti) polovodiče v důsledku stárnutí. V oblasti fotovoltaiky činí takto sledované období až 25 let, během nichž se výkon moderních standardních modulů sníží o cca 10 až 15 % (≤ 0,5 % ročně). Tento pokles je způsoben především rekombinačními účinky fotoreakce, v jejichž důsledku ztrácí bór svoji kladně nabitou díru a přeměňuje se v iont se záporným nábojem. Tento jev přitahuje kyslík, jenž pak reaguje s bórem a křemíkem. U modulů s tenkou vrstvou je třeba při uspořádání systému vzít v úvahu především počáteční degradaci. Hlavně u amorfních článků může během prvního roku provozu dojít v důsledku tzv. StaeblerWronského efektu k degradaci až 25 %. Tento proces se však po cca 1000 provozních hodinách ustálí. V listech technických údajů těchto modulů je proto uveden nejen jejich počáteční jmenovitý výkon, nýbrž i jmenovitý výkon ustálený. Zákazník zaplatí pouze tento výkon. Tisíc provozních hodin vyššího výkonu je tedy bonusem zdarma, věnovaným výrobcem zákazníkovi. Degradaci však nelze obecně ztotožňovat se ztrátou výkonu. Ztráta resp. snížení výkonu má většinou jednodušší příčiny: znečištěné krycí skleněné desky, zastínění solárních článků usazeninami nebo mechem (hlavně na okrajích rámů), dílčí zastínění vegetačním porostem, či tzv. browningem (mírné zhnědnutí polymerového materiálu uložení).
Solární záření
5418 397 CZ
Proud ze sluneční energie Přibližně jedna třetina primární energie je v Německu vynakládána na zásobování elektřinou. Ztráty vznikající při výrobě proudu v ústředních elektrárnách a jeho přenosu distribuční sítí činí přibližně dvě třetiny tohoto množství. Poskytování elektrické energie je zpravidla spojeno se značným zatížením životního prostředí. Je proto velmi výhodné získávat elektrický proud z obnovitelných zdrojů jako slunce, větru, vody či biomasy a vyrábět jej v blízkosti spotřebitelů a decentralizovaně. Fotovoltaika – tedy získávání elektrického proudu přímo ze sluneční energie – zde představuje elegantní a spolehlivé řešení. Fotovoltaická zařízení vyrábějí energii ve dne, tedy právě tehdy, kdy je jí nejvíce třeba. K výrobě elektrického proudu v množství odpovídajícím průměrné roční spotřebě jednoho obyvatele Spolkové republiky Německo je zapotřebí solárních článků o ploše cca 10 m2.
Ročně tak na zem dopadá celkem asi 950 až 1200 kWh/m2 vodorovné plochy. Fotovoltaická zařízení přeměňují více než 10 % tohoto množství v elektrickou energii: přibližně dvě třetiny energie jsou „sklízeny“ v letním období, jedna třetina v zimě. Naše Slunce je přitom po celý rok nejen nevyčerpatelným, nýbrž navíc i ekologickým zdrojem energie.
Rámcové údaje o solární energii Na území SRN dopadá ročně množství sluneční energie převyšující cca 80krát celkovou energetickou spotřebu země. Zhruba polovina této energie dosáhne povrch Země v podobě přímého slunečního záření, druhá polovina jako rozptýlené světlo.
VITOVOLT
VIESMANN
5
1
Základy fotovoltaických systémů (pokračování)
1
roční ozáření v%
0° °
0°
-1
40
-15
°
50
-16
+170° 0°
sever
+16
+1
° 30
-1
°
40 +1
+1 30 ° +1 20 ° +11 0° +100°
-170°
Vliv nasměrování, sklonu a zastínění
0° -12 ° -110
-100°
-80°
+80°
° +70
východ
10 20 30 40 50 60 70 80 90
západ
-70
°
0 +6
-5
° ° +10°
+20
0°
0°
+3
°
-30
-20°
-10°
jih
0°
0°
-4
0 +5
+4
-60
°
°
30 40 50 60 70 80 90 95 100
10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° úhel sklonu
5418 397 CZ
: příklad: 30°; 45° jihozápad; ≈ 95%
6
VIESMANN
VITOVOLT
Základy fotovoltaických systémů (pokračování) Optimální nasměrování a sklon Při nasměrování na jih se sklonem cca 30 až 35 stupňů od horizontály přináší solární generátor v Německu v ročním průměru nejvyšší výnosy proudu. Avšak i při výrazných odchylkách (jihozápad až jihovýchod, sklon 25 až 55 stupňů) se instalace solární elektrárny vyplatí. Obrázek znázorňuje ztráty výtěžku v případě, kdy není možné solární generátor nainstalovat optimálně. Mírnější sklon je výhodnější, nelzeli solární generátor nasměrovat na jih. Takto přináší fotovoltaické zařízení se sklonem 30° i při nasměrování v úhlu 45° na jihozápad ještě téměř 95 % optimálního výtěžku. I při nasměrování na východ nebo západ je možné počítat ještě s 80 %, pokud se sklon střechy pohybuje mezi 25 a 40°. V zimě by sice byl výhodnější větší úhel, zařízení ale produkuje dvě třetiny celkového výtěžku v letní polovině roku. Při sklonu střechy mezi 25 a 40° a odchylce až do 45° od jižního směru je minimální výtěžek zanedbatelně nižší. Úhel nastavení menší než 20° oproti tomu vede ke zvýšenému znečištění solárního generátoru, a proto by se měl zamezit. Protože fotovoltaická zařízení potřebují relativně velkou plochu, lze plochu generátoru rozdělit na různé plochy střechy. Pokud mají tyto plochy různé nasměrování a sklon, musí být solární generátor provozován s vlastním zařízením pro napájení sítě (měničem), aby se docílilo optimálního přizpůsobení a tím i výtěžku. Stín snižuje výtěžek energie Solární generátor je třeba umístit a dimenzovat tak, aby vlivy stínících sousedních budov, stromů, elektrických vedení atd. byly co nejmenší. Přitom je třeba vzít v úvahu, že sousední pozemky mohou být v budoucnu zastavěny nebo zarůst. Mezi plochou generátoru a komíny nebo jinými stínicími předměty na střeše by měly být velké vzdálenosti. Antény a podobné pohyblivé překážky umístěte pokud možno na druhou polovinu střechy.
Efekt "hot spot"
1
A solární článek B obtoková dioda Pokud jsou všechny články fotovoltaického modulu zapojeny sériově a dojde-li k zastínění jednoho z nich, pak se tento článek chová jako ohmický odpor, tzn. jako spotřebič proudu. Vzniká takzvaný „hot spot efekt“. Celé pole může dodávat již jen tolik proudu, kolik proudí zastíněným článkem, který se přitom zahřívá. „Hot spot efektům“ je třeba v každém případě zabránit. ■ Snižují totiž výkonnost zařízení. ■ Poškozují zastíněné články přehřátím. Fotovoltaické moduly Viessmann jsou vybaveny obtokovými (bypassovými) diodami. Pokud je řada článků zastíněna, stane se z bypassové diody vodič a vede proud kolem této řady článků.
5418 397 CZ
Využití vyrobeného proudu Funkce měniče Fotovoltaické moduly dodávají stejnosměrný proud. Pro dodávku do sítě je ovšem nutný střídavý proud. Hlavním úkolem měniče je proto přeměna stejnosměrného proudu na v síti obvyklý střídavý proud s pokud možno co nejvyšší účinností. Navíc měnič neustále reguluje optimální pracovní bod zařízení (MPP - maximum power point) a přizpůsobuje tak zařízení dynamickým povětrnostním podmínkám a podmínkám záření. Další funkcí měniče je tzv. funkce ENS. ENS funguje jako spínání, které při výpadku sítě nebo při pracích na síti bezpečně odpojí fotovoltaické zařízení od sítě. (ENS = počáteční písmena německého názvu Einrichtung zur Netzüberwachung mit jeweils zugeordnetem Schaltorgan in Reihe, tedy "Zařízení pro kontrolu sítě s adekvátně přiřazeným spínacím členem v řadě"). Pokud je vypnuta veřejná elektrická síť, např. při údržbě, musí měnič odpojit fotovoltaické zařízení od sítě. Jinak bude napájení sítě proudem z fotovoltaického zařízení pokračovat, a to s odpovídajícím ohrožením personálu údržby. Dodržování kritérií vypínajícího měniče se kontroluje podle příslušných směrnic VDEW (Svaz německých elektráren) a předpisů ENS.
VITOVOLT
Nadto nesmí proud, dodávaný měničem, překročit podíl harmonické oscilace, stanovený normou EN 60555. Jednofázové ENS je až do výkonu 4,6 kVA (max. nesouměrné fázové zatížení) dovoleno. U větších systémů musí být výkon generátoru (do max. 30 kVA) pomocí třífázového ENS rozdělen do fází. Měnič musí splňovat zákonné požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu přístrojů. Měniče používané firmou Viessmann splňují funkci ENS stejně jako normu EN 60555 a požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu.
VIESMANN
7
Základy fotovoltaických systémů (pokračování) Dodávky solárního proudu do veřejné sítě
1
A fotovoltaické moduly B měnič C elektroměr napájení (v ČR je na hranici pozemku nebo budovy s přístupem pro technika DS) Z důvodu nároku na úhradu za napájení fotovoltaicky vyrobeným proudem, stanoveného Zákonem o obnovitelných zdrojích energií (č. 180/2005), se dnes v ČR instalují téměř výlučně zařízení, zapojená do sítě. Proud se přitom dodává do veřejné rozvodné sítě buď v plné míře, nebo se může spotřebovat v místě použití (forma tzv. Zeleného bonusu). Proud pro vlastní domácí potřebu se kompletně odebírá z veřejné rozvodné sítě přes plombami zajištěnou připojovací skříňku s hlavními pojistkami. Za připojovací skříňkou je umístěna elektroměrová skříň, ve které je umístěn elektroměr odběru. Dodávka fotovoltaicky vyrobeného proudu probíhá na místě bezprostředně před elektroměrem odběru. Pro výpočet dodaného proudu je nutný elektroměr napájení, pro který musí být k dispozici volné místo. Elektroměry jsou zpravidla majetkem elektrorozvodného závodu (ČEZ, E.ON atd.), který za elektroměr napájení zpravidla účtuje nájemné.
Připojení fotovoltaického zařízení do rozvodné sítě smí provádět pouze koncesovaný odborný elektrikář. Ten zpravidla vyjasní i podmínky elektrického připojení s místním distributorem elektrické energie. Místo proplácení solárního proudu dodávaného do distribuční sítě je podle zák. 180/2005 možná úhrada za proud z fotovoltaických zařízení i v tom případě, že provozovatel zařízení resp. třetí strana sami spotřebovávají tento proud v bezprostřední blízkosti zařízení a mohou to dokázat. Díky tomuto zákonnému opatření získává vlastní spotřeba výrobce, resp. spotřeba třetích osob v bezprostřední blízkosti zařízení, výrazně na přitažlivosti. Proud z vlastní střechy tak nahrazuje odběr proudu od elektrorozvodného podniku. Vlastník zařízení zůstává podnikatelem ve smyslu zákona o dani z obratu. Podmínky vyúčtování se však podle příslušnosti k různým elektrorozvodným podnikům ještě značně liší. V ČR platí daňové prázdniny 5+1 rok při realizaci FVE.
Ochrana před bleskem
Vnější ochrana před bleskem při přímém zásahu Po instalaci fotovoltaického systému je zařízení na ochranu před bleskem nutné zřídit pouze ve výjimečných případech, například ve zvlášť exponovaných polohách. Pokud je k dispozici systém ochrany budovy před bleskem, musejí být dodrženy potřebné odstupy záchytných zařízení podle DIN VDE 0185-3. Jinak je třeba spojit upevňovací konstrukci nakrátko zemnicím vedením s vhodnými elektricky vodivými částmi, které pak musejí být dále spojeny zemnicím vodičem. Je třeba respektovat normu DIN VDE 0190 (příp. ČSN EN 62 305).
8
VIESMANN
U oddělených upevňovacích konstrukcí je nutné zajistit možnost vyrovnávání potenciálů a dbát na dostatečnou vzdálenost ke stávajícím střešním podpěrám pro zásobování elektřinou. Střešní podpěry nesmějí být součástí uzemnění, je tedy nutné zabránit styku obou součástí. U budov bez zařízení na ochranu před bleskem doporučujeme nezřizovat ochranu před bleskem ani pro fotovoltaické zařízení, protože prostřednictvím fotovoltaického zařízení chráněného uzemněním před bleskem může být indukováno škodlivé přepětí. Pokud fotovoltaické zařízení značně vyčnívá nad střechu, např. u plochých střech, měl by nutnost zřízení zařízení na ochranu před bleskem prověřit odborník. VITOVOLT
5418 397 CZ
U zařízení na ochranu před bleskem je nutné rozlišovat mezi zařízením na ochranu před přímým a nepřímým zásahem blesku.
Základy fotovoltaických systémů (pokračování) Vnitřní ochrana před bleskem proti přepětí Svodiče přepětí v měniči chrání solární moduly i elektroniku před škodlivým přepětím. Účinnost svodičů přepětí se zvyšuje, pokud je měnič instalován co možná nejblíže u fotovoltaického zařízení, podle okolností i na úkor přístupnosti.
Technické údaje 2.1 Technické údaje k fotovoltaickému modulu
proud alternátoru PV v A
MPP
MPP
MPP
napětí generátoru PV ve V
Obrázek zobrazuje exemplárně tři charakteristiky FV modulů za různých provozních podmínek. V místě, kde se charakteristiky protínají s osou y (proud FV generátoru), je velikost proudu největší a napětí nulové. Tato maximální velikost proudu se nazývá zkratový proud. Ten je silně závislý na velikosti dopadajícího záření. V místě, kde charakteristika protíná osu x (napětí FV generátoru), je napětí největší, ale proud nulový. Tento bod se nazývá napětí naprázdno. Výkon odevzdávaný FV modulem je součinem okamžitého proudu a napětí. Tyto elektrické parametry nejsou během provozu stálé, ale mění se podle intenzity dopadajícího záření a teploty solárních článků, což je vidět na změnách charakteristiky. Řízení MPP v zařízení pro napájení sítě průběžně hledá na charakteristice pracovní bod, kde napětí a proud dosahují své optimální hodnoty, a ve kterém je tedy výkon největší (MPP = Maximum Power Point).
Hustota proudu v mA
2
C výkon D MPP E napětí naprázdno UOC V obou pracovních bodech „napětí naprázdno“ a „zkratový proud“ není k dispozici žádný výkon. Protože, jak jsme ukázali, je elektrický výkon bezprostředně závislý na intenzitě dopadajícího záření, zjišťuje se ve vývojové laboratoři ve standardizovaných zkušebních podmínkách (STC = Standard Test Conditions, Standardní test. podmínky) pro každý modul jeho špičkový výkon v kWp (kilowatt Peak) pod tzv. Flasherem. Za standardní podmínky se zde považuje dopadající záření o síle 1000 W/m2, teplota solárního článku 25 °C a AM 1,5 (AM = Air Mass = vzdušná hmota; udává úhel dopadu a dráhu slunečního záření). Za účelem získání většího množství proudu ze solárního generátoru se moduly resp. řetězce solárních článků často zapojují paralelně. Pokud jsou oba řetězce ozařovány stejně, jejich proudy se sčítají. Při zastínění jednoho z nich vznikají v řetězcích různá napětí, což pak vyvolá zpětný proud do zastíněné části. Parametr maximálního zatížení solárního modulu zpětným proudem přitom udává velikost proudu, jenž smí modulem protékat bez toho, aby jej poškodil. K zamezení škod způsobených zpětnými proudy poskytuje řada měničů možnost vybavení pojistkami. Zahřátí solárního článku resp. modulu způsobuje přímou změnu jejich elektrických vlastností a snížení výkonu. V případě krystalických modulů se výkon sníží o cca 0,5 % na 1 Kelvin nárůstu teploty (u modulů s tenkou vrstvou činí pokles cca 0,2 %). To znamená, že solární modul bude mít při teplotě článku 45 °C o 10 % nižší jmenovitý výkon, než v laboratoři při STC. K takovýmto teplotám však v létě dochází pravidelně; mohou dokonce dosáhnout až 70 °C. U nedostatečně odvětrávaných modulů jsou ztráty výnosu dokonce ještě o cca 5 % vyšší. Další technické informace o fotovoltaických modulech viz příslušný list technických údajů.
IMPP
UMPP Napětí U ve V
A zkrat (ISC) B charakteristika I-U
2.2 Technické údaje k měniči (střídač, invertor)
5418 397 CZ
Účinnost Měniče pracují podle intenzity slunečního záření v různých rozsazích výkonu. Samotný údaj maximální účinnosti proto není pro určení výkonnosti dostačující. Proto byl definován parametr tzv. „evropské účinnosti“, zakládající se na středním evropském (evropsky zprůměrovaném) rozdělení intenzity dopadajícího záření a poskytující tak základ pro porovnání různých měničů. VITOVOLT
Běžné pracovní rozsahy se pohybují mezi -20 a +80 °C. Zásadně platí, že měnič by měl být umístěn tak, aby byl chráněn před nadměrným zahříváním. Přístroje s konvekčním chlazením se zahřívají rychleji než přístroje s ventilátorem (často již řízené teplotou). Při montáži je třeba uspořádat otvory pro přívod a odvod vzduchu tak, aby chlazení nebylo nepříznivě ovlivňováno.
VIESMANN
9
Technické údaje (pokračování) Měniče bez transformátoru jsou podstatně lehčí a většinou i levnější než měniče s transformátorem. Vzhledem k chybějícímu galvanickému oddělení strany střídavého proudu je však na ochranu osob třeba instalovat vhodný „univerzální proudový chránič“ (DIN VDE 0126). Použití ve spojení s moduly s tenkou vrstvou se ze strany výrobce omezuje zpravidla na přístroje s transformátorem.
Účinnost jako funkce výstupního výkonu
100
2
95
Účinnost v %
90
85
80
0 10 20 30 40 Výstupní / jmenovitý výkon v %
50
60
70
80
90
100
110
A max. účinnost (cca 95 %) při 50 % jmenovitého výkonu Evropsky zprůměrovaná účinnost je 93,6 %.
Regulace výkonu Pracovní bod max. výkonu MPP se posouvá v závislosti na povětrnostní situaci.
Neustálou regulací hledá měnič vždy MPP k docílení co nejvyšší energetické účinnosti.
Elektrické připojení Až do výkonu FV generátoru 4,6 kVA lze připojení měniče provést jednofázově. Od 4,6 kVA musí být přípojka k zamezení nesouměrného fázového zatížení rozdělena do několika fází. K dodržení podmínek síťového připojení ohledně funkce ENS doporučujeme impedanční hodnotu měniče menší než 1 Ω.
Impedanční hodnota je součet impedance sítě na domovní přípojce a všech hodnot odporu dalších vedení a míst svorek až k měniči. Svorky síťové přípojky na měniči jsou vhodné pro vodiče do průřezu max. 6 mm2.
Upozornění k jištění Jako jištění elektrického obvodu (ochranný prvek vedení) doporučujeme 16A tavnou pojistku NEOKIT firmy Lindner nebo samočinné pojistky s charakteristikou D nebo K. Do tohoto proudového obvodu nesmějí být připojeny žádné spotřebiče.
Je třeba dodržovat příslušné předpisy, mimo jiné ohledně selektivity, v závislosti na místních podmínkách. Do síťového vedení je možné namontovat dodatečný ochranný spínač FI.
Použití měničů
10
VIESMANN
■ V budovách, které nespadají pod definici požárem ohrožených prostor nebo vlhkých prostor, dostačují měniče s druhem krytí IP 21. ■ Pro budovy s byty nebo vedlejšími místnostmi je možné použít měnič s druhem krytí nižším než IP 44. 5418 397 CZ
Různé třídy ochrany měničů se řídí podle místa instalace. Údaj o stupni ochrany IP je pomůckou při určování vhodného měniče pro každé stanoviště. První číslice udává stupeň ochrany před dotykem a cizím tělesem (0 = „bez ochrany“ až 6 = „prachotěsné“), druhá číslice stupeň ochrany před vodou (0 = „bez ochrany“ až 8 = „ochrana i při trvalém ponoření“).
VITOVOLT
Technické údaje (pokračování) ■ Elektrické provozní prostředky, používané v běžných podmínkách (např. při montáži v zemědělských provozovnách) musejí mít druh krytí minimálně IP 44. ■ V zemědělských provozech, ve kterých se skladují, připravují a dále zpracovávají např. krmiva, hnojiva či rostlinné nebo živočišné produkty, lze použít speciálně k tomuto účelu zkonstruovaný outdoor měnič (měnič pro venkovní použití) s druhem krytí IP 45.
Měniče se nesmějí používat v následujících oblastech: ■ oblastech se silnou prašností, např. senících ■ oblastech se snadno vznětlivými látkami ■ oblastech s prostředím obsahujícím čpavek, např. ve stájích. Další technické informace o měničích viz příslušný list technických údajů toho či onoho fotovoltaického modulu.
2.3 Koncept dodávky Balení ■ Vitovolt 100 1 modul ■ Vitovolt 200 1 nebo 2 moduly
Měniče přizpůsobené výkonu zařízení, potřebný počet spojovacích kabelů a prodlužovacích kabelů k propojení modulů s měničem a oddělovačem stejnosměrného proudu je třeba objednat zvlášť. V závislosti na druhu montáže je třeba objednat odpovídající upevňovací sadu.
K dosažení požadované velikosti zařízení je třeba objednat odpovídající počet balení. A B C D
odpovídající počet balení modulů připojovací kabely oddělovač stejnosměrného proudu (je-li zapotřebí) měnič
A B C D
odpovídající počet balení modulů připojovací kabely oddělovač stejnosměrného proudu (je-li zapotřebí) měnič
Příklad systému s 1 řetězcem (moduly v sériovém zapojení)
Příklad systému se 2 řetězci (moduly v sériovém zapojení)
2.4 Volba měniče Upozornění Důležitým ochranným opatřením proti indukovanému přepětí je správné uložení kabelů. Kladné a záporné kabely pokládejte co možná nejblíže k sobě, aby plocha, kterou tento obvod tvoří, a tím i vazební přepětí, byla malá. Tento aspekt je při instalaci kabeláže často přehlížen nebo zanedbáván, protože jeho důsledné provádění často vyžaduje delší vodiče a mírně zvýšené montážní náklady. V zájmu účinné přepěťové ochrany by ale měl být respektován.
5418 397 CZ
Adekvátně ke zvolenému počtu FV modulů lze vybrat i potřebné měniče a odpovídající počet oddělovačů stejnosměrného proudu (nejsou-li již vestavěny). Při dimenzování měničů je třeba dbát i na maximální dovolené systémové napětí modulů. Tento parametr udává, kolik modulů lze zapojit za sebou bez toho, aby došlo k poškození systému. U zařízení s více řetězci je třeba dbát na to, aby byly vždy provedeny se stejným počtem modulů.
VITOVOLT
VIESMANN
11
2
Varianty a podmínky montáže fotovoltaických modulů 3.1 Umístění Možnosti umístění C plochá střecha, montáž na podpěry, umístění vodorovně D montáž na volném prostranství, na podpěry, umístění vodorovně
Výpočet potřebné plochy Svislá montáž
Vodorovná montáž
a šířka modulu b délka modulu
a šířka modulu b délka modulu
l = n · a + (n – 1) · 25 mm*1 h = n · b + (n – 1) · 25 mm*2 n = počet modulů
l = n · b + (n – 1) · 25 mm*2 h = n · a + (n – 1) · 25 mm*1 n = počet modulů
3.2 Upevňovací systémy Firma Viessmann nabízí univerzální upevňovací systémy, dimenzované pro individuální sestavení podle požadovaného výkonu zařízení. Tyto upevňovací systémy jsou vhodné téměř pro všechny druhy střech a zastřešení. Jsou navrženy pro montáž 2, 3 nebo 4 modulů vedle sebe resp. nad sebou.
Pro rozměrné systémy dodáváme montážní profily o délce 6 m. Pro montáž na ploché střechy nabízíme montážní sady. Upozornění Viz návod k montáži příslušného FV modulu.
Šikmé střechy – montáž na střechu Na krokev se připevní střešní háky s vhodnými montážními profily, přizpůsobené střešní krytině. Upozornění Při montáži bez střešních háků, například na plechových střechách, se montážní profily našroubují pomocí upevňovacích úhelníků přímo na nosnou konstrukci stavby. *1 *2
12
Firma Viessmann nabízí speciální upevňovací příslušenství i pro velkokapacitní fotovoltaická zařízení s moduly Vitovolt 200: ■ Střechy s krokvovou konstrukcí a krytinou z vlnových tašek – krokvové kotvy – montážní profily – šrouby a matice ■ Střechy s vaznicovou konstrukcí a krytinou z vlnitých desek
Vzdálenost mezi moduly. Min. vzdálenost mezi moduly umístěnými vedle sebe resp. nad sebou (v závislosti na střešních taškách).
VIESMANN
VITOVOLT
5418 397 CZ
3
A šikmá střecha, umístění svisle B šikmá střecha, umístění vodorovně
Varianty a podmínky montáže fotovoltaických modulů (pokračování) – – – –
kombi šrouby montážní úhelníky montážní profily šrouby a matice
Pro připojení elektřiny lze objednat připojovací kabely, konektory, zdířky a speciální servisní kufr.
Upevňovací úhelník pro plechovou střechu Střešní hák pro krytinu z vlnových tašek
Krokvová kotva Střešní hák pro břidlicovou krytinu
3
Střešní hák pro krytinu z bobrovek
Kombi šroub
Střešní hák pro krytinu z vlnitých desek
60
00
Montážní profil 40 x 21 Montážní profil 44 x 44 x 6000
5418 397 CZ
Montážní profil 40 x 40
VITOVOLT
VIESMANN
13
Varianty a podmínky montáže fotovoltaických modulů (pokračování) Vodorovná montáž se střešními háky A B C D E
FV modul montážní profil koncový úchyt střešní hák montážní lať (pouze u krytiny z vlnových tašek)
A B C D E F
FV modul montážní profil montážní plech koncový úchyt upevňovací úhelník krokvová kotva
3
5418 397 CZ
Svislá montáž s krokvovou kotvou
14
VIESMANN
VITOVOLT
Varianty a podmínky montáže fotovoltaických modulů (pokračování) Vodorovná montáž A B C D E F G
FV modul montážní profil střední úchyt opěra (podle typu modulu) střešní hák koncový úchyt montážní lať (pouze u krytiny z vlnových tašek)
3
Ploché střechy Kromě pevných montážních úhelníků se dodávají i úhelníky s možností nastavení sklonu na 20 až 40°.
5418 397 CZ
Při montáži na plochou střechu se FV moduly montují vždy vodorovně. Na každých 1 až 6 modulů v jedné řadě jsou zapotřebí spojovací vzpěry.
VITOVOLT
VIESMANN
15
Varianty a podmínky montáže fotovoltaických modulů (pokračování)
z
10
0
72
2
75
3
Montáž na nosnou konstrukci
5418 397 CZ
nosná konstrukce A Rozměr z výpočet viz strana 17
16
VIESMANN
VITOVOLT
Varianty a podmínky montáže fotovoltaických modulů (pokračování)
z
10 0
72 2
75
3
Montáž s podkladovými deskami podkladové desky A Rozměr z výpočet viz strana 17 Zátěže podkladů podle DIN 1055 při úhlu sklonu 35° Pokud jsou FV moduly zajištěny proti skluzu, zohledňujte jen statické přídavné zátěže proti nadzdvihnutí.
Montážní výška nad zemí Zátěž podkladu na jednu podpěru
m kg
Upozornění Statické výpočty, například nosných konstrukcí budovy, provádí na požádání: Ingenieurbüro für Baustatik Dipl.-Ing. Gerhard Nolte Auf der Heide 1 35066 Frankenberg
Zabezpečení proti skluzu Zabezpečení proti nadzdvihnutí do 8 8 až 20 20 až 100 do 8 8 až 20 20 až 100 267 439 613 108 183 261
Stanovení úhlu β nejnižší polohy slunce. V ČR se tento úhel pohybuje v závislosti na zeměpisné šířce mezi 13º a kolem 17°.
5418 397 CZ
Stanovení vzdálenosti řad modulů Při montáži několika řad modulů za sebou je třeba dodržet určitou vzdálenost (rozměr z), aby se zabránilo nežádoucímu zastínění, jež by mohlo mít velmi nepříznivý vliv na výtěžek energie.
VITOVOLT
VIESMANN
17
Varianty a podmínky montáže fotovoltaických modulů (pokračování) Příklad: Praha leží asi na 50. stupni zeměpisné šířky. Úhel β = 90º − 23,5º − zeměpisná šířka (23,5° je třeba považovat za konstantu) 90º − 23,5º − 50º = 16,5º h = 992 mm (podle typu modulu) α = 35º β = 16,5º
h
h α
β
α
z=
z
z=
z sin (180° – (α + β)) = h sinβ
sin β 992 mm · sin (180°– 51,5°) sin 16,5°
z = 2 733 mm
rozteč mezi řadami modulů výška modulů úhel sklonu modulů úhel polohy slunce
3.3 Všeobecné pokyny k montáži ■ Dbejte na max. zatížení a vzdálenost nosné konstrukce zákazníka od okraje střechy podle DIN 1055. ■ U plochých střech s krytinovými pásy z umělé hmoty montujte opěry jen s proložkou (ochrannými stavebními rohožemi jako mezivrstvou). ■ Připojovací kabely zabezpečte proti oklování ptáky a okusu hlodavci. ■ V blízkosti fotovoltaických modulů naplánujte k usnadnění kontrolních a údržbářských prací střešní výstup. ■ Připojovací vedení musejí být vedena vhodnou střešní průchodkou (větrací taška).
420
330
Typ krytinové tašky Frankfurtská taška Dvojité S Taška Taunus Taška Harz
Průřez větracího otvoru
cm2 32 30 27 27 5418 397 CZ
3
z h α ß
h · sin (180°– (α+β))
18
VIESMANN
VITOVOLT
Příslušenství
A spojovací kabel modulů mezi sebou (při větších vzdálenostech modulů je možné jej prodloužit prodlužovacím kabelem o délce 3 m a průřezu 4 mm2) B připojovací resp. prodlužovací kabel k propojení modulů s měničem, délka 15 m, průřez 4 mm2 C oddělovač stejnosměrného proudu (pokud není součástí měniče) D měnič E datový kabel pro rozhraní RS 485, délka 1 resp. 20 m (alternativně: rádiové spojení) F deska s plošnými spoji jako rozhraní přenosu dat, k montáži do měniče. Ve větších zařízeních s několika měniči slouží jako spojovací článek mezi jednotlivými měniči (RS 485, resp. rádiový přenos) a musí být namontována do každého měniče. (Integrované napájení proudem pro interní/externí volitelné funkce; galvanické oddělení od měniče.)
G data logger box (zapisovač dat, včetně softwaru). Samostatná skříňka s integrovaným rozhraním pro přenos dat. Podle provedení se hodí k registraci dat až 100 měničů. H datový kabel pro rozhranní RS 232 ke spojení s PC, délka 2 m K PC (provozovatele) L elektroměr (provozovatele) M domovní připojovací skříňka N displej k indikaci dat zařízení v různých velikostech a provedeních – možnost individuálního přizpůsobení
Příloha 5.1 Projektování a provedení Při zřizování fotovoltaického zařízení připojeného k síti zjednodušuje systematický postup plánování; pečlivá příprava šetří čas při montáži a instalaci.
Některé detailní otázky jsou pro specializovanou firmu rutinou, v jiném případě, hlavně zabývá-li se fotovoltaickými systémy připojenými k síti, vstupuje i odborník na neznámou půdu.
5418 397 CZ
Kroky vedoucí k vlastní solární elektrárně 1. Shromáždění potřebných informací, poradenství 2. Plánování a dimenzování zařízení 3. Prověření nutnosti stavebního povolení. Pokud se solární zařízení montují na šikmé střechy nebo jsou integrovány do střešní plochy, není většinou povolení nutné. Místní předpisy (územní plán) a předpisy na ochranu památek se přitom od tohoto pravidla mohou lišit. Potřebné informace získáte dotazem u příslušného stavebního úřadu.
VITOVOLT
4. 5. 6. 7.
Vypracujte nabídku a vyjasněte si financování a možnosti subvencí Montáž a připojení zařízení k veřejné síti Uvedení do provozu a instruktáž provozovatele Provoz a kontrola výtěžku, daňové otázky
VIESMANN
19
4
Příloha (pokračování) Plánovací kontrolní seznam Před naplánováním a zřízením fotovoltaického zařízení připojeného k síti si vyjasněte následující otázky: ■ Kam mají být moduly namontovány (šikmá střecha, plochá střecha, fasáda, volná plocha)? ■ Na jaký podklad budou moduly upevněny (materiál střešní krytiny, druh obložení fasády)? ■ Zjistěte sklon a nasměrování plochy modulů (sklon ve stupních, odchylka od jižního směru) ■ Jak má být zařízení velké (plocha k dispozici, investiční rozpočet)? ■ Je možné zastínění modulů (anténa, arkýř, komín, stromy, sousední budovy)?
■ Jaké jsou možnosti vedení kabelů v budově (nepoužívaný komín, zásobovací šachta, stávající prázdné trubky pro elektrická vedení, kabelový kanál na vnější stěně budovy, např. podél okapové roury)? ■ Kam má být instalován měnič (ven, na půdu, do sklepa)? ■ Je k dispozici volné místo pro elektroměr, resp. může být vytvořeno jednoduchou přestavbou v rámci skříně elektroměru (lze např. využít místo určené pro spínací hodiny nebo již stávající spínací hodiny umístit elektroměru „na hlavu“)? ■ Kdo je příslušný provozovatel elektrické sítě?
Příklad výpočtu Uvedené plánovací kroky není třeba provádět ručně. Existuje již řada projektovacích počítačových programů. Kromě toho vám kdykoliv rád pomůže pracovník naší služby zákazníkům. 1. Výpočet možného počtu modulů určených k uložení na disponibilní plochu (vezměte v úvahu vzdálenosti od okrajů): Délka L =8m Výška O =5m Šířka modulu B = 0,81 m Výška modulu H = 1,62 m Šířka upevňovacího úchytu = 0,025 m Počet modulů v jedné řadě = L / (B + 0,025 m) = 8 m / (0,81 m + 0,025 m) = 9 Počet řad nad sebou = O / (H + 0,025 m) = 5 m / (1,62 m + 0,025 m) = 3 2. Stanovení počtu modulů a výkonu: 3 řady po 9 modulech = 27 modulů. Při jmenovitém výkonu jednoho modulu 165 Wp vyplyne z výpočtu výkon generátoru P = 4,45 kWp. 3. Výpočet napětí modulu: Standardní zkušební podmínky (STC): Základní teplota = 25 °C Air Mass (vzdušná hmota) = 1,5 Dopadající záření = 1000 Wh/m2
5
Data modulu (při 25 °C): UMPP = 33,80 V IMPP = 4,88 A UOC = 43,10 V ISC = 5,32 A Teplotní koeficienty článků: Tk (Pjmen) = -0,47 %/K Tk (UOC) = -163 mV/K Tk (ISC) = 5,3 mA/K
5418 397 CZ
Výpočet napětí při -15 °C (STC – 40 K) a +70 °C (STC + 45 K). Tyto hodnoty jsou závislé na místních podmínkách. UOC (při -15 °C) = 43,10 V + (-40 K × -0,163 V/K) = 48,81 V UMPP (při -15 °C) = 33,80 V + (-40 K × -0,163 V/K) = 40,32 V UMPP (při 70 °C) = 33,80 V + (45 K × -0,163 V/K) = 26,47 V 4. Volba vhodného měniče: Výkonové údaje modulů se vztahují ke standardním laboratorním podmínkám (STC), jež se v praxi vyskytují zřídka. Měnič proto většinou může být dimenzován o 5 až 10 % menší (v případě nepříznivého nasměrování dokonce ještě menší) než je teoreticky třeba. Maximální parametry napětí a proudu měniče je však v každém případě třeba dodržet. Pjmen (měniče) = 0,90 × Pjmen (FV generátoru) = 0,90 × 4,45 kWp = 4,0 kWp Pjmen (měniče) = 0,95 × Pjmen (FV generátoru) = 0,95 × 4,45 kWp = 4,2 kWp Jmenovitý výkon měniče je 4 až 4,2 kWp.
20
VIESMANN
VITOVOLT
Příloha (pokračování) 5. Propojení modulů, kontrola mezí napětí: Údaje měniče: PDCjmen = 4,0 kWp PPVmax = 4,2 kWp UMPP PVdole = 230 V UMPP PVnahoře = 500 V UDCmax = 600 V IDCmax = 18,3 A Výpočet počtu modulů v jedné řadě: n (modulymax) = UMPP PVnahoře / UMPP (při -15 °C) = 500 / 40,32 = 12,4 ≙ 12 n (modulymin) = UMPP PVdole / UMPP (při 70 °C) = 230 / 26,47 = 8,6 ≙ 9 n (modulymax) = UDCmax / UOC (při -15 °C) = 600 / 48,81 = 12,3 ≙ 12 K dodržení napěťového okna MPP měniče musí být za sebou zapojeno nejméně 9 a nejvýše 12 modulů. Maximální vstupní napětí dovoluje rovněž 12 modulů. 6. Kontrola počtu řetězců a modulů, jejich přizpůsobení měniči: Počet řetězců = předběžný počet modulů : počet modulů v řadě = 27 : 12 = 2 UMPP (při 70 °C) = 26,47 V × 12 modulů = 318 V > UMPP PVdole = 230 V UMPP (při -10 °C) = 40,32 V × 12 modulů = 484 V > UMPP PVnahoře = 500 V UOC (při -10 °C) = 48,81 V × 12 modulů = 586 V > UDCmax = 600 V IMPP (při 25 °C) = 4,88 A × 2 řetězce = 9,76 A < IDCmax = 18,3 A Plánovaných 27 modulů není se zvoleným měničem a dvěma řetězci realizovatelných. Je na projektantovi, aby pro svého zákazníka nalezl optimální řešení. K lepšímu využití střešní plochy lze například změnit způsob montáže nebo typ modulů či měničů.
5.2 Glosář Amorfní solární článek Solární moduly s materiálově úspornou tenkou vrstvou nekrystalického (amorfního) materiálu, např. křemíku, napařovanou na sklo nebo ocelové fólie. Difuzní záření Nepřímé sluneční světlo, rozptýlené mraky, částicemi obsaženými ve vzduchu apod. Přímé záření Přímé světlo, dopadající spontánně přímo na zemský povrch. Tenkostěnný solární modul Aktivní materiál solárních článků se k úspoře materiálu napařuje přímo na nosný materiál (sklo, ocelová fólie) a vytváří na něm pouze tenkou vrstvu. Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) - Zákon o obnovitelných energiích „Zákon ustanovující prioritu obnovitelných energií“ (spolkový zákon SRN) předepisuje minimální náhrady, podmínky připojení a další smluvní podmínky pro dodávku proudu z obnovitelných zdrojů do veřejné sdružené rozvodné sítě. Platí od 1. dubna 2000, poslední novelizace 1. února 2009. Úhrada za napájení Místní provozovatel elektrické sítě musí proud z obnovitelných zdrojů nakoupit a zaplatit nejméně minimální cenu (úhradu) odpovídající EEG.
5418 397 CZ
Elektron Ve fyzice se elektrický proud vysvětluje pohybem elektronů. Elektron je atomová částice, která nese elektrický náboj (modelová představa). Energie Elektrická energie se měří ve watthodinách (Wh) (1000 Wh = 1 kWh); nezaměňujte s okamžitým výkonem (watt, W) nebo špičkovým výkonem (watt peak, Wp resp. kWp).
VITOVOLT
Doba návratnosti energie Energetická „doba amortizace“, za kterou fotovoltaické zařízení vyprodukuje energii, která byla nutná k její výrobě. ENS Bezpečnostní spínání pro kontrolu sítě přístroje pro napájení sítě. Zkratka „ENS“ znamená: Dvě na sobě nezávislá zařízení pro kontrolu sítě, každé s přiřazeným spínacím členem v řadě. Faktor zisku Udává, kolikrát více energie solární zařízení za dobu svého provozu vyprodukuje v porovnání s energií spotřebovanou k jeho výrobě. Obnovitelné druhy energie Zdroje energie, které nespotřebovávají konečné suroviny, ale čerpají z přírodních cyklů, se označují jako obnovitelné (slunce, vítr, voda, bioenergie). Většinou se mezi ně počítají i přílivové cykly, mořské proudy a teplo ze země. Ochranný spínač FI Proudový chránič v elektrické instalaci, sloužící k ochraně osob před „ranami“ elektrického proudu při styku se síťovým napětím. Fotovoltaika (FV) Odborný pojem pro výrobu elektrické energie ze slunečního světla. Efekt „zahradní hadice“ Ve fotovoltaickém zařízení je sériově zapojeno množství solárních článků. Pokud se zakryje jeden solární článek nebo část solárního modulu (např. stínem), zbrzdí se v tomto místě tok elektrického proudu, což působí jako zlom na zahradní hadici. K tomuto výsledku vedou také odlišné technické parametry solárních modulů: nejslabší článek (modul) udává maximální výkon celého systému. Připojovací skříň generátoru Připojovací skříňka, do které jsou svedeny kabely solárního generátoru. Jsou zde navíc namontovány bezpečnostní prvky řetězců modulů a na ochranu před přepětím od blesku; často také spínač.
VIESMANN
21
5
Příloha (pokračování) Globální záření Množství energie jako součet přímého a difuzního dopadajícího záření – vztahuje se obvykle na vodorovnou plochu o velikosti 1 m2.
Síťové spojení Spojení decentralizovaných výrobců elektrického proudu, například solárních zařízení, s veřejnou rozvodnou sítí.
Polovodič Materiál, který je ve fyzicky čistém stavu nevodivý, avšak při cíleném dotování příměsí (znečištění) začne být vodivý.
Přechod p-n Pokud je polovodič dotován (znečištěn) příměsí cizích atomů, stane se původně nevodivý materiál buď kladně (nedostatek elektronů), nebo záporně (přebytek elektronů) vodivým. Leží-li dvě takovéto vrstvy přímo vedle sebe, nazývá se vrstva mezi nimi "přechod p-n". V této mezní vrstvě uvnitř materiálu vzniká elektrické pole.
Efekt hot spot Zničení solárního článku nadměrným teplem při částečném zastínění modulu – zabrání se mu obtokovými diodami. Konvenční energetické zdroje Fosilní nositelé energie jako uhlí, minerální oleje, zemní plyn a uran. Úhrada pokrývající náklady Spolkovým úřadem Strompreisaufsicht Nordrhein-Westfalen (Dozor nad cenami el. proudu) každoročně zjišťované náklady na výrobu solárního proudu podle energetické kalkulace pro aktuální rok výroby. Pojem má svůj původ ve stejnojmenném subvenčním návrhu Cášského spolku na podporu solární energie. Zkratový proud Velikost proudu v případě, že dojde ke spojení (zkratování) kladného a záporného pólu solárního generátoru. Napětí naprázdno Velikost napětí mezi kladným a záporným pólem zdroje proudu (např. solárního modulu), není-li připojen žádný spotřebič. Výkon Okamžitý výkon elektrického spotřebiče nebo elektrického generátoru (elektrárny, solárního zařízení). Udává se ve wattech (W); nezaměňujte s elektrickou energií (Wh). Parametr watt peak (Wp) udává špičkový výkon solárního generátoru (článku, modulu) při STC (standardních zkušebních podmínkách). Monokrystalické solární články U monokrystalických solárních článků je materiál (křemík) uspořádán na úrovni atomů jako absolutně pravidelný krystal. MPP – Maximum Power Point Bod na charakteristice modulu (závisí na intenzitě záření a teplotě), ve kterém solární generátor produkuje maximální výkon.
Solární generátor Úhrn všech solárních modulů solárního zařízení. Solární modul (fotovoltaický modul) Jednotlivý stavební prvek solárního generátoru. Solární modul obsahuje množství elektricky spojených solárních článků, uzavřených tak, že odolávají klimatickým vlivům. Solární článek Jednotlivý prvek k získávání solární elektřiny. Přeměňuje sluneční světlo na základě čistě fyzikálního procesu přímo, bez mechanických nebo chemických postupů a bez spotřeby materiálu na elektrický proud. Jeho životnost je teoreticky neomezená (velikost cca 10 x 10 až 15 x 15 cm). Sluneční kolektor Součást k získávání tepla ze slunečního světla (tepelná solární energie). Slunečné hodiny Speciální přístroje pro zaznamenávání počasí. Zaznamenávají počet hodin se slunečním svitem – z počtu slunečných hodin nelze přímo usuzovat na dopadající energii – přesnou hodnotou pro to je globální záření. STC (Standard Test Conditions, standardní zkušební podmínky) Standardní podmínky k měření elektrických parametrů solárních modulů, aby bylo možno porovnat produkty různých výrobců.
Síť („veřejná rozvodná síť“, sdružená síť) V elektrické rozvodné síti jsou vzájemně spojeny ("zesíťovány") všechny elektrárny a jejich spotřebiče.
Oblast částečného zatížení Fotovoltaické zařízení produkuje jen zřídka špičkový výkon (kWp); zpravidla menší, a to v závislosti na momentálním jasu. Solární systém a jeho součásti (přístroj pro napájení sítě) při tom pracují v oblasti částečného zatížení, protože vyrábějí jen část maximálního výkonu.
Síťová přípojka Místo připojení přístroje pro napájení sítě k elektrické instalaci domu, resp. k veřejné síti.
Měnič (střídač, invertor) Přeměňuje stejnosměrný (např. solární) na běžný domácnostní střídavý proud (viz přístroj pro napájení sítě).
Zařízení připojené k síti Oproti samostatnému zařízení je tento systém připojen k veřejné elektrické síti a nepotřebuje akumulační baterie.
Střídavý proud Proud, který neustále mění svůj směr. Běžný proud v domácnosti mění svůj směr 100krát za vteřinu (kmitočet 50 Hz) a má jmenovité napětí 230 V.
Přístroj pro napájení sítě Měnič se síťovou synchronizací a kontrolou sítě, který přeměňuje stejnosměrný proud, vyráběný v solárním modulu zařízení na solární elektřinu připojeného k síti, na střídavý proud a dodává jej do sítě.
Wp (watt peak), kWp (kilowatt peak) Viz výkon a energie.
5418 397 CZ
5
Polykrystalické solární články V materiálu se při výrobě tvoří mnoho jednotlivých krystalů, které se na povrchu vyznačují strukturou "ledových květů".
22
VIESMANN
VITOVOLT
5418 397 CZ VITOVOLT
VIESMANN
23
Tištěno na ekologickém papíru běleném bez chlóru Viessmann spol. s r.o. Chrášťany 189 25219 Rudná u Prahy Telefon: 257 09 09 00 Telefax: 257 95 03 06 www.viessmann.com 24
VIESMANN
VITOVOLT
5418 397 CZ
Technické změny vyhrazeny!
