Wszystkie instalacje elektryczne – zwłaszcza te charakteryzujące się wysoką mocą – wymagają zastosowania odpowiednich zabezpieczeń, które skutecznie chronią przed niebezpiecznymi przepięciami oraz ryzykiem porażenia prądem elektrycznym. W przypadku systemów paneli fotowoltaicznych, które są komponentami umieszczonymi na zewnątrz budynków, kwestia ochrony staje się jeszcze bardziej istotna ze względu na ich zwiększoną ekspozycję na różnorodne czynniki zewnętrzne, w tym przede wszystkim na wyładowania atmosferyczne. Z tego powodu, prawidłowo wykonane uziemienie instalacji fotowoltaicznej jest absolutnie niezbędne.
W tym artykule znajdziesz kluczowe informacje na temat uziemienia instalacji fotowoltaicznej:
- Czym jest uziemienie instalacji fotowoltaicznej i jaką pełni funkcję.
- Jak wygląda schemat typowego uziemienia.
- O czym należy pamiętać, przygotowując uziemienie zgodnie z obowiązującymi normami.
- Jak wykonać uziemienie instalacji fotowoltaicznej na gruncie.
- Dlaczego prawidłowe uziemienie jest niezbędne dla bezpieczeństwa i ochrony instalacji PV.
W dalszej części artykułu szczegółowo omówimy te zagadnienia, podkreślając znaczenie profesjonalnego wykonania uziemienia.
Co to jest uziemienie instalacji fotowoltaicznej i jaką pełni rolę?
Uziemienie instalacji fotowoltaicznej to specjalistyczne połączenie elektryczne, którego podstawowym zadaniem jest bezpieczne odprowadzanie nagromadzonych ładunków elektrycznych bezpośrednio z paneli fotowoltaicznych do ziemi. Grunt charakteryzuje się naturalnym zerowym potencjałem elektrycznym, co w praktyce pozwala na efektywne ograniczenie potencjalnych skutków wystąpienia nadmiernego napięcia w obrębie całej instalacji solarnej. W sytuacji przepięcia, nadmiar zgromadzonej energii elektrycznej jest w kontrolowany sposób „rozpraszany” w gruncie, skutecznie zabezpieczając delikatne panele fotowoltaiczne przed trwałymi uszkodzeniami.
Z technicznego punktu widzenia, uziemienie w instalacji PV pełni również istotną funkcję wyrównania potencjałów elektrycznych pomiędzy konstrukcją montażową paneli a samymi modułami fotowoltaicznymi. Co kluczowe, prawidłowo zaprojektowane i wykonane uziemienie instalacji fotowoltaicznej powinno kompleksowo zabezpieczać cały układ, ze szczególnym uwzględnieniem metalowych elementów wspierających konstrukcję, które z racji swoich właściwości przewodzących stanowią potencjalne ryzyko w przypadku wyładowań atmosferycznych.
Jak wizualnie wygląda typowe uziemienie instalacji fotowoltaicznej? Najczęściej przyjmuje ono stosunkowo prostą formę – są to specjalne przewody uziemiające, które są wprowadzane na określoną głębokość (zazwyczaj kilka metrów) do gruntu znajdującego się bezpośrednio pod panelami lub w ich pobliżu. Przewody te mogą być prowadzone wewnątrz elementów konstrukcyjnych, mocowane w specjalnie przygotowanych otworach w ramie paneli lub przytwierdzane za pomocą dedykowanych klamer uziemiających.
Schemat uziemienia instalacji fotowoltaicznej: kluczowe elementy i zasady
Warto na wstępie podkreślić, że w zależności od specyficznej charakterystyki danego systemu fotowoltaicznego, schemat uziemienia instalacji fotowoltaicznej może nieznacznie się różnić. Konkretny schemat, który należy zastosować w danym przypadku, jest uzależniony od kilku istotnych czynników, takich jak dokładne położenie paneli fotowoltaicznych (na dachu czy na gruncie), rodzaj zastosowanych dodatkowych zabezpieczeń przeciwprzepięciowych oraz metoda, w jaki sposób ma zostać wykonane finalne połączenie odprowadzające ładunki elektryczne do ziemi. Najważniejsze jest, aby dobrać właściwy schemat – uziemienie instalacji fotowoltaicznej musi być optymalnie dostosowane do działania całego układu PV.
Jak wygląda standardowe uziemienie instalacji fotowoltaicznej? Przewód wyrównawczy potencjały może być podłączony w różnych strategicznych punktach instalacji – na przykład do obudowy skrzynki z falownikiem (inwerterem) lub do skrzynki prądu zmiennego (AC). Niemniej jednak, kluczowym aspektem jest zapewnienie skutecznego połączenia przewodu uziemiającego z metalowymi elementami obudowy paneli fotowoltaicznych oraz z szynami montażowymi. Wynika to z faktu, że materiały powszechnie wykorzystywane przy produkcji tych komponentów charakteryzują się dobrą przewodnością elektryczną, co oznacza, że w przypadku bezpośredniego uderzenia pioruna mogą stanowić poważne zagrożenie. Aby mieć stuprocentową pewność, że uziemienie instalacji fotowoltaicznej zostało zaprojektowane i wykonane w pełni poprawnie i zgodnie z obowiązującymi standardami, zdecydowanie zaleca się skorzystanie z profesjonalnego wsparcia i powierzenie realizacji całości zadania doświadczonym specjalistom z branży.
Przygotowując uziemienie instalacji fotowoltaicznej, niezwykle istotna jest znajomość i stosowanie się do wytycznych zawartych w normie PN-EN 62305. Ten kluczowy dokument zawiera szczegółowe zalecenia dotyczące projektowania i wykonania systemów ochrony odgromowej, w tym również dla instalacji fotowoltaicznych. Aby zapewnić odpowiedni poziom ochrony przed przepięciami, konieczne jest ścisłe przestrzeganie zasad określonych w ramach tej normy. Istotne są również minimalne wymiary poszczególnych elementów, które składają się na kompletne uziemienie instalacji fotowoltaicznej. Przykładowo, minimalny przekrój przewodu uziemiającego dla mechanicznych części konstrukcji montażowej musi wynosić co najmniej 4 mm², natomiast dla połączenia z główną szyną uziemiającą – od 6 mm² w przypadku zabezpieczeń przeciwprzepięciowych (SPD) klasy II lub od 16 mm² dla SPD klasy I. Te konkretne wymogi przekrojów przewodów są z kolei precyzyjnie określone w normie IEC 60364-7-712.
Jak prawidłowo wykonać uziemienie instalacji fotowoltaicznej na gruncie?
W przypadku wykonywania uziemienia instalacji fotowoltaicznej na gruncie, najczęściej stosuje się tradycyjne zwody pionowe, czyli popularne iglice i maszty odgromowe, które są dobrze znane z wielu innych rodzajów systemów ochrony przed wyładowaniami atmosferycznymi. Niezwykle istotną kwestią w tym kontekście jest prawidłowy dobór odpowiedniej wysokości zwodu pionowego – jest ona wyznaczana za pomocą tak zwanego kąta osłonowego. Wielkość tego kąta jest z kolei bezpośrednio zależna od wymaganego poziomu ochrony, który jest określany indywidualnie w zależności od rodzaju i charakterystyki danego budynku oraz jego otoczenia. Ogólna zasada jest taka, że im mniejszy jest kąt osłonowy, tym wyższy musi być zastosowany zwód pionowy, aby zapewnić skuteczną ochronę. Szczegółowe informacje i wytyczne dotyczące projektowania uziemienia instalacji fotowoltaicznej naziemnej są dokładnie opisane w ramach wspomnianej już normy PN-EN 62305.
Niezależnie od tego, czy instalacja fotowoltaiczna jest umieszczona na gruncie, czy na dachu budynku, kluczową wartością jest rezystancja uziemienia, która nie powinna przekraczać 10 omów. Jak wykonać uziemienie instalacji fotowoltaicznej, aby zagwarantować pełne bezpieczeństwo i skuteczną ochronę przed niebezpiecznymi wyładowaniami elektrycznymi? Najlepiej kierować się szczegółowymi wytycznymi określonymi w obowiązujących normach, jednak równie istotne jest profesjonalne i staranne wykonanie wszystkich połączeń. Przygotowanie odpowiedniego systemu uziemienia nie należy do prostych zadań i wymaga specjalistycznej wiedzy oraz doświadczenia, dlatego niezbędne jest skorzystanie ze wsparcia doświadczonych i kompetentnych specjalistów, którzy będą w stanie zapewnić najlepsze efekty przy tego 1 typu pracach. Co ważne, nieprawidłowo wykonane uziemienie instalacji fotowoltaicznej w praktyce jest niemal równoznaczne z całkowitym brakiem ochrony odgromowej – oznacza to, że w takiej sytuacji instalacja i budynek nie są w żaden sposób zabezpieczone przed potencjalnymi przepięciami i skutkami uderzenia pioruna.
Dlaczego uziemienie instalacji fotowoltaicznej jest absolutnie konieczne?
Chociaż w wielu starszych instalacjach fotowoltaicznych wciąż brakuje odpowiednich zabezpieczeń, w tym właśnie prawidłowego uziemienia instalacji fotowoltaicznej, coraz więcej świadomych inwestorów decyduje się na uwzględnienie tego kluczowego elementu już na etapie wstępnego projektowania systemu PV. Dlaczego warto zwrócić na to szczególną uwagę? Przede wszystkim jest to podstawowy i najskuteczniejszy sposób ochrony cennych paneli fotowoltaicznych przed katastrofalnymi skutkami bezpośrednich lub pośrednich wyładowań atmosferycznych, które mogą bezpowrotnie zniszczyć moduły PV. Podobnie jak inne wrażliwe komponenty elektryczne, panele fotowoltaiczne są podatne na przepięcia i nagłe, gwałtowne skoki napięcia – takie sytuacje mogą prowadzić do bardzo kosztownych usterek, a w skrajnych przypadkach nawet do konieczności wymiany całej instalacji. Dodatkowo, brak właściwej ochrony odgromowej znacząco zwiększa ryzyko wystąpienia pożaru, który może zagrozić nie tylko samej instalacji fotowoltaicznej, ale również innym elementom budynku.
Uziemienie instalacji fotowoltaicznej jest zatem nie tylko zalecanym, ale wręcz obowiązkowym komponentem, mającym kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa zarówno samych paneli słonecznych, jak i całego budynku, a tym samym – jego mieszkańców. Warto również podkreślić, że inwestycja w dobrze zaprojektowane i wykonane zabezpieczenia przeciwprzepięciowe może w dłuższej perspektywie przynieść znaczne oszczędności, które mogą nawet przewyższyć początkowy koszt wykonania uziemienia. Wynika to z faktu, że ewentualne naprawy lub wymiana uszkodzonych paneli fotowoltaicznych byłyby zazwyczaj znacznie większym obciążeniem dla budżetu. Dodatkowo, należy zaznaczyć, że koszt uziemienia instalacji fotowoltaicznej zazwyczaj nie stanowi znaczącej części całkowitej ceny inwestycji w system PV. Kluczowe jest jednak odpowiedzialne i bezpieczne przygotowanie takiego rozwiązania. Aby móc liczyć na najlepsze efekty i długotrwałą ochronę, niezbędne jest ścisłe przestrzeganie wytycznych zawartych w obowiązujących normach (w szczególności PN-EN 62305 i IEC 60364-7-712) oraz skorzystanie z profesjonalnego wsparcia doświadczonych specjalistów.
Fot. Pexels
Polskie przepisy budowlane oraz normy techniczne, w szczególności PN-EN 62305, nakładają obowiązek stosowania ochrony odgromowej, która obejmuje również uziemienie, dla budynków i instalacji narażonych na wyładowania atmosferyczne. W praktyce dotyczy to większości instalacji fotowoltaicznych.
Wykonanie uziemienia instalacji fotowoltaicznej wymaga specjalistycznej wiedzy z zakresu elektryki i ochrony odgromowej oraz znajomości obowiązujących norm. Ze względów bezpieczeństwa i skuteczności ochrony, zdecydowanie zaleca się powierzenie tego zadania wykwalifikowanym specjalistom.
Zaleca się regularne sprawdzanie stanu uziemienia instalacji fotowoltaicznej, najlepiej podczas corocznych przeglądów instalacji elektrycznej. Szczególną uwagę należy zwrócić na stan przewodów uziemiających, połączeń oraz rezystancję uziemienia.
