Ogromne zainteresowanie źródłami energii odnawialnej sprawia, że na rynku instalatorów pojawia się wielu nierzetelnych wykonawców instalacji fotowoltaicznych. W efekcie coraz częściej w mediach społecznościowych natrafić można nainformacje o ryzyku pożarów instalacji PV .Większości pożarów można uniknąć, a ich ryzyko zminimalizować niemalże do zera, jednak bardzo ważne jest przestrzeganie rygorystycznych wytycznych stawianych przez producentów elementów fotowoltaiki i wykonywanie instalacji zgodnie z obowiązującymi normami.
Głównym problemem jest nieznajomość zasad funkcjonowania instalacji po stronie prądu stałego, a także brak wiedzy i doświadczenia w wykonywaniu połączeń kablowych zgodnie z normami IPC. Dodatkowo, niektóre instalacje są wykonywane na niskiej jakości komponentach, zamiennikach przewodów i złączy fotowoltaicznych w miejsce produktów od renomowanych firm. Koszt takich oszczędności to elementy, które nie spełniają restrykcyjnych wymagań dotyczących używania ich w przestrzeniach otwartych i jakościowych, stwarzając zagrożenie dla ich użytkowników. Miedź z domieszkami zanieczyszczeń zwiększa opory przewodzenia prądu. Plastiki z niskich komponentów i w niskich normach palności nie chronią przy dużych zmianach temperatur elementów metalowych wewnątrz wtyczek, a także w razie nieprawidłowego montażu złącza na przewodzie stwarzają ryzyko zapalenia się w niekorzystnych warunkach pracy.
Bardzo niewiele osób ma świadomość ryzyka, jakie niesie za sobą niewłaściwe wykonanie instalacji na przewodach solarnych – zwłaszcza gdy instalacja jest zamontowana na dachu lub w pobliżu domu, w którym mieszkają ludzie. Problem leży nie tylko po stronie zacisku, ale i całej obróbki przewodów. Zarówno ściąganie izolacji, jak i zacisk złącza solarnego stwarza realne zagrożenie dla późniejszego złego funkcjonowania instalacji, która nie będzie działa ze stuprocentową efektywnością w przypadku wykonania tych procesów w sposób niewłaściwy.
Wycięcie żył przewodów podczas ściągania izolacji lub ich delikatne przycięcie, które przy zacisku będzie skutkować ich wyłamaniem, będzie miejscem potencjalnego ryzyka w późniejszym okresie czasu. Nagrzewające się i stygnące przewody z czasem zaczną korodować, zwiększając opór przewodzenia prądu.
Na fot. 1 pokazany został zacisk złącza fotowoltaicznego, w którym wycięto żyły przewodu przez nieprawidłową jego obróbkę. Bardzo duża część przewodów nie jest zagnieciona, a pomiędzy nimi znajduje się bardzo dużo wolnych przestrzeni. Tak wykonany zacisk nie spełnia norm dotyczących zagniatania.
Pracując złej jakości narzędziami, nie spełniamy żadnych norm, a wygląd przewodu wewnątrz nie jest w żaden sposób akceptowalny. Na fot. 2 pokazana została zerowa gazoszczelność wynikającą z użycia niskiej jakości narzędzia, które nie jest dedykowane do zacisku złączy solarnych.
Prawidłowo wykonany zacisk ma pełną gazoszczelność. Wszystkie żyły przewodów są zagniecione, a pomiędzy nimi nie ma wolnych przestrzeni. Dolega on maksymalnie do ścianek złącza solarnego, gwarantując tym samym idealne parametry działania instalacji fotowoltaicznej.
Przedstawione na zdjęciach prawidłowe (fot. 3) i nieprawidłowe (fot. 1, 2) zaciski mają swoje odzwierciedlenie na zamieszczonych w dalszej części wykresach, które pokazują, jakie są różnice temperaturowe pomiędzy dobrze a źle wykonanym połączeniem.
W chwili, w której otrzymujemy ciepło na złączu, tracimy energię. Jeżeli tracimy energię, mamy źle działającą instalację fotowoltaiczną. Otrzymujemy energię cieplną, stwarzamy zagrożenie pożarowe.
Wykres 1 obrazuje nam wzrost temperatur poprzez opór przewodzenia przy właściwym i niewłaściwym zacisku złącza PV. Jeszcze bardziej obrazowo przedstawia się analiza termiczna dobrze i źle wykonanego połączenia, gdzie tylko kamerą termowizyjną jesteśmy w stanie stwierdzić, co dzieje się wewnątrz szczelnie zamkniętej złączki fotowoltaicznej, ponieważ na pierwszy rzut oka nie widać różnic pomiędzy źle a dobrze wykonanym połączeniem kablowym.
Instalacja fotowoltaiczna po stronie prądu stałego to albo praca ciągła z dużym przepływem prądu, albo uderzenia i zaniki energii. Prąd stały w przypadku napotkania na opór lub wolne przestrzenie pomiędzy elementami metalowymi ma tendencję do jonizowania powietrza wokół elementów metalowych, co w skrajnych przypadkach doprowadzić może do samozapłonu.
Budowa wtyczki fotowoltaicznej potrafi zamaskować błędy niefachowo wykonanych zacisków. Dopiero błędnie działająca instalacja fotowoltaiczna, straty energii, specjalistyczne badania lub tragedia w postaci pożaru ujawni nieprawidłowości w budowie instalacji solarnej.
Instalacja solarna ma taką konstrukcję, że wystarczy jedno błędnie wykonane połączenie i trzeba szukać elementu, przez który nie działa poprawnie cała nasza elektrownia słoneczna. Na fot. 5 jest zaznaczony tylko jeden punkt, gdzie błędnie został wykonany zacisk. Już tylko jedno złe połączenie może mieć negatywny wpływ na działanie całej instalacji. Bardzo ważne jest, byśmy uświadomili sobie, że w tak małej instalacji mamy AŻ 46 potencjalnych miejsc popełnienia błędu – tylko po stronie prądu stałego.
Wire Solutions wspólnie z partnerami handlowymi i producentem narzędzi – firmą Rennsteig – prowadzi specjalne cykle szkoleń, podczas których uczymy poprawnego procesu obróbki przewodów zgodnych z wymaganiami obowiązujących norm IPC dotyczących wykonywania połączeń kablowych.
Rennsteig jest renomowanym dostawą najwyższej jakości narzędzi (nie tylko dla branży energii solarnej) na całym świecie wybieranych zarówno przez instalatorów, jak i przez firmy produkcyjne. Przez lata doświadczeń i liczne badania we współpracy z firmami produkującymi końcówki fotowoltaiczne Rennsteig zaprojektował narzędzia, które użyte we właściwy sposób, gwarantują najlepsze parametry przewodzenia energii słonecznej z paneli do falowników.
Podsumowując, instalacje fotowoltaiczne są bezpieczne, ale tylko te wykonane przez fachowe firmy instalacyjne, które są przeszkolone z technologii zakuć zgodnymi z normami IPC oraz są świadome ryzyka, jakie niesie niewłaściwe wykonanie połączeń kablowych po stronie prądu stałego. Pamiętajmy, że nawet najlepsze narzędzia nie gwarantują poprawności działania instalacji solarnej i jej bezpieczeństwa, jeżeli nie są użyte we właściwy sposób.
Dobra instalacja to taka, która jest wykonana przez fachowców znających zasady obróbki przewodów, zacisków, profesjonalnymi narzędziami, z komponentów najwyższej jakości.
Tak wykonana instalacja będzie pracować stabilnie i bezpiecznie przez długie lata.
Autor artykułu: mgr inż. Stanisław Dobosz
Dział Techniczny Wire Solutions
tel. +48 606 725 982
techniczny@wiresolutions.pl
W artykule zostały wykorzystane schematy z 2017: Evaluation of Various PV Module Cable Connectors and Analysis of their Compatibility