...

Złącza to niedoceniany element instalacji PV

7 października 2021
Złącza to niedoceniany element instalacji PV

Rozmowa z mgr inż. Alicją Miłosz, product managerem ds. fotowoltaiki w firmie SEMICON.

Poniżej fragment wywiadu. Całość można przeczytać w numerze 3/2021 Magazynu Fotowoltaika.

Od kiedy Semicon jest zaangażowany w polski rynek fotowoltaiczny?

Głównym powodem uczestnictwa w polskim rynku fotowoltaicznym jest bezpośrednia umowa dystrybucyjna podpisana ze szwajcarską firmą Stäubli EC (dawniej Multi-Contact). Przeszło 20 lat temu firma ta stworzyła powszechnie znane złącza fotowoltaiczne MC4 (MC to pierwsze litery nazwy firmy, a cyfra 4 to średnica kontaktu gniazdo/wtyk). W ciągu wspomnianych 20 lat wybudowano w świecie elektrownie fotowoltaiczne o mocy ok. 400 GW, w których użyto oryginalnych złącz MC4 produkowanych przez Stäubli. Firma posiada kilka automatycznych linii produkujących złącza, m.in. w Essen w Niemczech, w których kontrola jakości odbywa się on-line. Zdjęcia 1, 2 i 3 pokazują halę produkcyjną.

Sprzedażą złączy fotowoltaicznych MC4, przewodów solarnych oraz narzędzi do ich montażu zajmujemy się od 2010 roku. Wtedy to głównymi klientami były uczelnie wyższe (np. Akademia Górniczo-Hutnicza, Politechnika Warszawska i Łódzka) budujące pierwsze instalacje do celów dydaktycznych. W tym czasie zrealizowaliśmy też bardzo duże zamówienie na wykonanie przewodów fotowoltaicznych z końcówkami MC4 dla firmy Jabil.

Rok 2012 przyniósł bardzo duże zainteresowania klientów fotowoltaiką, co było efektem opublikowania projektu Ustawy o odnawialnych źródłach energii (OZE). Ustawa była bardzo korzystna i dawała nadzieję na nowe możliwości na rynku pracy. Niestety, zabrakło wtedy wsparcia ze strony państwa i nadzieje się nie spełniły.

Sytuacja zmieniła się diametralnie, gdy inwestorzy (szczególnie prosumenci) otrzymali wsparcie finansowe w postaci dotacji oraz ulg podatkowych. Sprzedaż złączy rosła, aż w II połowie 2019 roku nastąpił wręcz lawinowy wzrost zapotrzebowania na złącza oraz wszystkie elementy systemów PV.

 Jaki wpływ na instalację ma złącze fotowoltaiczne?

Złącza to najtańszy element instalacji. Według informacji podanych w broszurze „Small components. Big impact” firmy Stäubli EC[1] koszt przewodów, puszek połączeniowych w modułach oraz złączy stanowi ok. 1% kosztów całej inwestycji, a koszt złączy to nawet 0,003%. Jednak to złącza oraz przewody decydują o bezpieczeństwie elektrycznym i pożarowym oraz o wyniku finansowym. Ze względu na trudne warunki pracy złączom stawia się bardzo duże wymagania. Muszą być wodoszczelne, odporne na wysokie i niskie temperatury, promieniowanie UV, zanieczyszczenie środowiska w postaci soli oraz amoniaku. Muszą posiadać zabezpieczenie przed rozłączeniem, w wyniku którego mógłby powstać łuk elektryczny, a w konsekwencji – pożar. Muszą zapewniać minimalne straty wyprodukowanej energii elektrycznej. Powodem straty energii, która wydziela się w postaci ciepła, jest zbyt duża rezystancja kontaktu (opór elektryczny) w połączeniu gniazda i wtyku. Zbyt duża temperatura złącza niszczy plastikową izolację i może doprowadzić do rozłączenia, a w konsekwencji łuku elektrycznego i pożaru. Oryginalne złącza MC4 wyposażone są w specjalne elementy sprężyste MULTILAMs®, dzięki którym rezystancja kontaktu jest minimalna i stabilna w czasie całego okresu pracy instalacji (ok. 25 lat). W wyniku przeprowadzonego testu starzeniowego możemy gwarantować, że rezystancja kontaktu poprawnie zaciśniętych oryginalnych złączy MC4 ani razu nie przekroczy wartości 0,35 mΩ w ciągu ponad 25 lat.

Wybierając złącza złej jakości, narażamy się na obniżenie zysków z powodu straty energii elektrycznej wyprodukowanej przez moduły, stratę wynikającą z przerw serwisowych, kosztów zakupu nowych komponentów, a w najgorszym wypadku z powodu pożaru. Unia Europejska sfinansowała projekt Solar Bankability[2], który miał na celu zdefiniowanie profesjonalnej oceny ryzyka inwestycji na podstawie istniejących badań i zebranych danych statystycznych dotyczących awarii w instalacjach fotowoltaicznych.

Jednym z wyników projektu Solar Bankability było opracowanie listy 20 najważniejszych problemów technicznych w zakresie złączy/okablowania wpływających finansowo na

rentowność instalacji wyrażonej w EUR/ kWp strat na rok. Według statystyki największe straty przynoszą uszkodzone złącza (2,67 EUR/kWp) i nieprawidłowo wykonane połączenia kablowe (3,93 EUR/kWp). Projekt wykazał również, że łączenie złączy różnych producentów jest najczęstszą przyczyną uszkodzeń modułów.

Jak odróżnić oryginał od kopii?

Na rynku produktów fotowoltaicznych istnieje wiele rodzajów złączy, które sprzedawane są jako kompatybilne z MC4, co często wynika z braku wiedzy. Ważne jest, aby były sprzedawane pod nazwą nadaną im przez producenta, którego nazwa również powinna być podana. Złącza, które mamy w ofercie, nazywają się MC4 i według oświadczenia firmy Stäubli EC nie są kompatybilne ze złączami innych producentów. Wielu osobom kompatybilność kojarzy się z możliwością włożenia wtyku do gniazda, co nie jest prawdą. Złącza muszą spełniać dokładnie te same wymagania elektryczne, mechaniczne i środowiskowe, czego nie mogą gwarantować złącza różnych producentów.

W normie IEC 60364-7-712:2017, klauzula nr 712.526, istnieje zapis: „Male and female connectors mated together shall be of the same type from the same manufacturer i.e. a male connector from one manufacturer and a female connector from another manufacturer or vice versa shall not be used to make a connection”.

Tłumaczenie brzmi: „Złącza męskie i żeńskie powinny być tego samego typu i tego samego producenta, tzn. że złącz męskich jednego producenta i złącz żeńskich innego producenta lub odwrotnie nie należy używać do połączenia”.

Oryginalne złącza MC4 można poznać po:

  • czarnej uszczelce w gnieździe (+) wykonanej z poliamidu PA odpornego na starzenie termiczne (kopie mają zwykle czerwone),
  • literach MC wytłoczonych na obudowie gniazda (+),
  • literach UL wytłoczonych na obudowie gniazda (+), informujących o posiadanym certyfikacie UL (kopie nie posiadają tego certyfikatu),
  • białych napisach na obudowie wtyku (-): „STOP” i „ Do not disconnect under load”.

W którym momencie inwestor powinien podjąć decyzję, jakie złącza zastosować?

Celem inwestowania w fotowoltaikę jest osiągnięcie zysków, które jak wykazałam, zależą od jakości złączy. Większość złączy w instalacji to złącza w puszkach przyłączeniowych modułów. Uważam więc, że w momencie projektowania, a przed zakupem, trzeba szukać modułów z dobrymi złączami, posiadającym swoją nazwę w specyfikacji technicznej modułu, których producent jest znany i są one dostępne na polskim rynku. Nie wolno zadowolić się informacją, że są jakoby kompatybilne z MC4.

Ostatnio wzrosła świadomość klientów, że zgodnie z normą IEC 60364-7-712:2017 nie mogą łączyć różnych złączy, aby nie ryzykować braku odszkodowania w razie wystąpienia pożaru. Wykonawcy szukają więc złączy w Polsce, a potem w świecie; odcinają złącza na końcach stringów…

Po odcięciu złączy instalatorzy rozwiązują swój problem braku kompatybilności, ale inwestor, szczególnie duży, w długiej perspektywie traci swój zysk. Wiem od kilku producentów modułów, że inwestor planujący budowę farmy (co wiąże się z dużą liczbą modułów) ma możliwość wpływu na złącza użyte w puszkach. W momencie składania zapytanie ofertowego może jasno określić, jakie złącza chce mieć w modułach.

 [1] https://www.staubli.com/en/electrical-connectors/alternative-energies/bankability/

[2] www.solarbankability.org

 

Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika