Externe bliksembeveiliging en PV-installaties
Wanneer op een dakvlak een fotovoltaïsche installatie en een extern bliksembeveiligingssysteem worden toegepast, verdient dit extra aandacht. Zonder problemen verloopt de gelijktijdige installatie van de PV-installatie en het bliksembeveiligingssysteem. Als een PV-installatie achteraf op een dakoppervlak wordt geplaatst, waarop al een bliksembeveiligingssysteem is geïnstalleerd, dient er met meerdere aspecten rekening te worden gehouden. Belangrijk is het waarborgen van de functionaliteit van de externe bliksembeveiliging en ook de werkende bescherming van de PV-installatie door de bliksembeveiliging.
Scheidingsafstanden
Als een hoogfrequente (bliksem)stroom door een geleider vloeit, zal over deze geleider een spanningsval ontstaan. De grootte van deze spanningsval is afhankelijk van factoren zoals doorsnede, vorm en materiaal van de geleider, van de legmethode van de geleider of van de amplitude en vorm van de stroom.
Als bliksem in het bliksembeveiligingssysteem slaat, vloeit de bliksemstroom door de bliksemafleider de aarde in. Over de beveiligingsmodule zal dus een spanning ontstaan. Er zijn verschillende methoden om deze te berekenen. Gemakshalve kan een waarde van 1.000 V per meter worden aangenomen. Op een hoogte van 10 m is er daardoor een spanning van 10.000 V aanwezig tussen de bliksemafleider en andere geaarde delen, bijv. het geaarde frame van de PV-installatie. Hierdoor bestaat een risico dat de bliksem van de bliksemafleider op de PV-installatie overslaat. Om dat te voorkomen, moeten de bliksemafleider en de PV-installatie ver genoeg van elkaar zijn verwijderd. Om te voorkomen dat de bliksem overslaat, is de scheidingsafstand 's' de minimumafstand tussen bliksemafleider en PV-installatie.
Vanwege vele factoren is het niet eenvoudig om de scheidingsafstand te bepalen. Daarbij kan een specialist voor bliksembeveiligingsinstallaties helpen en daarom dient deze bij de planning te worden betrokken.
Als de scheidingsafstand bekend of bepaald is, moeten alle componenten van een PV-installatie op elke plaats deze minimumafstand ten opzichte van het bliksembeveiligingssysteem aanhouden. Wanneer het niet mogelijk is om de afstand dienovereenkomstig aan te houden, wordt de complete PV-installatie verbonden met de externe bliksembeveiliging.
Bliksemstromen worden bij deze installatie niet meer langs, maar door het gebouw geleid. Daarom heeft het gebouw een hogere bescherming tegen overspanningen nodig met overspanningsbeveiligingsmodulen Type 1.
Scheidingsafstanden voor fotovoltaïsche installaties
Weergave van de doorhang
Doorhang
Naast de scheidingsafstand dient ook de doorhang in acht te worden genomen, vooral wanneer PV-installaties achteraf worden geplaatst. Denk aan een rechte lijn tussen de punten van de bliksemafleiders.
Het gebied onder deze lijn moet beschermd zijn. Fysisch bepaald kan de bliksem echter ook gemakkelijk onder deze lijn terechtkomen. Dit gebied is de doorhang.
De fotovoltaïsche panelen moeten zich daarom onder de doorhang bevinden om beschermd te zijn tegen blikseminslagen. De grootte van de doorhang kan de installateur van de bliksembeveiligingsinstallatie bepalen.
Weergave van de doorhang bij een dakinstallatie
Indien de fotovoltaïsche panelen boven de doorhang zitten, zijn er twee mogelijkheden:
- Installatie van het fotovoltaïsche paneel, zodat dit minder hoog is.
- Aanpassing van de bliksembeveiligingsinstallatie door de installateur van de bliksembeveiligingsinstallatie.
Overschaduwing
Voor de goede werking van het externe bliksembeveiligingssysteem is materiaal op het dak nodig. Bij zonneschijn kunnen bijv. de bliksemafleiders voor schaduw zorgen. De schaduw op PV-panelen wordt overschaduwing genoemd.
De overschaduwing heeft een negatieve invloed op de opbrengst van de PV-installatie. Afhankelijk van de grootte van de overschaduwde oppervlakten en het aantal en de schakeling van de betreffende modulen verminderen de prestaties in de string of in de volledige installatie. Dat betekent dat er minder stroom wordt opgewekt dan zonder overschaduwing. Op lange termijn kunnen de opbrengsten daardoor aanzienlijk verminderen.
Een ander fenomeen, met name bij kleine overschaduwingen, zoals door bliksemafleiders, wordt hot spots genoemd. Deze ontstaan door een sterkere verhitting van de schaduwvlakken in vergelijking met de omringende delen van het paneel die direct zijn blootgesteld aan de zon. Hiervoor bestaan twee redenen:
Het overschaduwde gebied wekt geen stroom meer op. In plaats van een bron wordt dit een weerstand die de stroom van de omringende cellen alleen nog maar verder leidt. De energie die daarvoor nodig is, wordt voor het grootste deel als warmte afgevoerd.
De bliksemafleider werkt op de zonnestralen in als een lens. Dat zorgt ervoor dat de zonnestralen aan de rand van de schaduw op de panelen worden gebundeld, waardoor de intensiteit van de zonnestraling precies op die plek wordt verhoogd.
Oververhitting is een factor die een aanzienlijke bijdrage levert aan de degradatie van fotovoltaïsche panelen. De cellen die herhaaldelijk aan deze verhitting worden blootgesteld, worden daardoor onherstelbaar beschadigd, waardoor de opbrengst van het PV-paneel wordt verminderd. Er is in de vakwereld nog discussie over hoe sterk deze invloed uiteindelijk op de goede werking van de fotovoltaïsche panelen is en hoe snel een dergelijk effect ontstaat.
Het doel is om overschaduwing van de PV-installatie door elementen van de externe bliksembeveiliging te vermijden.
Leidingvoering
De fotovoltaïsche panelen zijn verbonden met de omvormer en zijn hiervoor in serie geschakeld. Deze installatie zorgt voor een ring van de omvormer naar de afzonderlijke panelen en weer terug naar de omvormer. Iedere kabelring is ook een antenne en is daardoor gevoelig voor inkoppelingen. Tenslotte worden door de kabelrol energieën in de PV-installatie gekoppeld, die groot genoeg kunnen worden om de omvormer en ook de PV-installatie gevoelig te beschadigen.
Let er daarom bij het leggen van kabels op dat zo min mogelijk energie in de PV-installatie kan inkoppelen. De ingekoppelde energie hangt samen met het oppervlak van de kabelrol: hoe groter het oppervlak, des te meer energie wordt er ingekoppeld
De leidingvoering ziet er esthetisch uit, maar zorgt voor een groot uitgespannen oppervlak. Bij een blikseminslag in het gebouw of in de buurt ervan ontstaan sterke storingen in de PV-installatie.
Kabelgeleiding van een PV-installatie met een kleinere overspanning
Het uitgespannen oppervlak dient zo klein mogelijk te worden gehouden. De inkoppeling door een blikseminslag is duidelijk minder.
Hoe komt de energie eigenlijk in de antennes terecht? Hiervoor is een zender nodig. Een zeer krachtige zender is de bliksem. Simpel gezegd is de bliksem een stroom die door een geleider (in dit geval niet van metaal, maar van plasma) van een wolk naar een andere of naar de aarde vloeit.
Als we de gemiddelde bliksem in Europa bekijken, dan gaat het om stromen tussen 10.000 A en 30.000 A. Er kunnen zelfs, hoewel dat zelden gebeurt, stromen van meerdere 100.000 A optreden. Als de bliksem in de buurt van de PV-installatie of in het bliksembeveiligingssysteem inslaat, is de zender in de onmiddellijke nabijheid. Een zo klein mogelijk uitgespannen oppervlak is dus belangrijk voor een schadevrij gebruik van de PV-installatie.
Wist u dit al?
Bescherm uzelf tegen onnodige aansprakelijkheidsrisico's!
Bij installaties die achteraf op gebouwen met bliksembeveiligingssystemen worden opgesteld, moet worden gewaarborgd dat de installatie zich in de veiligheidszone bevindt. Dat geldt ook voor antennes en SAT-installaties.
Bij vragen over de veiligheidszone en scheidingsafstanden dient de installateur van de bliksembeveiligingsinstallatie te worden betrokken. Alleen zo zorgt u ervoor dat de bliksembeveiligingsinstallatie verder correct werkt.
Overspanningsbeveiliging voor fotovoltaïsche installaties
Naast milieubescherming is bij de installatie van een fotovoltaïsche installatie de onafhankelijkheid van de energieleverancier vaak het nagestreefde doel. In plaats van iedere maand de stroomkosten aan de energieleverancier te betalen, wordt eenmalig in een eigen PV-installatie geïnvesteerd. Toekomstige verhogingen van de stroomtarieven spelen dan nog slechts een kleine rol. Onafhankelijkheid en autonoom leven zijn hier de belangrijke sleutelwoorden.
Een investering in een fotovoltaïsche installatie is voor ten minste 20 jaar gedimensioneerd. Een lange tijd waarin er veel kan gebeuren. Net zoals alle elektrische apparaten zijn ook PV-installaties gevoelig voor overspanningen: omvormers, fotovoltaïsche panelen, accubuffers en kabels zijn allemaal componenten die beschadigd kunnen raken.
Een doeltreffende bescherming tegen overspanningen verhoogt dan ook de bedrijfszekerheid van de installatie en biedt veiligheid voor de eigenaar. Dat deze bescherming niet gecompliceerd en duur is, laten we u zien in de afzonderlijke hoofdstukken.