Наружная молниезащита и фотогальванические установки
При одновременном использовании фотогальванической установки и наружной системы молниезащиты между ними часто возникает конфликт: обе системы должны делить между собой площадь крыши. Одновременная установка фотогальванической установки и системы молниезащиты не вызывает никаких проблем. При последующем монтаже фотогальванической установки на поверхности крыши, на которой уже установлена система молниезащиты, необходимо принять во внимание несколько аспектов. Важно обеспечить функционирование наружной молниезащиты, а также эффективную защиту фотогальванической установки системой молниезащиты.
Разделительные интервалы
Когда ток проходит через проводник, напряжение вдоль проводника падает. Величина этого падения напряжения зависит от таких факторов, как поперечное сечение, форма и материал проводника, способ укладки проводника или амплитуда и форма тока.
Если молния попадает в систему молниезащиты, ток молнии проходит по молниеотводу в землю. Таким образом, напряжение вдоль защитного устройства падает. Существует несколько методов расчета. Для простоты можно принять значение 1 000 В на метр. Таким образом, на высоте 10 м между молниеотводом и другими заземленными частями, например, заземленной рамой фотогальванической установки, напряжение составляет 10 000 В. Это создает риск скачка молнии с молниеотвода на фотогальваническую установку. Чтобы предотвратить это, молниеотвод и фотогальваническая установка должны быть расположены достаточно далеко друг от друга. Разделительный интервал s — это минимальное расстояние между молниеотводом и фотогальванической установкой, которое позволяет избежать пробоя молнии.
Разделительный интервал непросто определить в силу многих факторов. В этом может помочь специалист по системам молниезащиты, поэтому его следует привлечь к проектированию.
Если разделительный интервал известен или определен, все компоненты фотогальванической установки должны в любой точке соблюдать это минимальное расстояние от системы молниезащиты. Если соблюсти соответствующее расстояние невозможно, вся фотогальваническая установка подключается к наружной молниезащите.
При такой установке токи молнии проходят уже не мимо здания, а через него. Поэтому здание также требует более высокого уровня защиты от перенапряжений с помощью устройств защиты от импульсных перенапряжений типа 1.
Провес
Кроме разделительного интервала необходимо также учитывать провес, особенно при модернизации фотогальванических установок. Представьте себе прямую линию между кончиками стержневых молниеприемников.
Область под этой линией должна быть защищенной. Но фактически молния также может опускаться чуть ниже этой линии. Эта область называется провесом.
Для надежной защиты от ударов молнии фотогальванические модули должны располагаться ниже линии провеса. Размер провеса может быть определен установщиком системы молниезащиты.
В случае, если фотогальванические модули расположены над провесом, есть два варианта:
- Установка фотогальванического модуля таким образом, чтобы высота была меньше.
- Адаптация системы молниезащиты силами установщика системы молниезащиты.
Затенение
Для функционирования наружной системы молниезащиты используется материал на крыше, который при солнечном свете отбрасывает тени, например, стержневые молниеприемники. Тень на фотогальванических панелях называется затенением.
Затенение негативно влияет на производительность фотогальванической установки. В зависимости от размера затененной области, а также количества и подключения затронутых модулей, наблюдаются снижение мощности в цепи или в установке в целом. Это означает, что вырабатывается меньше электроэнергии, чем без затенения. В долгосрочной перспективе это может привести к значительному снижению рентабельности.
Другое явление, возникающее в частности в случае небольших участков затенения, например, из-за стержневых молниеприемников, называется «горячими точками». Их причиной является больший нагрев затененных участков по сравнению с окружающими частями панели, которые находятся под прямым воздействием солнца. Этому есть две причины:
Затененный участок больше не производит электричество. Из источника он становится сопротивлением, которое только проводит ток окружающих ячеек. Большая часть необходимой для этого энергии рассеивается в виде тепла.
Стержневые молниеприемники действуют на солнечные лучи как линза. Это приводит к тому, что солнечные лучи концентрируются на краю тени на панелях, увеличивая интенсивность солнечного света именно в этой области.
Перегрев является существенной причиной снижения эффективности фотогальванических модулей. Ячейки, которые многократно подвергаются такому перегреву, разрушаются, снижая производительность фотогальванической панели. Вопрос о том, насколько сильно это влияет на работу фотогальванических модулей в конечном итоге и насколько быстро такой эффект возникает, все еще обсуждается экспертами.
Цель состоит в том, чтобы избежать затенения фотогальванической установки элементами наружной молниезащиты.
Прокладка кабелей
Фотоэлектрические модули подключаются к инвертору, поэтому соединяются последовательно. Такой тип монтажа создает кольцо: от инвертора к отдельным модулям и обратно к инвертору. Каждая из этих кольцевых линий является также антенной, а поэтому чувствительна ко вводам. Это происходит потому, что, в конечном счете, энергия, подключаемая к фотогальванической установке посредством кольцевой линии, может стать достаточно большой, чтобы вызвать серьезные повреждения инвертора и фотогальванической установки.
Поэтому при укладке кабеля убедитесь, чтобы в фотогальваническую установку могло попадать как можно меньше энергии. Введенная энергия зависит от площади, охватываемой кольцевой линией: чем больше площадь, тем больше энергии вводится
Раскрываемая поверхность должна быть как можно меньше. Вероятность ввода тока вследствие удара молнии существенно сокращена.
Как энергия вообще попадает в антенны? Для этого нужен передатчик. Молния — очень мощный передатчик. Проще говоря, молния — это ток, протекающий через проводник (в данном случае не из металла, а из плазмы) от одного облака к другому или к земле.
Если рассматривать средние молнии в Европе, то речь идет о токах от 10 000 A до 30 000 A. В редких случаях ток может достигать даже нескольких 100 000 A. В случае удара молнии вблизи фотогальванической установки или системы молниезащиты передатчик находится в непосредственной близости. Поэтому для безопасного использования фотогальванической установки важно, чтобы покрываемая площадь была как можно меньше.
Вы уже знаете?
Вы можете защитить себя от ненужных рисков ответственности!
При последующем монтаже на зданиях с системами молниезащиты необходимо обеспечить, чтобы установка располагалась в защищенной зоне. Это касается также антенн и спутниковых систем.
Установщик системы молниезащиты должен принимать участие в решении любых вопросов, касающихся защищаемой зоны и разделительных интервалов. Только там можно обеспечить дальнейшее правильное функционирование системы молниезащиты.
Защита фотогальванических установок от перенапряжений
Кроме заботы об окружающей среде целью фотогальванической установки часто является независимость от поставщика энергии. Вместо того, чтобы месяц за месяцем оплачивать счета за электричество поставщику энергии, можно сделать разовую инвестицию в собственную фотогальваническую установку. Тогда будущие повышения цен на электроэнергию не будут иметь большого значения. Ключевыми словами в данном случае являются независимость и самодостаточная жизнь.
Инвестиция в фотогальваническую установку рассчитана как минимум на 20 лет. Довольно большой промежуток времени, за который многое может произойти. Как и все электрические устройства, фотогальванические установки также чувствительны к перенапряжениям: инверторы, фотогальванические модули, аккумуляторные батареи и кабели — все эти компоненты могут быть повреждены.
Таким образом, эффективная защита от перенапряжений повышает безопасность в эксплуатации установки и обеспечивает безопасность владельцев. В отдельных главах мы покажем, что такая защита не является сложной или дорогостоящей.