Híreink

Az inverterek és optimalizálók szerepe a megelőzésben és tűz esetén

2024. április 25. 07:58

A fő kérdés, hogy milyen események következhetnek be egy napelemes rendszernél vészhelyzetben. Ehhez érdemes tisztázni: hogyan működnek a napelemes rendszerek? Hogyan működnek az inverterek? Hogyan lehet az egyenáramú vezetékeket feszültségmentesíteni? Hogyan lehet a tűzoltó számára biztonságos törpefeszültséget előállítani? Melyek lehetnek a potenciális tűzforrások? Hogyan védekezhetünk ellenük?


Sorba kapcsolt napelemek

Egy hagyományos napelemes rendszernél a napelemeket sorba kapcsolják (min. ~6, max. ~16 db, ez inverter gyártónként kismértékben eltérhet), ugyanis a működésükhöz szükséges feszültséget el kell, hogy érje az un. string. Az egy stringbe kapcsolható napelemek maximális száma a feszültségösszegük szerint számolandó (inverter gyártónként ez is eltérő lehet), ökölszabály, hogy a string üresjárati feszültsége maradjon

  • lakossági rendszernél 1000V alatt,
  • ipari rendszernél 1500V alatt.

A sorba kapcsolt napelemeket egy vezetékpárral kötik össze az inverterrel. A tűzoltóknak számításba kell venni, hogy a napelem munkapont-függő belső ellenállású generátorként is jellemezhető, vagyis amíg közvetlen vagy közvetett besugárzás éri a napelemet, addig kikapcsolhatatlanul feszültség mérhető a kimenetein. Következésképpen, egy hagyományos kapcsolású napelemes rendszernél inverter gyártótól és inverter állapottól függetlenül, az egyenáramú vezetékszakaszon magas (200–1500V) feszültség mérhető.

Abban az esetben, ha galvanikus leválasztó kapcsolókat építünk be az inverter és a napelem mező közé, akkor csak a leválasztó kapcsoló utáni szakasz vezetékeit feszültség mentesítjük. A sorba kapcsolt napelemes mezőn és annak vezetékein továbbra is a magas feszültség lesz, sőt a feszültség még magasabb is lesz, mivel a panelek üresjárati feszültségének összege lesz jellemző, ez ~18%-al magasabb, mint a működési feszültségük.

A tűzoltói vagy bármilyen egyéb beavatkozás szempontjából aggályokat vet fel a leválasztó kapcsolók működési állapotáról való meggyőződés lehetősége. Minden kétséget kizáróan nem lehet megbizonyosodni a hibás működés, zárlat, a szakadás, ill. a megfelelő működés lehetőségéről sem.

 

Nem sorba kapcsolt napelemek

A hagyományos rendszerektől a SolarEdge napelemes rendszerek alapjaiban eltérnek, mivel a napelemek nincsenek sorba kapcsolva, minden egyes napelem közvetlenül egy vele kompatibilis SolarEdge teljesítményoptimalizálóhoz csatlakozik (ipari rendszereknél két napelem van egy teljesítményoptimalizálón) és csak a teljesítményoptimalizálók vannak sorba kapcsolva egymással a string kialakításához. A SolarEdge teljesítményoptimalizáló minden egyes SolarEdge napelemes rendszer nélkülözhetetlen eleme. Ezek a SolarEdge teljesítményoptimalizálók aktív eszközök, amik csak és kizárólag akkor kapcsolnak be, ha a vele összehangolt invertertől arra utasítást kapnak. Az egyenáramú string vezetékeken nemcsak a mező teljesítménye jut az inverterhez, hanem kommunikáció is zajlik az inverter és a teljesítményoptimalizálók között.

  • Ahhoz, hogy egy teljesítményoptimalizáló „termelés” módba kapcsoljon, az inverter SafeDC™ jelét meg kell, hogy kapja. Ezt a jelet az inverter normál működés esetén annak elindulásától egészen napnyugtáig küldi a teljesítményoptimalizálókhoz 0,5 másodperces időközönkén.
  • Ha a teljesítményoptimalizáló bármilyen okból nem kapja meg a SafeDC™ jelet, azonnal átkapcsol biztonságos üzemmódba (SafeDC™ mód), és a kimenetét 1V-ra csökkenti. Vagyis a DC feszültség automatikusan kikapcsol, ha az inverter nem működik.
  • Sorba kapcsolt teljesítményoptimalizálók esetében a stringen a sorba kötött teljesítményoptimalizálók számának megfelelő feszültségérték mérhető (pl. 16 napelem, 16 teljesítményoptimalizálóval 16V). Elméletileg egy maximális hosszúságú string esetén is 50V-os érték lenne jellemző, ami az egyenáramú törpefeszültség értékének felét sem éri el.
  • Egy működésben lévő háromfázisú rendszer esetén az üzemi 750V-os stringfeszültségről 15V-ra történő feszültségcsökkenés maximális ideje 300 másodperc vagy kevesebb, az aktuális teljesítménytől függően.

Az itt leírt biztonságos állapot (SafeDC™) következik be többek közt: telepítéskor, karbantartáskor, inverter kikapcsolásakor, inverter AC oldali áramtalanításakor, külső vészgomb aktiválásakor, szigetelésellenállási hiba alkalmával, az egyenáramú string vezetékek megrongálódásakor, szerkezeti összeomláskor, ha az inverter letilt, stb..

A SafeDC™ állapot esetén az egyenáramú oldal minden komponense bontható, a napelemek áthelyezhetők, olthatók!

Feszültségek – Ha az inverter ki van kapcsolva
(A hagyományos string inverter és SolarEdge rendszer string feszültségének alakulása a stringbe kapcsolt napelemek száma szerint, amikor pl. áramtalanítva van az épület).

 

Biztonságos? Hogyan győződhet meg a tűzoltó?

Hagyományos rendszer

Tűz esetén egy hagyományos rendszernél az AC oldal áramtalanításakor (Ábra 1.), a tetőről érkező string vezetékekben vagy az üresjárati feszültséget (16 db napelem esetén ~800V), vagy 0V-ot tudunk mérni.

  • Üresjárati feszültség mérése esetén egyértelmű, hogy nem biztonságos a munkakörnyezet.
  • Ha 0V-ot mérünk, ez azt jelenti, hogy vagy működésbe lépett a galvanikus leválasztó, vagy szakadás következett be valahol a stringen, vagy zárlat alakult ki a string vezetékeknél.
  1. Működő leválasztó vagy szakadás esetén továbbra is biztonsági aggály, hogy az egész napelemes mezőben magas feszültség van jelen a napelemeken sorba kapcsolt generátor miatt.
  2. Zárlat esetén viszont nagy a kockázat, hogy a zárlat megszűnésekor ívképződés következik be, ami újabb tűz kialakulását és égési sérülések kockázatát hordozza magában.

Ausztrál tapasztalat

Ausztráliában kicsit korábban kezdődött a napelemek telepítése és akkor szintén DC galvanikus leválasztó kapcsolók telepítését írták elő. Évekkel később a napelemes tetőtéri tüzek 500 százalékos növekedését tapasztalták! (A leválasztó kapcsolókat hibáztatják a napelem rendszerek tüzeinek csaknem feléért.)

Fennáll az ívképződés lehetősége, amely hőt hoz létre és tüzet is okozhat, ha

  • a string rendszerben az egyenáramú leválasztónak nagy áramot és feszültséget kell kezelnie,
  • a DC leválasztó hibás, víz került bele, vagy
  • a kábelek meglazultak.

A legjobb minőségű DC alkatrészek a legnagyobb körültekintéssel történő telepítése mellett is a kábelek szigetelésének romlásával, a rendszer öregedésével potenciális DC ívhiba lehetőségét teremtik meg.

SolarEdge rendszer

A SolarEdge rendszer esetében (Ábra 2.) az AC oldali áramtalanítás után a SafeDC™ érték (50V vagy kisebb), vagy 0V mérhető szakadás illetve string zárlat esetében.

Ha szakadás vagy zárlat következik be, a teljesítményoptimalizálók 1V-os kimeneti értékre ,csökkentik a feszültséget, ez pedig nem okoz biztonsági kockázatot. A tűzoltók biztonságos munkakörnyezete biztosított, a napelem modulok azonnal eltávolíthatók, így a tűzoltók könnyebben hozzáférhetnek az égő épülethez a tetőn! A modulok és a string közötti rövidzárlat esetén sem áll fenn a tűz kialakulásának veszélye.


1. ábra: hagyományos rendszer


2. ábra: SolarEdge rendszer

 

Napelemes tűzmegelőzés

Ha nem egy bekövetkezett tűzesetről, hanem a napelemes tüzek megelőzéséről van szó, akkor gyakorlatilag a napelemes rendszer egészét, összes komponensét kell, hogy vizsgáljuk, beleértve annak szakszerű telepítését, kivitelezését. Magyarországon sajnálatosan nincs speciális követelmény támasztva a napelemes munkakörök betöltéséhez, de az is elmondható, hogy nincs tanúsított napelemes képzés sem.

A beépített komponensek tekintetében hasonló a helyzet! Gyakorlatilag bármilyen beépítésre szánt terméket szabadon választhat a kivitelező, minőségtől, megfeleléstől függetlenül. A kockázatokat növeli a gyenge minőségű napelem és a napelem komponensei, azok csatlakozói, a gyenge minőségű csatlakozók, azok kompatibilitásának elégtelensége, valamint a nem megfelelő nyomatékkal meghúzott kötések, csatlakozások, a nem megfelelő szigeteléssel rendelkező kötődobozok, csatlakozók. Mindezen hiányosságok és a komponensek öregedése folyamatosan növeli a rendszer meghibásodásának valószínűségét, a kontaktusok romlása idővel ívképződés kockázatát hordozza.

A problémák elkerülése érdekében számos holisztikus biztonsági funkció került beépítésre a SolarEdge teljesítményoptimalizálókba. A teljesítményoptimalizáló felépítéséből adódóan az egyenáramú csatlakozók „lebegve” helyezkednek el a napelemek alatt, ezzel drasztikusan csökkentve azok beázási kockázatát. Kiemelendő a SenseConnect™ funkció, amely az adott teljesítményoptimalizáló csatlakozóinak hőmérsékletét figyeli. Így a rendszer ki tudja szűrni a hibás, meghibásodott, beázott, nem megfelelően telepített csatlakozókat és indokolt esetben letiltja az inverter működését, megakadályozva a csatlakozó túlmelegedését, elektromos ív képződésének lehetőségét. A megoldásnak köszönhetően a SolarEdge rendszerek teljes egyenáramú része biztonságosan üzemeltethető.

 

Kóczián Zsolt oktatási vezető
SolarEdge

 

 

Vissza

Ezt a hírt eddig 226 látogató olvasta.