(044) 332-08-09 (044) 361-23-57
(068) 399-51-01 (050) 331-92-24

Солнечная энергетика: основы основ

С момента создания отрасль солнечной энергетики потерпела бурного развития в последние годы. Правильное представление и возрастающие знания касательно конечной природы ископаемого топлива и источников ядерной энергии, а также последствий их влияния на окружающую среду, пробудили интерес к гелиотехнологии.

Исследования показывают, что современное использование технологии солнечной энергетики только началось и будет широко развиваться благодаря постоянному росту. Закон о возобновляемых источниках энергии поддерживает автономное производство экологически чистой энергии.

На практике часто существует неопределенность относительно того, какие нормативные требования необходимо соблюдать при установке и устранении неисправностей фотоэлектрических (ФЭ) систем. Информационный указатель ФЭ системы предлагает помощь в рутинной повседневной работе.

Фотоэлектрическое устройство - это средство генерации электрического напряжения с использованием фотонной энергии солнца.

Схематическое изображение ФЭ системы Идентификация зданий с ФЭ системами
Рисунок 1: Схематическое изображение ФЭ системы Рисунок 2: Идентификация зданий с ФЭ системами

Опознавательный знак должен быть установлен в непосредственной близости от распределительного шкафа или вводов электропитания (размер не менее 148 х 105 мм).

Фотоэлектрический эффект

Фотоэлектрический эффект - это прямое преобразование света в электрическую энергию с помощью солнечных элементов, то есть солнечная энергия превращается в электрическую.

Температура / Облученность

Электрические величины и характеристические кривые модулей зависят от температуры и облученности. Ток модуля напрямую зависит от облученности, а на напряжение модуля в основном влияет его температура.

Характеристики ФЭ генератора

  • MPP - точка максимальной мощности;
  • ISC - ток короткого замыкания;
  • IMPP - кратковременный максимальный ток;
  • UOC - напряжение разомкнутой цепи;
  • UMPP - кратковременное максимальное напряжение.
Фотоэлектрический эффект, графики зависимости
Рисунок 3: Фотоэлектрический эффект, графики зависимости

Важная терминология

Кривая вольт-амперных характеристик (кривая IU) - кривая зависимости тока-напряжения, изображающая производительность ФЭ генератора в различных условиях нагрузки в виде диаграммы. Эта кривая зависит от величины мгновенной облученности E и температуры солнечного элемента.

Напряжение разомкнутой цепи, UOC - выходное напряжение солнечного элемента или солнечного модуля в состоянии с нулевой нагрузкой, то есть при отсутствии тока.

Ток короткого замыкания, ISC - ток в короткозамкнутом солнечном элементе или солнечном модуле, то есть с выходным напряжением 0 В.

Коэффициент полезного действия модуля, КПД - показывает соотношение выходной мощности солнечного модуля и его входной мощности излучения относительно площади поверхности модуля.

кВтпик - киловатт пик, однако «пик» означает не пиковую, а скорее номинальную мощность при стандартных тестовых условиях (СТУ).

Pmpp - максимальная выходная мощность солнечного элемента или модуля с заданной величиной облученности и температурой конкретного солнечного элемента, то есть в точке максимальной мощности (mpp).

Эталонный элемент - калиброванный солнечный элемент для измерения плотности потока суммарного солнечного излучения G на плоской поверхности (стандартный спектр AM 1,5, где G = 1 кВт / м2 при 25 °C).

Детальный обзор терминологии:

  • DIN EN 50521 - Соединители для фотоэлектрических систем. Требования безопасности и испытаний;
  • IEC 60050-826 - Низковольтные установки. Определения;
  • DIN EN ISO 13943 - Словарь пожарной безопасности.

СТУ - стандартные тестовые условия

Для того, чтобы можно было сравнивать различные ФЭ модули и элементы между собой, во всем мире были приняты стандартные тестовые условия, с помощью которых определяются характеристические кривые солнечных элементов. СТУ ссылаются на стандарты IEC 60904 и DIN EN 60904. По сути, характеристическая кривая определяется значением MPP, током короткого замыкания и напряжением разомкнутой цепи.

  • Облученность E, когда свет падает на поверхность модуля перпендикулярно, 1000 Вт / м2;
  • Температура элемента T = 25 °C ±2 °С;
  • Определенный спектр света с атмосферной массой (AM) 1,5 (единица измерения AM определена в части III стандарта IEC 904-3 и количественно определяет дополнительное расстояние, пройденное солнечным светом через атмосферу в случае наклонного угла падения вместо перпендикулярного - в случае AM 1,5 расстояние будет на 50% больше, чем при перпендикулярном падении). На экваторе атмосферная масса равна 1, а в Европе примерно 1,5.

Примечание: СТУ являются теоретическими величинами и практически не достигаются в указанном качестве. Параметр NOCT (нормальная рабочая температура фотоэлемента) был создан для лучшего представления этих условий. (Параметр NOCT: сила излучения 800 Вт / м2, температура окружающей среды 20 °C, скорость ветра 1 м/с, ФЭ система должна работать на холостом ходу - EN 61215).

Стандарты и директивы для строительства ФЭ систем

Законодательство об общественном строительстве (государственные строительные нормы)

Формальные юридические требования

  • Разрешение на строительство (государственные строительные нормы): как правило, в Европе разрешение не требуется. Исключения: например, системы на фасадах зданий, коммерческие ФЭ системы на сельскохозяйственных сооружениях;
  • Материалы для строительства и типы зданий, разрешительная документация и протоколы испытаний.

Предметные юридические требования

  • Закон о планировании строительства;
  • Строительные нормы по изоляции, противопожарной безопасности и защите от ударов молний;
  • Смежные строительные нормы, касающиеся охраны исторических зданий и памятников.

Технические правила проектирования зданий с использованием стекла

DIN 18008 - Стекло в зданиях. Правила проектирования и строительства TRLV, TRAV, TRGS (например, асбест)

  • VDE-AR-N100 - Стандарт VDE AR N100 лежит в основе соблюдения технических норм VDE по планированию, монтажу, изготовлению, эксплуатации, испытанию и техническому обслуживанию систем, оборудования и изделий для электроснабжения, включая требования к квалификации и организации компаний, которые занимаются эксплуатацией сетей электропитания. Технические нормы VDE служат основой для безопасного и надежного электроснабжения
  • E VDE-AR-N 4105 - Системы генерации электроэнергии, которые подключаются к распределительной сети низкого напряжения. Минимальные технические требования по подключению и параллельной работе с низковольтными распределительными сетями

Технические правила подключения для энергопоставщика распределительной сети

Технические правила подключения должны соблюдать для систем, которые снова подключаются к распределительной сети, а также при расширении или модификации систем клиентов. В частности, технические правила подключения определяют обязанности энергопоставщика сети, монтажной организации и проектировщика, а также заказчика и потребителя электроэнергии.

  • IEC 60364-1 - Электроустановки низковольтные. Часть 1. Основные положения, оценка общих характеристик, термины и определения
  • IEC 60364-6 - Электроустановки низковольтные. Часть 6. Испытания
  • EN 50110-1 - Эксплуатация электроустановок. Общие требования
  • IEC 60364-7-712 - Требования к специальным электроустановкам или местам их расположения. Фотоэлектрические (ФЭ) системы питания
  • IEC 60904-2 - Приборы фотоэлектрические. Часть 2. Требования к эталонным солнечным приборам
  • VDE 0126-21 (проект) - Фотоэлектрические устройства в зданиях
  • IEC 62446 - Системы фотоэлектрические. Системы, подключаемые к сетям электроснабжения общего назначения. Требования к документации, принятию и обследованию
  • DIN EN 61730-1, DIN EN 61730-2 - Определение безопасности фотоэлектрических (ФЭ) модулей. Часть 1. Требования к конструкции
  • IEC 61215 - Модули фотоэлектрические из кристаллического кремния наземные. Оценка конструкции и утверждение типа
  • IEC 61646 - Модули фотоэлектрические тонкопленочные наземные. Оценка конструкции и утверждение типа
  • IEC 82 / 571 (проект) - Измерение коэффициента мощности фотоэлектрических (ФЭ) модулей и энергии. Часть 1. Измерение мощности относительно облучения и температуры, а также оценка производительности
  • DIN EN 62108 - Концентраторные фотоэлектрические модули и узлы. Оценка конструкции и утверждение типа

Требования к испытаниям по IEC 62446

Системы переменного тока

  • Тестирование всех цепей переменного тока на соответствие требованиям стандарта EN / IEC 60364-6.

Системы постоянного тока

  • Проверьте целостность функционального заземляющего электрода и проводника выравнивания потенциалов (корпус ФЭ генератора), включая соединения с главной клеммой заземления - испытания на низкое сопротивление;
  • Проверьте полярность всех проводников постоянного тока и их соединений и правильность идентификации;
  • Проверьте / измерьте напряжение разомкнутой цепи каждой цепочки при стабильных условиях облучения (<5%), сравните одинаковые цепочки;
  • Проверьте / измерьте ток короткого замыкания каждой цепочки при стабильных условиях облучения (<5%), сравните одинаковые цепочки;
  • Примечание: убедитесь, что все ФЭ цепочки изолированы между собой - разъединители и распределительные устройства должны быть разомкнуты!

  • Функциональная проверка правильности установки и подключения, проверка отказа сети;
  • Сопротивление изоляции для цепей постоянного тока - 2 процедуры испытания в соответствии с VDE:
    «Испытание 1 между отрицательным электродом ФЭ генератора и землей с последующим испытанием между положительным электродом ФЭ генератора и землей»;
    «Испытание 2 между землей и отрицательным и положительным электродами ФЭ генератора, когда электроды короткозамкнуты».

Примечание: прежде чем проводить измерения, отсоедините разрядник для защиты от перенапряжения!

Минимальные значения сопротивления изоляции

Процедура испытания Напряжение системы, (UOCСТУ x 1,25) В Испытательное напряжение, В Наименьшее сопротивление изоляции, МОм
Процедура испытания 1 < 120 250 0,5
120...500 500 1
> 500 1000 1
Процедура испытания 2 < 120 250 0,5
120...500 500 1
> 500 1000 1

Требования к документации

После установки или периодической проверки подключенных к электросети ФЭ систем для заказчика, инспектора или инженеров по техническому обслуживанию должна быть подготовлена документация с основными системными данными.

Основные системные данные

  • Номинальная мощность системы (кВт пост. тока или кВА переменного тока);
  • ФЭ модули и инвертор (модель, производитель и количество);
  • Дата установки и начальный запуск;
  • Наименование заказчика;
  • Адрес места установки.

Информация о разработчике системы

  • Название компании, контактное лицо, адрес, номер телефона и адрес электронной почты.

Информация о монтажной организации, которая устанавливала систему

  • Название компании, контактное лицо, адрес, номер телефона и адрес электронной почты.

Требования к противопожарной безопасности ФЭ систем

Пожарный выключатель (EATON)

Пожарный выключатель рекомендуется использовать как дополнительное устройство выключения постоянного тока для безопасного пожаротушения. Устройство включения должно быть подключено параллельно разъединителю сети.

  • VDE-AR-E 2100-712 - Требования к включению секции постоянного тока ФЭ систем
  • VDS 2033 - Электрические системы на местах размещения установки, которые представляют угрозу пожара и несут другие аналогичные риски, среди прочих, прокладки кабелей постоянного тока
  • VDS 2216 - Мероприятия противопожарной защиты крыш, рекомендации для планирования и выполнения
  • VDE-AR-E 2283-4 - Требования к кабелям ФЭ систем (тип PV1-F)

Стандарты использования УЗО в ФЭ системах

  • DIN VDE 0100-482 - Защита от пожара, если существуют особые риски или опасности
  • DIN VDE 0100-705 - Сельскохозяйственные и садоводческие сооружения
  • DIN VDE 0100-712 - Часть 7. Требования к специальным электроустановкам или местам их расположения. Солнечные фотоэлектрические (ФЭ) системы питания

Первый запуск

Сторона, ответственная за настройку ФЭ системы, должна написать отчет о каждой процедуре запуска. Важная часть содержания отчета включает измеряемые значения и системные данные.

Документальное оформление измеряемых значений

  • Сопротивление изоляции на стороне постоянного тока;
  • Сопротивление заземления системы;
  • Напряжение разомкнутой цепи генератора;
  • Напряжение разомкнутой цепи цепочки;
  • Ток короткого замыкания цепочки;
  • Падение напряжения на диоде и предохранителе для систем с диодами / предохранителями (клеммные коробки генератора);
  • Дополнительное измерение характеристических кривых отдельных цепочек;
  • Подготовка термограмм ФЭ генератора, а также распределительного устройства и предохранителей.

Молниезащита и защита от перенапряжения

  • DIN EN 62305-2 - Молниезащита. Часть 2. Управление рисками
  • DIN EN 62305-3 (дополнение 5) - Часть 3. Защита от молнии и перенапряжения для ФЭ систем питания
  • Листок-вкладыш с инструкцией для электромонтажников ФЭ систем - Молниезащита и перенапряжение в ФЭ системах на зданиях
  • Директивы VDS 2010-09 - Рискоориентированная молниезащита и защита от перенапряжения
  • DIN CLC/TS 50539-12 - Часть 12. Принципы выбора и применения - Устройства защиты от перенапряжения, подключенные к фотоэлектрическим установкам

В общем можно сказать, что ФЭ системы не увеличивают риск попадания молнии в здание, хотя если их не защитить, компоненты системы могут выйти из строя в результате воздействия тока молнии и / или перенапряжения. Последствия будут включать потерянные доходы и расходы на ремонт. По соображениям безопасности при установке ФЭ систем на общественных зданиях, таких как больницы или школы, соответствующие строительные нормы в разных регионах определяют систему молниезащиты (LPS) класса III.

Преимущества молниезащиты и защиты от перенапряжения:

  • Противопожарная защита и защита от разрушения ФЭ системы и здания;
  • Непрерывная работоспособность ФЭ системы;
  • Надежная инвестиция без уменьшения дохода;
  • Защита от травмирования людей внутри и вблизи системы.

Система защиты от молнии состоит из внешней и внутренней молниезащиты, а также защиты от перенапряжения (всплеска напряжения). Стандарт EN 62305-3 определяет степень защиты, предоставляемой зданиям, используя четыре уровня молниезащиты, а именно от I до IV.

Внешняя система молниезащиты

  • С разрядниками для защиты от тока молнии, которые создают защитную зону на крыше с учетом зазоров;
  • С молниеотводами, которые направляют молнии к системе заземления;
  • Ток молнии направляется в землю через систему заземления.

Внутренняя система молниезащиты

  • Грозовой разрядник 1-го типа для подачи переменного тока в дом;
  • Грозовой разрядник 2-го типа для защиты инвертора для клемм переменного и постоянного тока;
  • Импульсный разрядник постоянного тока 2-го типа в клеммных коробках генератора защиты модулей.
Система молниезащиты ФЭ модулей
Рисунок 4: Система молниезащиты ФЭ модулей

Сертификация инвертора

  • VDE V 0126-1-1 - Устройство автоматического отключения между генератором и общедоступной сетью низкого напряжения
  • DIN EN 62109-1 - Безопасность силовых преобразователей, используемых в фотоэлектрических системах. Часть 1. Общие требования
  • DIN EN 62109-2 - Безопасность силовых преобразователей, используемых в фотоэлектрических системах. Специальные требования к инверторам

Инфракрасная термография

Благодаря точному измерению температуры на поверхности солнечного модуля тепловизионные камеры позволяют быстро и эффективно устранять самые разнообразные дефекты. К преимуществам можно отнести бесконтактный, неразрушающий контроль ФЭ системы с формированием изображения при нормальной работе и возможность сканирования больших поверхностей. С целью обеспечения качества термографию также следует использовать для тестирования системы после завершения монтажа.

Среди прочего, с помощью термографии можно определять такие дефекты: короткие замыкания в солнечных элементах, загрязнения, проникновения влаги, трещины в элементах или солнцезащитном стекле, плохие контакты между соединительным печатным проводником и солнечными элементами, неисправные обратные диоды, модули без нагрузки и неподключенные модули, несоответствия, то есть потери электропитания из-за различной производительности отдельных модулей.

Стандарты и директивы

  • DIN 54190 - Части 1-3. Неразрушающий контроль. Термографический контроль. Часть 1: Общие принципы, часть 2: Оборудование, часть 3: Термины и определения
  • DIN EN 13187 - Тепловые характеристики зданий. Качественное обнаружение тепловых аномалий в ограждающих конструкциях зданий. Инфракрасный метод
  • DIN EN 13829 - Тепловые характеристики зданий. Определение воздухопроницаемости зданий. Способ поддержания подпора воздуха вентилятором
  • DIN 4108 - Части 1-3. Теплоизоляция
  • DIN EN 473 - Неразрушающий контроль. Квалификация и сертификация персонала НК. Общие принципы

Место перегрева (примерно на 15 К выше средней температуры)
Затененные или загрязненные элементы
Не каждое горячее пятно является дефектом - Термограмма соединительных коробок
Рисунок 5: Виды повреждений, выявленные при помощи термографич
Оцените статью

Рекомендуемые товары

Тестер электробезопасности солнечных панелей PROFITEST PVsun

Тестер электробезопасности солнечных панелей PROFITEST PVsun

PROFITEST PVsun - измерительный прибор для тестирования фотоэлектрических солнечных батарей. Сочетае..

52 800 грн.

Тестер электробезопасности солнечных установок Solar PV150

Тестер электробезопасности солнечных установок Solar PV150

Набор для тестирования солнечных установок PV150 - первый в мире комплексный набор для проверки элек..

77 000 грн.

Тестер электробезопасности и эффективности работы солнечных панелей Solar PV200

Тестер электробезопасности и эффективности работы солнечных панелей Solar PV200

Устройство тестирования солнечных установок и построения графиков зависимости I-U. Тестер P..

148 500 грн.

Тестер напряжения до 1500 В и непрерывности цепи METRAVOLT 12D+L

Тестер напряжения до 1500 В и непрерывности цепи METRAVOLT 12D+L

METRAVOLT 12D+L - тестер напряжения и непрерывности цепи для очень требовательных техников и инженер..

17 160 грн.

Тестер эффективности работы солнечных панелей до 1500 В, 40 А Solar Utility Pro

Тестер эффективности работы солнечных панелей до 1500 В, 40 А Solar Utility Pro

Единственный тестер PV-ниток до 1500 В, 40 А Новый тестер Solar Utility Pro компании ..

170 500 грн.

Тестер фотоэлектрических модулей до 1500 В PROFITEST PV 1500

Тестер фотоэлектрических модулей до 1500 В PROFITEST PV 1500

Измеритель пиковой мощности и построитель кривых емкостной нагрузки фотоэлектрических (ФЭ) модулей и..

330 000 грн.

Мы предоставляем услуги
Установка счетчиков тепла
Установка счетчиков тепла
Поверка тепловых счетчиков
Поверка тепловых счетчиков
Аренда анализатора качества электроэнергии
Аренда анализатора качества электроэнергии
Тепловизионное обследование зданий и сооружений
Тепловизионное обследование зданий и сооружений
Аренда оборудования для тестирования солнечных панелей
Аренда оборудования для тестирования солнечных панелей
Ремонт образцового оборудования
Ремонт образцового оборудования
Отправка товара
В день заказа
При заказе от 3000грн -
БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА
Гибкая система скидок
Для постоянных клиентов
Гарантия
12 месяцев

Мы Вам перезвоним
Ваше имя*:
Ваш телефон*:
* поля обязательные к заполнению
Ваше сообщение отправлено
Ваше сообщение отправлено