Néhány bekezdés a fotovillamos (PV) rendszerekről I.
2011/7-8. lapszám | Darvas István | 8783 |
Figylem! Ez a cikk 14 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az alábbiakban a fotovillamos rendszerek létesítésével, az alkalmazott berendezések műszaki paramétereivel, valamint a kivitelezés során megfontolandó szempontokkal kapcsolatos fejtegetések segítségével törekszünk a figyelmet erre a korszerű technoló...
Az alábbiakban a fotovillamos rendszerek létesítésével, az alkalmazott berendezések műszaki paramétereivel, valamint a kivitelezés során megfontolandó szempontokkal kapcsolatos fejtegetések segítségével törekszünk a figyelmet erre a korszerű technológiára fókuszálni úgy, hogy egyúttal jelzésértékűen bemutatást nyerjen e szakterület összetett mivolta, tehát kiemelést nyerjen az a körülmény, hogy csak megfelelő felkészültség mellett érdemes belefogni a napelem-rendszerek telepítésébe.
■ 1. Hogyan válasszunk kiegészítő fotovillamos energiaellátást a kis és középnagyságú létesítményekhez?
Beruházási szakmai statisztikák szerint (USA, ahol a napenergia felhasználása elterjedt) minden esetben egy 1 $-os megtakarítás az éves elektromos energiaszámlában 20 $-ral növeli az ingatlan forgalmi értékét. Tehát éves szinten 200 $-os költségmegtakarítást biztosító fotovillamos (PV) rendszer az ingatlan értékét 4000 $-ral növeli! Tudni kell, hogy a környezetkímélő, megújuló energiaforrások közül a legkézenfekvőbb a napenergia. A Napban végbemenő termonukleáris reakció hatására energia szabadul fel, amely elsősorban ibolyántúli, látható és infravörös sugárzás formájában hagyja el a Napot. A Föld felszínére érkező sugárzást több tényező be- folyásolja. Ilyen pl. a földrajzi helyzet, az atmoszférikus viszonyok, a napszak stb. A változó és komplexen befolyásoló paraméterek miatt a körültekintő szakmai műhelymunka elengedhetetlen egy ilyen komplex rendszer beruházásánál.
■ Tervezés, kivitelezés
Az épületvillamosságban, azon belül is a megújuló területen nagyon fontos a megfelelő minőségű kivitelezői teljesítés, mert egy rosszul sikerült PV-rendszer hosszú távra fejti ki negatív műszaki és pénzügyi hatását. Hamis ígéretek, etikátlan reklámok, elbaltázott kivitelezési megoldások azok, amelyek megkeseríthetik a megújuló energiát hasznosító berendezésektől biztonságos és gazdaságos üzemvitelt váró és arra nagyon komoly összegeket áldozó beruházók életét. Mindennek alapja a teljes körű, számos területre kiterjedő tervezés és dokumentáció. A beruházó csak az EU-ban gyártott, minősítési bizonylatokkal tanúsított, fő alkotórészeket fogadjon el (napelemek, PV-pa-nelek, füzér-string box elosztók, szolár- kábelek, kábel-csatlakozó egységek, DC- és AC-hálózati védelmi elemek, túlfeszültség-védelmi elemek, inverterek, AC erőátviteli elosztók, KIF/KÖF transzformátor stb.), melyek az Európai Unión belüli gyártásúak, és a DIN EN ISO 9001 szerint tanúsított eljárásba bevontan készülnek.
![]() |
A PV-rendszer kivitelezéséhez műszaki ütemtervet kell készíteni. Ebben a műszaki ütemtervben a kivitelezés előrehaladásának, az egyes munkafázisoknak, illetve az utóbbiak időigényének egyértelműen nyomon követhetőnek kell lennie, ennek megfelelően a műszaki ütemtervet munkanemenkénti részletezettséggel, az egyes munkafolyamatok kezdési és befejezési határidejének megadásával, heti bontásban kell elkészíteni. Az ütemterven feltüntetendő a szerződéskötés, a készre jelentés, a próbaüzem és a műszaki átadás-átvétel megkezdésének időpontja is. Az ütemterv a minőségi munka garanciája, a folyamatosan dokumentált részletek és a szakmai ellenőrzés alapfeltétele. A műszaki ütemtervvel összhangban – ezzel megegyező részletezettséggel – pénzügyi ütemterv készítendő, melyben heti bontásban meg kell adni az adott periódusra vonatkozó műszaki teljesítés értékét, az adott tevékenység százalékos készültségét és az adott heti összes teljesítés százalékos arányát a teljes beruházási költséghez képest. A kész PV-rendszerhez megfelelő átadási dokumentáció tartozik. Az átadási (megvalósulási vagy állapotrögzítő) tervet, azaz a létesítmények ténylegesen megvalósult állapotának műszaki terveit, illetve a megvalósult létesítmény geodéziai utófelvételét digitális állomány formájában is át kell adni, továbbá az alábbi iratanyagokat magyar nyelven: karbantartási és kezelési utasítás; üzemeltetési, használati előírások, feltételek könyve; minőségbiztosítási dokumentációk a termékekről az értékeléssel; mérési (kábelek, EPH, villámvédelem stb.) jegyzőkönyvek; minőségvizsgálati jegyzőkönyvek; üzemeltetési utasítás; tervezői és kivitelezői nyilatkozatok; próbaüzemi jegyzőkönyv; építési naplók másolatai; a megvalósult beruházás műszaki leltára; jogerős használatbavételi engedély; a közreműködő alvállalkozók (statika, építészet stb.) listája a lényeges adatokkal. Fontos minden olyan levelezési, jegyzőkönyvi másolat, amely a kivitelezéssel kapcsolatban információkkal bír a későbbi vitás kérdések eldöntésére, illetve az üzemeltetési, hasznosítási munkák elvégzésére; illetve ide tartoznak a további, jogszabályokban előírt, vagy a felek által egyeztetett dokumentumok. A szavatosság ezeknél a rendszereknél kulcsfontosságú elem. Mivel minden egyes rendszerelem és berendezés az EU-ban érvényes magas minősítésekkel rendelkezik, automatikusan teljesítik az EU területére vonatkozó, PV-rendszerekhez szükséges garanciális és jótállási feltételeket. (Amenynyiben nem EU-s beszállítás is történt, ezt esetenként kezelni kell, itt valós szavatosságról nehéz nyilatkozni.) A PV-rendszer elektromos kivitelezőjét (vállalkozó, építész, statikus stb. csak alvállalkozók lehetnek az elektromos munka szakmai súlya miatt) a műszaki átadás–átvétel napjától a 11/1985. (VI. 22.) ÉVM-IpM-KM-MÉM-BKM sz. együttes rendeletben és a 12/1988. (XII. 27.) ÉVM-IpM-KM-MÉM-KVM sz. együttes rendeletben meghatározott szavatossági kötelezettség terheli.
Ettől az időponttól kezdődik valamennyi beépített egység, berendezés, felszerelés, valamint építmény garanciája, függetlenül attól, hogy a kivitelező azokat mely időpontban szerezte be. A kivitelező köteles az általa teljesített telepítési és szerelési munkára a teljes körű átadás–átvétel befejezésének napjától számított 24 hónapos időtartamra teljes körű jótállást vállalni.
■ 2. Telepítés, statikai szerelés, EPH- és villámvédelem
2.1 A PV-rendszer árnyékolás elleni védelme
A minimális árnyékolási feltételek akkor teljesülnek, ha a 2-3. ábra szerint D = 2,1xH. Tetőfelületre telepített fotovillamos (PV) rendszerek esetében mindenkor az alábbi, környezetben található elemeket kell vizsgálni:
■ kémények, tetőablakok szerkezete, gépészeti rendszerelem, mely a panelek felületére árnyékot vethet;
■ bármely, a telepített PV-rendszer közelében, ill. mellette lévő építmény, műszaki létesítmény;
■ bármely szomszédos fakorona, mely a panelek felületére árnyékot vethet;
■ bármely szomszédos lakóépület (vagy később építendő), mely a panelek felületére árnyékot vethet; bármely szomszédos közműoszlop (telefon, közvilágítás stb.), mely a 12,0 m határon belül található.
A telepített fotovillamos (PV) rendszereket nem szabad beárnyékolni. A tervezői szemrevételezésénél különös tekintettel kell lenni a fákra, a szomszédos épületekre, kéményre vagy a tető egyéb építményére. Azokat a potenciálisan árnyékot előidéző terepi elemeket, melyek a telepített fotovillamos (PV) rendszer legészakibb pontjától északra fekszenek azimut 305 fok és azimut 55 fok közötti pozíciókban, kötelezően árnyékoló elemnek kell tekinteni!
![]() |
![]() |
2.2 PV-berendezések tájolása csak déli irányba?
Egy tetőfelületnek nem feltétlenül szükséges tökéletesen déli irányban állni ahhoz, hogy a fotovillamos (PV) rendszer, berendezés elhelyezésére megfeleljen. Legfeljebb 20 fokos eltérés a déli iránytól nem okoz különösebb problémát. Sőt, teljesen nyugati vagy keleti tájolást megfelelően megnövelt PV-panelfelülettel ki lehet egyenlíteni. Az más kérdés, hogy megtérül-e ez a döntés! A tetőfelület hajlási szöge 25-től 50 fokig terjedhet. Kisebb hajlásszög a szolár berendezés energia-kihasználását nyáron javítja, a meredekebb pedig télen előnyös. Lapos tetőkön a megfelelő statikai hó- és szélterhelésre méretezett állványrendszer lehetősége adott.
Az alábbi, telepítést segítő méretezési diagram (7. ábra) a benapozási feltételek és a szerelési dőlésszög függvényében segít megtalálni az optimális kialakítást. Műszaki szempontok figyelembe vételével, amennyiben nem lehet a fotovillamos (PV) rendszer tájolását pontosa dél irányában kialakítani (azimut 0 fok), elfogadható olyan rendszer telepítése is, melynek azimut szöge a 1500 és 2700 fok között helyezkedik el.
![]() |
2.3 Hőtágulás és korrózió
Amennyiben a hőtágulást mint meghatározó telepítési tényt a szerelésnél nem veszszük figyelembe, és a profiloknak nincs tágulási lehetősége (kompenzátorok, ívek stb.), a keletkező feszültségek révén repedések keletkezhetnek a tartószerkezetben és a modulokban („Al” keretek), az idomokban vagy a csavaros kötések helyén, ami a PV-panelekben repedéseket eredményez. A fotovillamos (PV) paneleket és a hálózati vezetékeiket nem szabad a tetőkön gáz- és vízvezetékekhez rögzíteni. Tartószerkezeteik nem szolgálhatnak egyéb vezetékek tartójaként, egyéb módon sem terhelhetők.
![]() |
A fotovillamos (PV) berendezésekben alumíniumprofilok, -csövek és egyéb fémes anyagú profilok, csövek, illetve statikai szerkezeti berendezések összeszerelésekor semmilyen korróziós veszély nem léphet fel. Erről a mindenkori kivitelező írásos nyilatkozatot kell, hogy adjon a Beruházónak. Ez a teljes körű, műszaki anyagokkal kiegészített nyilatkozat a végső átadás kizárólagos feltétele is. A fotovillamos (PV) berendezésekben alkalmazott alumíniumprofilok, -csövek és egyéb „Al” alapú segédanyagok típusa 6061 vagy 6063 ALCOA előírásoknak feleljen meg. Az alkalmazott acélprofilok, -csövek és egyéb acél alapú segédanyagok típusa tűzihorganyzott, az ASTMA A 123 szakmai előírásoknak megfelelően. Különleges esetekben alkalmazhatók az „INOX” típusú rozsdamentes acél szerkezeti elemek és segédanyagok (nagyon korrozív környezetben alkalmazásuk kötelező). Felületkezelt vagy festett acélprofilok, -csövek és egyéb acél alapú segédanyagok alkalmazása megengedett minden kevésbé korrózióveszélyes környezetben.
2.4 Földelés, EPH, villámvédelem
A földelőrendszereket oly módon és olyan anyagból kell kialakítani, hogy a teljes várható élettartamuk során megfelelően tudják ellátni feladatukat, ugyanakkor a kivitelezési költségük elfogadható legyen. A megkövetelt jellemzők az alábbiak: kis földelési ellenállás és kedvező potenciál-eloszlás a felszínen; megfelelő áramvezető képesség, hosszú élettartam. Az egyszerű elrendezésű földelőkre megadott összefüggések előnye az, hogy a földelési ellenállás és az elektród-geometria közötti alapvető kapcsolat egyértelműen látható. Természetesen mindig a lehető legpontosabb összefüggés alkalmazása a célszerű. Bár a földelőrendszer tervezése során a számítások nélkülözhetetlenek, a földelési ellenállás legpontosabb értékét helyszíni méréssel lehet megkapni. A vonatkozó előírásoknak és szabványoknak megfelelően a fotovillamos (PV) füzé-rek és asztalok EPH-bekötése kötelező.
2.5 Üzembe helyezés, karbantartás, átadás
Jóllehet a fotovillamos (PV) berendezések csekély karbantartás-igényűek, javasolt, hogy a teljes berendezés működése és állapota rendszeres időközönként vizsgálatra kerüljön. Évente max. tíz óra munka-ráfordítással számolhat a beruházó, ami főleg hálózatellenőrzési, ill. tisztítási munkákat takar.
![]() |
A kezelés és karbantartás menetét jól látható helyen, a berendezés felállításának terében ki kell helyezni a falra. A fotovillamos (PV) rendszerre kidolgozott vizsgálati-karbantartási utasítás kiegészíti a gyártói utasításokat, megkönnyíti a rendszer és az azt alkotó berendezések (inverterek, füzér- elosztók stb.) szerelését és üzembe helyezését, valamint a korrekt karbantartást. A statisztikai adatok világosan azt mutatják, hogy a fotovillamos (PV) rendszerek, berendezések várható élettartama szakszerű karbantartás és rendszeres ellenőrzés mellett lényegesen meghaladja a 30 évet.
E kérdés kapcsán kerül szóba a PV-panelek, -füzérek, -asztalok elszennyeződése is. A nyugat-európai (olasz és spanyol) gyakorlat, valamint a gyártói vizsgálatok itt is világos választ adnak: városokban és vidéken átla-gos körülmények között működő fotovilla-mos (PV) rendszerek, berendezések szenynyeződés révén sokat veszítenek teljesítőképességükből. Bostoni egyetemi kutatások szerint 4 g/m2 porszennyezés – árnyékoló- film bevonat formában a fotovillamos (PV) panelek felületén – 40%-kal csökkenti ezek energia-előállítási hatásfokát. A paneleket, melyek a füzéreket, ill. az asztalokat alkotják, tisztítani kell.
Ez valamilyen PH-semleges folyadékkal lehetséges: másként a folyadék ásványi összetevői a meleg felületen kicsapódva lerakódnak, szennyezve azt. Ez a típusú szennyezés a veszélyesebb, mivel vegyi kötést is kialakít a szennyező filmréteg és a PV-panel védőfelületi borítása között. A PV-panelek felületének tisztítása negyedévenként egy-egy alkalommal javasolt. Tavasz, nyár, ősz: jellemzően az általános szempontok szerint kell eljárni. Télen, a hó miatt, teljesen más kimeneti teljesítmény-csökkentő tényezővel kell számolni – a behavazással. A PV-panelek befedettsége a havazás után egy veszélyes üzemmód kialakulását okozza – a részleges betakarást, ami a részleges árnyékolással egyenértékű. Ebben az üzemmódban a teljesítmény-csökkenés mellett lehetséges a füzéreket alkotó panelek részleges károsodása (leárnyékolt/takart PV-panel részfogyasztóvá alakul a rendszerben!).
![]() |
A havas részt (megtapadt hó) a PV-panelek alsó harmadában csak mechanikus beavatkozással lehet eltávolítani. Erre a feladatra a PV-erőmű/farm karbantartási–üzemeltetési folyamatában időt és erőforrást kell biztosítani. Természetesen már a tervezéskor biztosítani kell ezeknek az üzemeltetési feladatoknak az elvégzéséhez szükséges feltételek kialakítását, akár emberi, akár gépi tisztítási eljárás a cél (biztonságos hozzáférés, ellenőrzési pontok kialakítása stb.). Tervezés során ezekre a kérdésekre is megfelelő válaszokat kell kérni a PV-panelek gyártóitól, a szükséges technológiai előírások feltételeiről, melyek a karbantartásra vonatkoznak. Ezeket is a műszaki paraméterek adatlapjaihoz kell csatolni. Javasolt csak minősített szakmai referenciákkal rendelkező kivitelezőket alkalmazni. Sajnos ez a szakmai kompetencia ma még hazánkban elég ritka. A mellékelt képen egy 20 kWp teljesítményű fotovillamos (PV) rendszer telepítési munkálatai láthatók (8. ábra). Sajnálatos módon a kivitelező cég a munkavédelmi előírásokat teljesen mellőzte! Hiányzott még az épület villámvédelmi rendszere is! (Folytatjuk!)
![]() |
Fotovillamos (PV) panelek jellemző adatai
A fotovillamos (PV) rendszerek egyik alapvető építőkockája maga a PV-panel. Ezeket az egységeket nagyon változatos kivitelben és technológiák alkalmazásával állítják elő. A jelen írásnak nem célja egyik vagy másik gyártó termékét kiemelni, inkább az általánosan használt paraméterek meghatározásában kívánunk eligazítást adni, ezeket az adatokat értelmezni. Mintaként a legelterjedtebb, több évtizedes tapasztalati adatok bizonyításával rendelkező, ún. monokristályos panelek jellemzőit vesszük górcső alá. A PV-modulok (egy modul PV-cellák [wafer] soros, ill. párhuzamos kapcsolásával készül) jellemző adatai a következők.
■ Típus pontos megnevezése és a gyártó.
■ Teljesítmény Pmax: pl. 240 Wp (STC: 1000 W/m2, 25 °C, AM 1.5). A teljesítmény értékét ún. Watt Peak (Wp) csúcsértékben határozzák meg az ún. Standard Testing Conditions feltételei mellett. A valós életben ezek a gyártási adatokra vonatkozó paraméterek nem teljesülnek, mivel pl. a környezeti hőmérséklet a tetőn nem 25 °C, hanem 75 °C, ezért a PV-cellák valós teljesítménye kisebb, mint amit ideális esetben a gyártók meghatároztak. Ezzel teljesen ellentétes vonzata van a benapozási jellemzőnek, mivel nálunk a várható adat 1280 W/m2, ami magasabb értéket képvisel, mint a gyártói adat. A harmadik fontos paraméter az ún. Air Mass, ami a napsugárzás csillapításával kapcsolatos asztronómiai paraméter, ezt méretezéskor a szoftverek a „Linke”-féle turbiditási adatokkal veszik figyelembe.
■ Modulba épített cella típusa: pl. monokristály. A példaként hivatkozott monokristályos fotovillamos (PV) modulok magyar gyártmányúak, magas minőségi paraméterekkel és nemzetközi bizonylatokkal is rendelkeznek. Általában 60, ill. 72 db, 156x156 mm-es PV-cellából szerelik, soros és párhuzamos kötéssel, 3 db védődiódával.
■ Modul érintésvédelmi osztálya: II-es (kettős szigetelés), (IT-rendszer DC-hálózaton).
■ Modul-hatásfok (STC): pl. > 18,1%. Az adat az elméleti Standard Test Conditions feltételeinek megfelelő, a gyakorlatban ennél kisebb értékkel kell számolni.
■ Teljesítmény-tolerancia: pl. kevesebb, mint -0/+3%. Fontos adat, mivel a „+” tűrés a megfelelő, a gyakorlatban ennél kisebb értékkel kell számolni (a negatív „–” tűréssel rendelkező termékek valós értékei mindig az alacsonyabb sávban vannak. Ennek eredménye a kevesebb energiaátalakítás.)
■ Névleges fesz Ump: pl. 31,32 V DC.
■ Névleges áram Imp: pl. 8,27 A.
■ Max. nyitott ák. fesz Uoc: pl. 37,26 V DC.
■ Max. PV rendsz. fesz UDC: pl. 1000 V DC. Fontos adat, mivel a PV-rendszer maximális feszültségszintjét ebből az adatból kell származtatni a téli üzemben. Az inverterek vonatkozó adataival kell összevetni a kapott értéket.
■ Max zárlati áram Isc: pl. 8,71 A. Fontos adat, mivel a PV-füzérek és -asztalok áramköreinek védelmeit és a kábelek keresztmetszetét ezen adatok birtokában számolják.
■ Hőegyüttható αsc: pl. +0,08%/°C +0,04%/°C
■ Hőegyüttható βoc: pl. - 0,32%/°C - 0,30%/°C
■ Hőegyüttható γmax: pl. - 0,38% /°C - 0,35%/°C.
Fontos adatok, mivel a PV-füzérek és -asztalok téli-nyári üzemmódban tapasztalható eltéréseinél a min. és max. feltételek számításaihoz szükségesek.
■ Panel-méret: pl. LxWxH = 1662x997x42.
■ Panel önsúlya: pl. 22,5 kg.
■ Terhelhetőség: pl. 5400 Pa hóterhelés. Fontos paraméterek a társ-szakágak (építészet, statika stb.) felé történő adatszolgáltatások szempontjából.
■ Csatlakozás: pl. WM 4 typ doboz a panelbe építve, IP65.
■ DC-csatlakozó kábel: pl. T 1000V DC, -40 Celsius + 120 Celsius, D = 4,0 mm2/12 AWG.
■ DC-csatlakozók (+) és (-): pl. T 1000V DC, IP67.
■ Csatlakozó elemek: pl. pozitív ág piros, negatív ág kék, T csatlakozókkal. Fontos jellemzője egy PV-rendszernek a szerelés, a kivitelezés, az érintésvédelem és nem utolsó sorban a tűzvédelem szempontjából.
■ Minősítés: IEC 60228 class5, IEC 60332.1. Környezeti hatásokkal szembeni ellenállóság.
■ Csatlakozó doboz tömítettsége: pl. IP67. NOCT 51,5 °C +/- 3,0 °C. A paraméterek ún. Normal Operating Cell Temperature értékekre vonatkoznak (benapozás = 800 W/m2, AM = 1,5, szél = 1m/sec, Text= 20 °C).
■ Szélterhelés-állóság: pl. > 2400 Pa.
■ Hóterhelés-állóság: pl. > 5400 Pa.
■ Hőmérséklet-változás tűrés: pl. -40 °C-tól +85 °C-ig.
■ Napelemek borítása: pl. védőfóliás edzett üveg.
■ Statikai szerkezet: pl. nem korrodálódó alumínium keret, UV-álló kivitel.
■ Szabványoknak való megfelelés: pl. EN/IEC 61215 Ed 2; EN/IEC 61730; CE tanúsítás, IEC 61730.1 biztonsági tesztek, IEC 61730.2, IEC 61701 (sós légkör korrózió), UL 1703, CSA minősítések.
■ Minőségirányítási rendszer: az ajánlott gyártmány a DIN EN ISO 9001 szerint tanúsított eljárásba bevontan készül.