Napelem rendszerek- PV vizsgálati fehér könyv
Létesítési szabványok
Bevezetés. A napelemes fotovoltaikus (PV) rendszereket egyre növekvő számban telepítik az egész világon. Várhatóan biztonságos és megbízható áramkörök jönnek létre, melyek több évtizedig fognak működni.
Ugyanakkor sok rendszert nem minősítenek megfelelően üzembe helyezés előtt és soknál nem biztosított a teljes élettartamra kiterjedő tervszerű karbantartás és ellenőrzés – ha egyáltalán van ilyen. Sajnos ez nem biztonságos és csökkent teljesítményű rendszerekhez vezet és csökkenti a tulajdonos számára a berendezés értékét.
Bármely villamos rendszer vizsgálható a teljesítőképesség igazolására és a vezetékezés és készülék állapot értékelésére.
Ez különösen fontos a PV létesítmények esetén, melyek szélsőséges környezeti körülményeknek és az elemeket rongáló hatásoknak lehetnek kitéve hosszú éveken át.
Ezen rendszerek hosszú távú biztonságos működésének biztosítását elősegítendő, a minőségi PV berendezéseket gyártó és szervizelő vállalkozó cégek átfogó beüzemelési eljárást hajtanak végre, melyet rendszeres időközönkénti vizsgálati program követ.
Ez a gyakorlat segít a biztonság javításában és a teljesítőképesség optimalizálásában, egyúttal lényeges információt szolgáltat azok számára, akiknek szükségük lehet a hatékony hibakeresésre, diagnózis felállítására és bármely, a rendszerben fellépő rendellenesség orvoslására. Ezek az eljárások segíthetik a biztonság növelését és a teljesítőképesség optimalizálását és lényeges információkhoz juttatják azokat, akiknek hatékony hibakeresést, diagnóziskészítést és javítást kell biztosítaniuk bármely, a rendszerben fellépő kérdésben.
Ily módon, az összes PV rendszer esetén szükség van a teljesítőképesség és biztonság igazolására szolgáló vizsgálatokra
A szükséges vizsgálat szintje a helyi előírásoktól, vevői igényektől és a berendezés minőségi követelményeitől függ.
Egyre növekvő piac
A napelemes berendezések számának az elmúlt két évtizedben elért közel exponenciális növekedése lehetővé tette mind a tetőre telepített, mind a létesítmény szintű PV telepek számára, hogy egyre növekvő fontosságú összetevői legyenek a villamos energia forrásának. Ahogy a napelemes PV által nyújtott fenntartható energia előnyei egyre nagyobb támogatást vonzanak, és ahogy a technológia folyamatosan egyre letisztultabb és költséghatékonyabb lesz, a PV mögött álló globális hajtóerő növekedése várhatóan folytatódni fog.
A nemrég létrehozott Solar Power Europe (az EPIA új elnevezése) által kiadott, a „Globális Piac Kilátásai 2015-2018” jelentés szerint a beépített szolár PV kapacitás 100-szorosára nőtt mindössze 14 év alatt.
A 2013-as évi 37 GW után 2014 –ben globálisan rekord nagyságú, 40 GW szolár PV rendszer került beépítésre.
2014-ben Kína, Japán és az USA volt a három vezető piac, de első alkalommal a UK volt a vezető a szolár fejlesztésekben 2,4 GW új beruházással, Franciaországot (1,9 GW) megelőzve.
A szolár PV teljesítmény jelenleg a villamos energia igény több mint 7%-át fedezi Olaszországban, Németországban és Görögországban és várható, hogy a szolár teljesítmény kapacitás 2019-re 80%-al nőni fog.
A legújabb előrejelzések általában azt jósolják, hogy a globális szolár PV kapacitás elérheti az 540 GW-ot öt éven belül.
A legtöbb országban a szolár PV beruházás továbbra is a politika által diktált piac marad és a növekedési lehetőségek EPIA által előre jelzett tartománya is azt tükrözi, hogy a nemzeti támogatási rendszerek, bevezetésre, módosításra, vagy megvonásra gyakorolt hatása miatt nehéz előre jósolni a különböző országokban.
Ezen háttér ellenére, az összes, a globális szolár PV létesítmény piac állandó növekedésére utaló jelzés alapján nyilvánvalóak a lehetőségek azok számára, akiket érint a szektorban folyó gyártás és szolgáltatás.
Elismert létesítési szabványok szükségessége
Mivel a szolár PV ipar oly gyorsan terjeszkedett, a villamos létesítési és biztonsági szabványokat át kellett dolgozni, hogy lépést lehessen tartani a z ipar igényeivel. Ugyanakkor sok esetben felismerték, hogy az iparnövekedési sebessége oly gyors léptekkel történik, hogy a szabványalkotó szervezeteknek nehezére esett lépést tartaniuk. Ennek eredményeként számos ország aggodalmát fejezte ki egyes PV rendszerek létesítésének biztonságával és minőségével kapcsolatban. Egyes körökben az aggodalom oka, hogy helytelenül létesített PV rendszerek nem működnek hatékonyan és ehhez biztonsági problémák is kötődnek, beleértve a tűzveszély keletkezését. Az ezen aggodalmakra legutóbb Ausztráliából érkezett példa. 2015-ben a kormány környezetvédelmi minisztere, Greg Hunt vizsgálatot rendelt el a háztetőre telepített szolár létesítmények minőségi ellenőrzésére. A lépésre annak jelentése után került sor, hogy a tetőre szerelt szolár PV panelek, jóval tervezett élettartamuk előtt tönkrementek aggályok. Válaszul a miniszter felkérte a Tiszta Energia Tanácsot (CEC) a panaszok kivizsgálására. A CEC-hez és és az Ausztrál Szolár Tanács-hoz intézett levelében megállapította, hogy a hibásan szerelt szabványos szolár PV potenciálisan tűzveszélyt, tulajdon károsodást és életveszélyt jelent.
Az Egyesült Királyságban amikor megnövekedett a szolár PV telepítések száma, különböző sajtókban jelentek meg történetek lakossági, szupermarket, és iskolai tűzesetekről, amelyek oka összefüggött a tetőn létesített PV rendszerrel. Máshol, az USA-ban egy 2009-ben Kaliforniában történt, jól dokumentált szolár PV„ hőtechnikai eset” után az okot egy nem érzékelt földzárlatnak tulajdonították, mely egy földelt tápáramköri vezetőn jött létre.
Az, Észak Karolínában közmű tulajdonban lévő és üzemeltetett, tető PV rendszerek ezt követő vizsgálata nem érzékelt földzárlatok jelenlétét mutatta ki a vizsgált rendszerek közel 10%-ában.
Szintén az USA-ban A Tűzvédelmi Kutatási Alapítvány által 2010-ben készített tűzoltósági jelentés több, PV rendszer által okozott tűzesetről számol be. A lehetséges okok között villamos hibák, a panelek alatt összegyúl levelek és törmelék, villamos átívelés és inverter hibák szerepeltek. Ezek az esetek világosan rámutatnak a PV rendszerekkel összefüggő tűzveszélyre és támogatják a szigorú üzembe helyezési és ellenőrzési szabványok alkalmazását.
Biztonság és alkalmasság
A szolár PV-nek világszerte nyújtott politikai és gazdasági támogatás meglétével a kormányok, az ipar és az előírások elsőrendű feladata annak biztosítása, hogy a szolár PV berendezések egységesítése, biztonsága és minősége a legmagasabb szinten legyen tartva.
A szolár panel berendezések tulajdonosainak biztosnak kell lenniük abban, hogy a megvásárolt rendszer megfelelően fog működni és mentes lesz minden potenciális veszélyforrástól teljes élettartamán keresztül.
Ez különösen fontos a „tető bérlet” rendszerben működtetett beruházások esetén, ahol a berendezést ingyen, vagy visszatérítési díj ellenében kapják meg.
Hasonló pénzügy megfontolások alapvetőek közüzemű szintű szolár farmok beruházóinak és üzemeltetőinek.
A PV cellák, inverterek és alkatrészek szállítói egyaránt érintettek kell., hogy legyenek, mert termékeik megbízhatósága veszélybe kerülhet egy rossz rendszer kivitelezés esetén feltételezik, hogy azok gyengébb minősége járult hozzá a veszélyhelyzethez.
Az épületbiztosítási ipar szintén érintett mindezekben, ezért biztosítania kell, hogy a beruházás szakszerűen készült el, és nem képezheti a kártérítési igények alapját.
Mindezen megfontolások eredménye képen a megfelelő létesítés, az ellenőrző rendszer hatékonysága, a PV rendszer energia hozama alapvető követelmény. Ezen célok eléréséhez hatékony üzembe helyezési eljárás, és időszakos minőség ellenőrzés szükséges.
Végül, de nem utolsósorban a tűzoltó és mentő szolgálatoknak, amelyeknek a tető PV installációt magába foglaló balesetekkel kell foglalkozniuk, biztosítaniuk kell, hogy nem kerülnek veszélyhelyzetbe.
Mindezen szempontok eredményeképpen a berendezés megfelelőségének igazolása, a rendszer teljesítmény ellenőrzése és a PV rendszer által termelt folyamatos energia kibocsátás igazolása mind alapvető követelmény.
Ezen célok eléréséhez hatékony üzembe helyezés és a rendszer időszakos minőség ellenőrzése döntő – mint ahogy lényeges a PV rendszer garanciális feltételeinek teljesítése is.
Megfelelő vizsgálati szabványok alkalmazása – IEC 62446
A PV rendszerek üzembe helyezése egyedülálló kombinációja a villamos áramütés és a magasban dolgozás veszélyeinek. A napfénynek kitett PV tömbök DC feszültséget szolgáltatnak. A telepített PV panelek vezetékezési rendszerében a szolár tömb által termelt DC áramot inverter alakítja át AC árammá, melyet aztán az épület AC hálózatához csatlakoztatnak.
A legtöbb villamos létesítési szabvány a hagyományos AC rendszerre koncentrál és a kiterjedt fotovillamos DC rendszerek érkezése egy egyenpotenciálú zónán kívülről a meglévő nemzeti szabványok felülvizsgálatát és módosítását tette szükségessé.
Ugyanakkor a földgömb különböző részein annak felismerése, hogy szükség van különleges ellenőrzésekre és útmutatókra változó volt.
Valójában, viszonylag nemrég, és csak néhány ország dokumentált szigorú vizsgálati előírásokat annak biztosítására, hogy a PV berendezés megfelelő vizsgálata megtörtént, az eredmények rögzítésre kerültek annak bemutatására, hogy megfelelő óvintézkedések történtek és bizonyíthatóan lehetséges az időszakos ellenőrzés.
Ami úgy tűnik, hogy elkerülte a figyelmet ebben a helyzetben az az, hogy már létezik egy nemzetközi szabvány, amely, megfelelően beültetve a kötelező nemzeti dokumentumokba jelentősen segítene a szolár PV rendszerrel kapcsolatos biztonsági és minőségi ügyek megszüntetésében.
Az IEC 62446 meghatározza a szolár PV rendszerek dokumentációjára, üzembe helyezési vizsgálataira és felügyeletére vonatkozó minimális követelményeket. Mint ilyen, ez a szabvány nem csak meghatározza a minimális vizsgálati és felügyeleti követelményeket az újonnan üzembe helyezett rendszerekre, de ezzel egyaránt fontosként azt is, hogy hogyan történjen a megtekintési és vizsgálati eredmények dokumentálása és beüzemelés után a felhasználónak való átadása.
A szabvány figyelembe veszi, hogy a PV tömb szomszédságában további épület vagy villamos üzem létesülhet és a rendszer tulajdonosa is változhat. Ezért a szabvány elismeri, hogy épület, vagy villamos mű létesülhet a PV szomszédságában és a rendszer tulajdonosa is változhat. Ennek eredményeként a szabvány elismeri, hogy csak megfelelő kezdeti dokumentáció biztosíthatja hosszú távon a PV rendszer teljesítményét és biztonságát.
Az IEC62446 ezért megadja a vizsgálatot, információt és dokumentációt, amit a telepítés után át kell adni megrendelőnek a szolár panel üzembe helyezését követően valamint a szükséges első (és időszakonkénti) villamos ellenőrzés és vizsgálatok jegyzékét.
Röviden, a szabvány előírja, hogy azokat a méréseket, melyek hivatottak biztosítani:
- A PV panelek és a villamos táp csatlakozások vezetékezése helyes
- A villamos szigetelés jó állapotú
- A védőföld csatlakozás megfelel a előírásoknak
- A kábelek nem sérültek meg az üzembe helyezéskor
A szabvány ezen kívül követelményeket tartalmaz egy sor villamos vizsgálatra és a rendszer működési ellenőrzésére a beüzemelés részeként. Ezzel az IEC 62446 által előírt rendszer dokumentáció ezért nem csak arról ad bizonyítékot a vevőnek, hogy a munkát helyesen végezték el,de az jó útmutató a szerződő számára annak biztosítására, hogy az ajánlott eljárás követték és az installált rendszer működése megfelelő.Az IEC62446 2009 márciusában jelent meg és mikor szavazni kellett a szabványról az összes tagország mellette szavazott. bár alkalmazása nem kötelező, több ország adoptálta az IEC 62446 alapelveit nemzeti jóváhagyási rendszerében. Például adoptálásra került EN szabványként sok európai tagállamban és általában úgy tekintenek rá, mint ami jelentősen hozzájárult a PV rendszerek minőségének és biztonságának javításához.
Az USA-ban az IEC 62446 –nak való megfelelőségre vonatkozó hasonló követelmények szerepelnek új projektek szerződési feltételeiben és szabványban felsorolt sok vizsgálati eljárás közvetlenül összefügg a NEC villamos rendszerbiztonság igazolására vonatkozó követelményeivel.
Az ilyen országokban minden új szolár rendszerre követelmény az IEC 62446-ban leírt azonos dokumentáció és formátum, az adott ország villamos létesítési szabványaiban előírt szakértői adatszolgáltatáson és írott dokumentáción túlmenően.
Ezt hatékonyan erőltetik, mivel a legtöbb országban a bevezető tarifa és fogyasztási árengedmény csak akkor jár a fogyasztónak, ha a létesítményt akkreditált kivitelező végzi, aki igazoltan képes a munkát az elvárt minőségben elvégezni, és aki a szabályozásoknak való megfeleléshez szükséges eljárást követi. Az IEC 6244 alapelveinek követése nemcsak segít biztosítani a szolár PV létesítmények jövőbeli egységesítését – jelentősen segíteni fogja a különböző minőségi aggályok enyhítését, melyek a PV kivitelezőkkel és az általuk felhasznált rendszer elemekkel kapcsolatban merültek fel.
|
Ezt hatékonyan erőltetik, mivel a legtöbb országban a bevezető tarifa és fogyasztási árengedmény csak akkor jár a fogyasztónak, ha a létesítményt akkreditált kivitelező végzi, aki igazoltan képes a munkát az elvárt minőségben elvégezni, és aki a szabályozásoknak való megfeleléshez szükséges eljárást követi.
Az IEC 6244 alapelveinek követése nemcsak segít biztosítani a szolár PV létesítmények jövőbeli egységesítését – jelentősen segíteni.
A szolár PV vizsgálat műszerezettsége
A PV rendszer üzembe helyezését követően egyszerű villamos hibák, vagy a vezetékezés meghibásodása súlyos gyengülést okozhat a panel teljesítményében és esetleg tüzet, vagy más biztonságot érintő veszélyt okozhat. Ilyen körülmények között, bár a megfelelő műszerezettség általában jelzi a rendszer teljesítményét a vizuális megtekintés önmagában nem elég ahhoz, hogy milyen „láthatatlan”rendszerhiba, vagy probléma áll fenn.
Válaszul fejlett, több funkciós műszerezettség került kifejlesztésre annak biztosítására, hogy a szolár PV létesítők hatékonyan és költség kímélően megfeleljenek a követelménynek, és hogy a fontos vizsgálatok és rendszer ellenőrzések ne kerüljék el a figyelmet. Ezen vizsgáló eszközök által összegyűjtött rendszer adatok gombnyomásra továbbíthatók a vevő dokumentációs csomagjaiba és dokumentum sablonjaiba.
Természetesen sok műszer kapható, melyet „szolár teszter” címen árulnak, ezért rendkívül fontos, hogy a kiválasztott műszerek képesek legyenek az összes olyan mérés elvégzésére, melyeket a különböző megfelelőségi vizsgálatok igényelnek.
Az elvégzendő abszolút minimális vizsgálatok a folytonosság, a felnyitott kör feszültség, a rövidzárási áram, szigetelés és besugárzás mérése.
A mérési igények kielégítésére egyes szállítók többcélú műszereket forgalmaznak, melyek jellemzően a földelési folytonosság és szigetelési ellenállás mérőt, multimétert, és DC lakatfogót tartalmaznak a szükséges csatlakozókkal és vezetékekkel. Az ilyen házi készítésű készletek azzal a veszéllyel járnak, hogy nem képesek elvégezni az IEC 62446 által előírt vizsgálatot és a különböző PV rendszerek villamos vizsgálatai potenciálisan különböző műszerek használatát teszik szükségessé, így egy ilyen műszersorozat használata kényelmetlen és időrabló.
Ez a meggondolás vezetett egy új generációs, célzottan több funkciós új szolár PV teszter bevezetéséhez, mint pl. a Seaward PV150, mely képes a hálóba kötött PV rendszerekre vonatkozó, IEC 62446 által előírt összes villamos vizsgálat elvégzésére.
Az összetett teszter egyetlen gombnyomásra automatikusan elvégzi a kívánt villamos mérés sorozatot, biztonságos és ellenőrzött módon.
A vizsgálat gyorsan és könnyen levezethető a kívánt méréssorozatra előre beprogramozott PV150-el és a speciális PV vizsgáló mérővezetékekkel, melyek gyorsan csatlakoztathatók és bonthatók.. Ezzel elkerülhető a feszültség alatt álló DC vezetők érintése.
Összehasonlítás céljából a villamos mérések mellett szükség van egy besugárzás mérőre is, annak mérésére, hogy milyen szolár teljesítmény áll rendelkezésre egy adott helyszínen.
A legpontosabb szolár leolvasásokat a besugárzás mérő nyújtja, mely hasonló fotovoltaikus cellákat használ, mint maguk a panelek. Az ideális megoldás egy besugárzás mérő, mely egy fotovoltaikus cellát használ érzékelőként tűs diódák helyett, ez utóbbi átvitele nem feltétlenül azonos a PV cella átviteléve.
Ráadásul egyes besugárzás mérők maguk is többfunkciósak és további hasznos funkciókat tartalmaznak, mint pl. digítális iránytű, digitális hajlásszög mérő és kétcsatornás precíziós hőmérő.
Ebben a vonatkozásban és maximális működési hatékonyság céljából különleges szolár vizsgáló készletek kerültek bevezetésre azzal a céllal, hogy segítsék az üzembe helyezőket, hogy gyorsabban és hatékonyabban tudjanak dolgozni a vizsgálat egységének csökkentése nélkül.
E megközelítés példájaként a Solarlink Test Kit tartalmazza az összes szükséges vizsgáló eszközt és adatgyűjtő lehetőséget és, amely szükséges a létesítés előtti helyszín felméréshez és a PV rendszer villamos biztonságtechnikáját és teljesítőképességét az IEC 62446 –al összhangban.
A teszt készlet kombinálja a PV 150 kézi szolár installáció teszter összehasonlító villamos üzembe helyező vizsgáló lehetőségeit a fejlett Solar Survey 200R többfunkciós PV ellenőrző műszerrel.
A két műszer közötti speciális Solarlink vezeték nélküli kapcsolat a villamos vizsgálattal egy időben történő valós idejű besugárzás kijelzést és mérést tesz lehetővé.
Ez azt jelenti, hogy modul és környezeti hőmérséklet valós időben regisztrálható a PV150-ben miközben a villamos vizsgálatok folynak.
A vizsgálat befejeztével, az idő és dátum bélyegzővel ellátott vizsgálati eredmények USB letöltése, a besugárzás és hőmérséklet mérések teljes lekövethetőséget biztosítanak és felgyorsítják a PV rendszer teljes dokumentálását és a vevő átadási csomagjainak elkészítését.
A szolár PV rendszer installációján és beüzemelésén túlmenően a Solarlink Test Kit ideális terepszemle végzésére a további potenciális telepítések szempontjából, gyorsan szolgáltatva az éves szolár besugárzás becsült számításához és a PV és szolár termál rendszerek hozam számításához szükséges információt.
A még hatékonyabb munkavégzés tekintetében a több funkciós PV teszterek és célzott vizsgáló készletek be tudják mutatni és szolgáltatni az eredményeket egy olyan formátumban, ami könnyen elhelyezhető egy összehasonlító rendszer ismertetőben, ami aztán felhasználható a vevői vizsgálati bizonyítványban és üzembe helyezési csomagokban.
A szolár PV rendszer installációján és beüzemelésén túlmenően a Solarlink Test Kit ideális terepszemle végzésére a további potenciális telepítések szempontjából, gyorsan szolgáltatva az éves szolár besugárzás becsült számításához és a PV és szolár termál rendszerek hozam számításához szükséges információt.
A még hatékonyabb munkavégzés tekintetében a több funkciós PV teszterek és célzott vizsgáló készletek be tudják mutatni és szolgáltatni az
