Fotowoltaika a burza: czy wyłączać instalację i jak ją zabezpieczyć

Burza to moment, w którym właściciele fotowoltaiki pytają o trzy rzeczy: czy wyłączać fotowoltaikę podczas burzy, czy panele ściągają pioruny i jakie zabezpieczenie paneli fotowoltaicznych naprawdę działa. Odpowiadamy na wszystkie trzy, a potem przechodzimy do gradu, wiatru, przeglądów i tego, co zrobić po przejściu nawałnicy.

Czy wyłączać fotowoltaikę podczas burzy

Nie trzeba. Prawidłowo wykonaną instalację fotowoltaiczną zostawia się w normalnej pracy, bo wyłączenie falownika nie chroni jej przed skutkami wyładowania.

Najczęstszym zagrożeniem nie jest bezpośrednie trafienie, tylko przepięcie indukowane w przewodach przez piorun, który uderza w pobliżu. Taki impuls pojawia się w kablach niezależnie od tego, czy falownik pracuje. Panele oświetlone światłem dziennym wytwarzają napięcie także przy wyłączonym falowniku, więc rozłączenie strony prądu przemiennego nie odcina strony prądu stałego.

Instalację chronią urządzenia, które działają automatycznie: ograniczniki przepięć, połączenia wyrównawcze i, jeśli budynek tego wymaga, instalacja odgromowa. Podczas burzy nie dotykaj rozdzielnicy ani falownika, nie wchodź na dach i nie zbliżaj się do przewodów.

Czy fotowoltaika ściąga pioruny

Panele fotowoltaiczne nie przyciągają piorunów bardziej niż dach, na którym leżą. Wyładowanie trafia zwykle w najwyższe, najbardziej wystające punkty w okolicy, takie jak drzewa, maszty i kominy.

Instalacja leżąca na połaci nie podnosi wyraźnie budynku, dlatego ryzyko trafienia zależy przede wszystkim od jego wysokości, położenia i otoczenia. Metalowe ramy paneli i konstrukcja nie są „magnesem” na pioruny. Zmieniają za to drogę, którą prąd może popłynąć po trafieniu, dlatego muszą być włączone w system połączeń wyrównawczych i, gdy jest, w instalację odgromową.

Zabezpieczenie paneli fotowoltaicznych

Skuteczne zabezpieczenie fotowoltaiki przed burzą składa się z trzech warstw. Każdą projektuje się dla konkretnego budynku, a nie dobiera z gotowego zestawu.

Ograniczniki przepięć po stronie DC i AC

Ograniczniki przepięć (SPD) odprowadzają impuls przepięciowy do uziemienia, zanim dotrze do falownika i urządzeń w domu. Stosuje się je po obu stronach falownika:

• po stronie prądu stałego, w skrzynce przyłączeniowej przy falowniku, a przy długich trasach kabli także przy panelach,
• po stronie prądu przemiennego, w rozdzielnicy budynku.

Typ ogranicznika zależy od tego, czy budynek ma instalację odgromową. Przy piorunochronie stosuje się zwykle ograniczniki typu 1 lub kombinowane 1+2, bez niego najczęściej typu 2. Wymagania dla instalacji fotowoltaicznych opisuje norma PN-HD 60364-7-712.

Połączenia wyrównawcze i uziemienie

Metalowe ramy paneli i konstrukcję montażową łączy się przewodem z główną szyną uziemiającą budynku. Wyrównuje to potencjały i zmniejsza ryzyko przeskoku iskry między elementami instalacji. Przekrój przewodów i trasę prowadzenia określa projekt.

Instalacja odgromowa

Instalacja odgromowa przejmuje bezpośrednie trafienie i odprowadza prąd do ziemi poza instalacją elektryczną. O tym, czy budynek jej potrzebuje, decyduje ocena ryzyka według norm z serii PN-EN 62305.

Jeśli piorunochron już jest, projektant sprawdza, czy panele leżą w strefie ochronnej zwodów i czy zachowano odstęp izolacyjny między instalacją PV a instalacją odgromową. Montaż paneli pod istniejącym piorunochronem bez takiej analizy jest błędem projektowym. Sprawdzamy to podczas przeglądów instalacji PV.

Ryzyko pożaru podczas burzy

Prawidłowo wykonana i zabezpieczona instalacja nie stwarza szczególnego zagrożenia pożarowego w czasie burzy. Pożary instalacji PV mają zwykle źródło w wykonaniu, a nie w pogodzie.

Najczęstsze przyczyny to:

• źle zaciśnięte lub niedopasowane złącza MC4 różnych producentów,
• uszkodzona izolacja przewodów, na przykład przetarta o krawędź blachy,
• brak lub zły dobór ograniczników przepięć,
• przegrzewające się połączenia w skrzynce przyłączeniowej.

Przepisy wymagają dla instalacji o mocy powyżej 6,5 kW uzgodnienia projektu z rzeczoznawcą do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych i zawiadomienia straży pożarnej o zakończeniu montażu (art. 29 ust. 4 pkt 3 lit. c Prawa budowlanego). Dlatego instalację fotowoltaiczną powinna projektować i montować firma z uprawnieniami.

Fotowoltaika a grad i silny wiatr

Panele z certyfikatem IEC 61215 przechodzą próbę gradową: uderzenia kul lodu o średnicy 25 mm lecących z prędkością 23 m/s, czyli około 83 km/h. To minimalny wymóg normy. Część producentów deklaruje wyższą odporność, co warto sprawdzić w karcie katalogowej i warunkach gwarancji.

Grad większy niż w teście może pozostawić mikropęknięcia ogniw, niewidoczne gołym okiem. Objawiają się spadkiem produkcji i gorącymi punktami. Wykrywa się je kamerą termowizyjną lub badaniem elektroluminescencyjnym, a wynik badania przydaje się przy zgłoszeniu gwarancyjnym.

Odporność na wiatr zależy głównie od konstrukcji montażowej. Obciążenie wiatrem i śniegiem liczy się dla konkretnej lokalizacji, wysokości budynku i strefy dachu, bo przy krawędziach i narożnikach ssanie wiatru jest największe. Dlatego rozstaw i liczbę mocowań określa projekt, a nie przyzwyczajenie montażysty. Jak dobrać system do pokrycia, opisujemy w artykule o fotowoltaice na różnych typach dachów.

Przeglądy instalacji przed sezonem burz

Prawo budowlane wymaga, by co najmniej raz na 5 lat sprawdzić stan techniczny budynku, w tym instalację elektryczną i piorunochronną: połączenia, zabezpieczenia, oporność izolacji i uziemienia (art. 62 ust. 1 pkt 2). Instalacja PV jest częścią instalacji elektrycznej budynku.

Dla samej fotowoltaiki zalecamy przegląd co roku, najlepiej wiosną, przed sezonem burz. Obejmuje on:

• oględziny paneli, konstrukcji i przewodów,
• kontrolę złączy i skrzynek przyłączeniowych, także termowizyjną,
• sprawdzenie wskaźników stanu ograniczników przepięć,
• pomiar rezystancji izolacji i ciągłości połączeń wyrównawczych,
• odczyt historii błędów falownika.

Co zrobić po burzy

Po przejściu burzy zacznij od aplikacji monitorującej. Jeśli produkcja w słoneczny dzień spadła, falownik zgłasza błąd izolacji albo w ogóle się nie uruchamia, wezwij serwis. Czerwone pole we wskaźniku ogranicznika przepięć oznacza, że wkładka się zużyła i odłączyła, więc trzeba ją wymienić.

Nie wchodź na dach i nie otwieraj skrzynek przyłączeniowych samodzielnie. Strona prądu stałego pozostaje pod napięciem, dopóki panele są oświetlone. Zrób zdjęcia ewentualnych uszkodzeń z ziemi i zgłoś szkodę ubezpieczycielowi, jeśli polisa obejmuje przepięcia, grad lub wiatr. Zakres ochrony warto sprawdzić wcześniej, bo nie każda polisa domu obejmuje urządzenia na dachu.

Regularny serwis instalacji fotowoltaicznej z monitoringiem pozwala wykryć skutki burzy zanim staną się kosztowną awarią. W Sun Valley Energy prowadzimy instalacje także po montażu, a od 2021 r. zrealizowaliśmy ponad 150 projektów. Jeśli nie wiesz, czy Twoja instalacja ma ograniczniki przepięć po obu stronach falownika, sprawdzimy to podczas przeglądu.