Pętla indukcyjna – fotowoltaika. Na czym polega zjawisko elektromagnetyczne i jak wpływa na instalację PV?

Przepływ energii elektrycznej w zamkniętym obwodzie wytwarza strumień pola magnetycznego. Pomiędzy przewodami powstaje sprzężenie elektromagnetyczne, co wykorzystuje się m.in. w działaniu transformatorów i silników elektrycznych. Problemem nie jest sama pętla indukcyjna – fotowoltaika może działać w takich warunkach bez zakłóceń – ale różnica potencjału wywołana wysokim napięciem. Skutki mogą być odczuwalne nawet 2 km od miejsca uderzenia pioruna. W wyniku zewnętrznego impulsu przepięciowego o dużej sile następuje przepływ ładunków elektrycznych w powietrzu, pomiędzy uzwojeniami. To może skutkować porażeniem użytkowników prądem lub poważnym uszkodzeniem urządzeń tworzących instalację PV. Jak uniknąć ryzyka? Między innymi o tym przeczytasz poniżej!

Czym jest pętla indukcyjna? Fotowoltaika musi mieć prawidłowo położone kable

Pętla indukcyjna to zjawisko elektromagnetyczne, warunkowane prawami fizyki – w instalacjach fotowoltaicznych najczęściej powstaje w wyniku położenia kabli w zbyt dużej odległości od siebie. Konkretny dystans zależy od wielu czynników, między innymi średnicy przewodów. Tę zaś należy dobierać do:

• mocy całej elektrowni słonecznej;
• odległości pomiędzy modułami;
• parametrów falownika. 

Spadek napięcia prądu stałego, który płynie z ogniw fotowoltaicznych do inwertera, nie powinien przekraczać 0,5–1%. Fotowoltaika 3 kWp wymaga kabli o średnicy przynajmniej 4 mm, ale w pewnych okolicznościach trzeba sięgnąć po przewody ⌀ 6 mm.

Zapobieganie pojawieniu się pętli indukcyjnej nie jest jedynym zadaniem, jakie stoi przed monterami i inwestorami. Dobrze zabezpieczona fotowoltaika to taka, w której zastosowano materiały odpowiedniej jakości. Przewody, którymi prąd stały trafia do falownika, powinny mieć osłonę odporną na promieniowanie słoneczne, opady atmosferyczne i tarcie (silny wiatr może poruszać kablami). Uzwojenia nie mogą mieć też kontaktu z wodą – na dachu lub w gruncie należy wykonać dla nich odpowiednie wsporniki lub korytka. Przed pętlą indukcyjną fotowoltaikę można więc zabezpieczyć, stosując odpowiednie rozwiązania.

Pętla indukcyjna w instalacji fotowoltaicznej jest szczególnie niebezpieczna podczas burzy

Wyładowania atmosferyczne są źródłem 3 rodzajów sprzężeń, które wpływają na instalacje i urządzenia elektryczne wokół miejsca uderzenia:

• galwaniczne – często powstaje w wyniku zbyt małych odległości pomiędzy uziemieniem fotowoltaiki a instalacją odgromową budynku. W efekcie może dojść do uszkodzenia wszystkich urządzeń elektrycznych, w tym również instalacji PV;
• indukcyjne – w przewodach w fotowoltaice może je wywołać przepływ energii z wyładowania przez uziemienie. Rośnie pole elektromagnetyczne, co powoduje wzrost napięcia do poziomów wykraczających poza wytrzymałość sprzętu;
• pojemnościowe – rezultat znacznej różnicy potencjałów pomiędzy uzwojeniami przewodzącymi prąd, np. przewodami w elektrowni solarnej. Wyrównanie poziomu poprzez przepływ ładunków elektrycznych skutkuje wzrostem napięcia i przepięciami.

Sumaryczne napięcie modułów fotowoltaicznych może dochodzić do 1000 W. Podczas burzy wewnątrz pętli indukcyjnej z uzwojeń o powierzchni 100 m² i w odległości 1 m od przewodu odprowadzającego pojedyncze impulsy mogą mieć nawet 500 000 W.

Unikanie pętli indukcyjnej – fotowoltaikę powinni montować kompetentni specjaliści

Fachowcy zalecają, by kable instalacji fotowoltaicznej kłaść wzdłuż modułów. Nie należy łączyć poszczególnych elementów „na skróty”, bez krzyżowania przewodów. Z czym wiąże się położenie okablowania w sposób, który nie tworzy pętli indukcyjnej? Fotowoltaika wymaga wówczas dłuższej pracy i większego zużycia materiałów. To oznacza nieco wyższe wydatki, jednak oszczędzanie na jakości czy żywotności komponentów nie popłaca.

Warto też zainwestować w ograniczniki przepięć w instalacji, zgodne z normami PIU. Fotowoltaika podłączona optymalnie będzie pracować przez kilkadziesiąt lat, więc nie oszczędzaj na bezpieczeństwie. Szukanie oszczędności i błędy montażowe i mogą skończyć się nieodwracalnymi uszkodzeniami urządzeń fotowoltaicznych (co po upływie gwarancji oznacza kosztowną stratę), a nawet przyczynić się do pożaru budynku.