Kable solarne – jakie powinny być przewody do fotowoltaiki?

4.82 /5
(Ocen: 17)
Jeśli chodzi o fotowoltaikę, najwięcej uwagi zwykle poświęca się modułom i falownikom. Zapomina się jednak, że nie mniej ważne są także kable solarne. Odpowiadają one m.in. za doprowadzenie wyprodukowanej energii z paneli do falownika. Jakie kable fotowoltaiczne wybrać? Jaki przekrój kabla fotowoltaicznego będzie prawidłowy? Oto najważniejsze informacje.

Sprawdź bezpłatnie oferty fotowoltaiki

Kable fotowoltaiczne – ważniejsze niż myślisz!

W internecie z łatwością znajdziecie szereg informacji na temat parametrów paneli fotowoltaicznych czy też o zasadach doboru falowników. Niestety, przewody solarne w instalacjach fotowoltaicznych traktuje się po macoszemu. Co gorsze, choć stanowią one niewielki ułamek kosztów systemu, wielu inwestorów i wykonawców próbuje na nich oszczędzać.

Niesłusznie! Kable solarne są bowiem jednym z kluczowych elementów całego systemu. Ich jakość i właściwy dobór ma wpływ na stabilność pracy i wydajność całej instalacji. Przykładowo, cały problem z wyłączaniem się fotowoltaiki przy wysokim napięciu nie musi wynikać wyłącznie z nieprawidłowych parametrów pracy sieci, ale może być np. pokłosiem źle dobranych przekrojów przewodów elektrycznych.

Przewody solarne mają także ogromne znaczenie przy kwestiach związanych z bezpieczeństwem – ich uszkodzenia wywołane np. niską jakością to jedna z przyczyn pojawienia się łuku elektrycznego w fotowoltaice (a ten, jak z pewnością wiecie, niesie ze sobą konsekwencje np. w postaci pożarów instalacji fotowoltaicznych).

Zatem, przewody do fotowoltaiki, choć niedoceniane, są ważnym elementem systemów fotowoltaicznych. Jakimi parametrami powinny się charakteryzować?

Przewody solarne do fotowoltaiki – czym się charakteryzują?

Zanim przejdziemy do szczegółowego omówienia cech użytkowych kabli PV, warto pokrótce nakreślić, co mamy na myśli pisząc “kable do fotowoltaiki”. W tej szerokiej definicji mieszczą się bowiem:

  • przewody do łączenia poszczególnych modułów między sobą,
  • kable do łączenia ciągów modułów,
  • przewody doprowadzające prąd z paneli do falownika.

Wszystkie wskazane powyżej przypadki dotyczą przewodów typu DC, doprowadzających prąd stały. Ich znaczenie w systemach PV podkreśla fakt, że została dla nich opracowana specjalna norma. PN EN 50618:2015-03 “Kable i przewody elektryczne do systemów fotowoltaicznych” dotyczy w głównej mierze kabli i przewodów jednożyłowych stosowanych właśnie po stronie DC. Jak są one zbudowane?

Budowa kabli fotowoltaicznych. Jakie wymagania muszą spełnić?

Przewody do fotowoltaiki wykonane są (a przynajmniej powinny być wykonane) z giętkich miedzianych, ocynowanych drutów, tworzących jedną żyłę. Ta powinna być zatopiona w podwójnej izolacji.

Jakie inne wymagania muszą spełniać przewody solarne do fotowoltaiki? Zgodnie z zapisami normy PN EN 50618:2015-03 “Kable i przewody elektryczne do systemów fotowoltaicznych” powinny charakteryzować się:

  • Podwójną izolacją – kable DC wykorzystywane w instalacjach PV powinny posiadać izolację podstawową i dodatkową, tak, by w razie uszkodzenia jednej z nich, druga wciąż mogła chronić przed porażeniem i np. łukiem elektrycznym i pożarem.
  • Właściwym materiałem wykonania – kable do PV muszą radzić sobie z trudnymi warunkami otoczenia, m.in. wysokimi temperaturami, a także nieraz żrącymi substancjami. Dlatego ich izolacja musi być wykonana z wytrzymałych materiałów (np. polietylenu usieciowanego – XLPE lub gumy termoutwardzalnej bezhalogenowej – LSZH).
  • Temperaturą pracy – standardowa, maksymalna temperatura pracy żył wynosi 90°C, przy czym zgodnie z normą, powinny one przez pewien czas wytrzymać również temperatury do 120°C (20 tys. godzin) w otoczeniu o temperaturze 90°C. Jednocześnie kable solarne muszą być odporne na ujemne temperatury (co najmniej -40°C).
  • Wytrzymałością – według normy, kable PV w normalnych warunkach eksploatacji powinny wytrzymać co najmniej 25 lat. Powinny być zatem m.in. niewrażliwe na promieniowanie UV.
  • Odpowiednią giętkością – zgodnie z normą, żyły w kablach fotowoltaicznych powinny być 5-tej lub 6-tej klasy. Sam przewód powinien natomiast charakteryzować się dość dużym promieniem zgięcia, co zabezpieczy go przed uszkodzeniami i ułatwi montaż.

Do tego dochodzą właściwości przewodów związane z bezpieczeństwem przeciwpożarowym. Wysokiej jakości przewody do fotowoltaiki powinny:

  • w pierwszej kolejności być maksymalnie odporne na rozprzestrzenianie się ognia (wg. normy UNE-EN 60332-1 oraz IEC 60332-1),
  • zapewniać możliwie najniższą emisję gęstych dymów (zgodnie m.in. z normami UNE-EN 60754-2 oraz IEC 60754-2),
  • w razie zapłonu nie wydzielać gazów korozyjnych, które mogłyby uszkodzić inne elementy instalacji (wg. normy UNE-EN 60754-2 oraz IEC 60754-2).

Oprócz tego, przewody fotowoltaiczne powinny być pokryte izolacją niezawierającą halogenów (pierwiastków takich jak np. fluor, chlor, jod i brom).

kable do fotowoltaiki

Przewody do fotowoltaiki, źródło: enerad.pl

Jaki kabel do fotowoltaiki? Zasady doboru przewodów DC

Jedną z kluczowych kwestii przy kablach do fotowoltaiki jest wątek właściwego przekroju przewodu. Istnieją dwie podstawowe zasady doboru kabli solarnych.

Po pierwsze, dopuszczalne natężenie prądu określone dla przewodu musi być wyższe niż maksymalny prąd, który będzie przez niego płynął. Dlaczego? Jest to kwestia bezpieczeństwa (przeciążenie przewodów prowadzi do wydzielania się ciepła i może powodować pożar).

Po drugie, dobierając kable do fotowoltaiki musimy zadbać o to, by spadek napięcia w obwodzie nie był większy niż 1%. Kwestia ta jest związana efektywnością pracy instalacji fotowoltaicznej – spadek napięcia prowadzi bowiem do spadku mocy. Odstępstwo od tej zasady dopuszcza się jedynie w przypadku bardzo długich obwodów, w których koszty okablowania przewyższyłyby zyski z zachowania zasady 1% spadku napięcia. W takiej sytuacji, spadek napięcia nie powinien jednak przekroczyć 3%.

Co jeszcze należy wiedzieć na temat spadku napięcia? Jak go ograniczać? Wszystko zależy od natężenia prądu, długości obwodu, przekroju przewodów oraz napięcia i przewodności właściwej żyły kabla. Straty mocy w ujęciu procentowym można wyliczyć za pomocą następującego wzoru:

Strata mocy = (I * n ) / ( U2 * k * A ) * 100%

Gdzie:

n – całkowita długość obwodu w metrach,
I – natężenie prądu IMpp w warunkach NOCT (w amperach),
U – napięcie obowdu UMPP w warunkach NOCT (w woltach),
k – przewodność właściwa materiału, z którego wykonano przewód (np. miedź 48-54 m/ohm * mm),
A – przekrój przewodu (w mm2).

By uniknąć strat, można zwiększyć liczbę modułów w stringu. Jeśli ta opcja nie wchodzi w grę, należy zwiększyć przekrój poprzeczny przewodu do fotowoltaiki. Jaki przekrój kabla do fotowoltaiki będzie właściwy?

Jaki przekrój kabla do fotowoltaiki będzie właściwy? Strona DC

By to ustalić, można wykorzystać np. kalkulator przekroju kabla do fotowoltaiki. Podobne narzędzie z łatwością znajdziecie w Internecie. Jeśli macie ambicje samodzielnie dokonać obliczeń, jako ciekawostkę załączamy wzór na przekrój przewodu.

Przekrój przewodu (w mm2) = (I * n) / U * k * 0,01

Gdzie:

n – całkowita długość obwodu w metrach,
I – natężenie prądu IMpp w warunkach NOCT (w amperach),
U – napięcie obowdu UMPP w warunkach NOCT (w woltach),
k – przewodność właściwa materiału, z którego wykonano przewód (np. miedź 48-54 m/ohm * mm),
0,01 – dopuszczalne straty na obwodach (przyjęte 1%, czyli 0,01).

Warto w tym miejscu jeszcze wspomnieć, dlaczego do obliczeń przekroju przewodów w kontekście napięcia wykorzystuje się parametry paneli fotowoltaicznych dla NOCT, a nie STC. Robi się tak dlatego, że moduły PV bardzo rzadko osiągają parametry określone według STC. Przewymiarowanie przewodów solarnych nie ma zatem ekonomicznego uzasadnienia (podobna zasada dotyczy doboru falownika fotowoltaicznego).

Uwaga! Wyjątek od tej reguły stanowią obliczenia dotyczące obciążalności prądowej przewodów DC. Jako że kwestia ta dotyczy bezpieczeństwa, przy obliczeniach obciążalności prądowej kabli do fotowoltaiki po stronie DC należy wziąć pod uwagę możliwie największy prąd (prąd zwarciowy ISC dla warunków STC). Dodatkowo, w wyliczeniach uwzględnia się współczynnik bezpieczeństwa na poziomie 1,25 (który uwzględnia ryzyko zwiększonego promieniowania słonecznego ponad warunki przyjęte w STC).

Jaki kabel do fotowoltaiki 5 kW, 6 kW, 10 kW? Strona AC

Warto wiedzieć, że również w przypadku kabli do fotowoltaiki po stronie AC (prądu zmiennego) należy kierować się zasadą ograniczenia spadku napięcia do 1%. Z tej przyczyny, falownik powinien być zamontowany jak najbliżej rozdzielni głównej. Zbyt duża odległość, w połączeniu ze zbyt małym przekrojem przewodów może bowiem doprowadzić do zwiększenia napięcia w sieci w miejscu przyłączenia i wyłączania się fotowoltaiki.

Przekrój poprzeczny przewodów pod względem napięcia oblicza się inaczej dla falownika jednofazowego, a inaczej dla trójfazowego. Poniżej, dla ciekawskich, załączamy wzory, z których się korzysta przy obliczeniach.

Dla inwertera jednofazowego, wzór wygląda następująco:

Przekrój (w mm2) = (P * 2 * n)/ (Uf2 * k * 0,01)

Dla inwertera trójfazowego, wzór wygląda następująco:

Przekrój (w mm2) = (P * n)/ (Us2 * k * 0,01)

Gdzie:

P – moc czynna obwodu dla NOCT (w watach),
n – całkowita długość przewodu w metrach (od falownika do punktu przyłączenia),
Uf – napięcie 230 V,
Us – napięcie 400 V,
k – przewodność właściwa materiału, z którego wykonano przewód (np. miedź 48-54 m/ohm * mm2),
0,01 – dopuszczalne straty na obwodach (przyjęte 1%, czyli 0,01).

Uwaga! W przypadku obliczeń przekroju przewodów AC z uwagi na obciążalność prądową, ze względów bezpieczeństwa, należy przyjąć moc generatora w warunkach STC, pomnożoną dodatkowo przez współczynnik bezpieczeństwa 1,25 lub maksymalną moc inwertera (w zależności od tego, który parametr będzie mniejszy).

Pamiętajcie! Dobór przewodów fotowoltaicznych i związane z tym obliczenia najlepiej powierzyć osobom, które posiadają wiedzę i kompetencje z zakresu elektryki oraz instalacji fotowoltaicznych. W przeciwnym wypadku ryzykujemy nie tylko wydajnością systemu, ale i naszym bezpieczeństwem.

Prowadzenie przewodów – fotowoltaika. W jaki sposób?

Oprócz poprawnego doboru typu oraz przekroju kabli do fotowoltaiki, równie ważne jest prawidłowe poprowadzenie przewodów solarnych. Istnieje kilka podstawowych zasad, których należy przestrzegać przy projektowaniu i układaniu tras kablowych w instalacjach fotowoltaicznych.

  • Unikanie pętli – kable należy układać w taki sposób, by przewód plusowy biegł blisko przewodu minusowego (nawet jeśli oznacza to większe zużycie kabli). Dzięki temu można uniknąć tzw. pętli indukcyjnych. Te, w połączeniu np. wyładowaniem elektrostatycznym (piorunem), mogą doprowadzić m.in. do uszkodzenia całej instalacji.
  • Zabezpieczenia przed przesuwaniem i drganiami – przewody nie powinny po prostu leżeć na dachu, ani luźno zwisać. Nie powinny też mieć okazji się przesuwać po podłożu. To mogłoby bowiem doprowadzić do przerwania izolacji, a nawet całego przewodu. Dlatego, należy je przymocować opaskami zaciskowymi przeznaczonymi do wykorzystania na zewnątrz. Kable nie mogą być jednak zbyt mocno dokręcone czy przyciśnięte opaskami.
  • Odpowiednia ochrona – choć kable powinny być odporne na UV, mróz, wysoką temperaturę itd., nie oznacza to, że zawsze mogą być układane bez żadnych dodatkowych osłon. W miejscach, gdzie będą narażone na bezpośrednie działanie promieni słonecznych, należy zastosować dodatkowe osłony – peszle lub korytka (również odporne na UV i inne warunki atmosferyczne). Są one również niezbędne, jeśli kable mają pokonać jakąś przeszkodę (np. szynę lub wypust na dachu). Nie należy jednak stosować peszli pod modułami. W przypadku ostrych krawędzi, należy je spiłować.
  • Bez naprężeń i obciążeń – niedopuszczalne jest, by przewody były naciągnięte lub by musiały znosić obciążenia (również te związane z ich wagą).
  • Unikanie gięcia przewodów pod małym promieniem – należy stosować większe promienie gięcia kabli, które zminimalizują ryzyko uszkodzeń izolacji (poprawny promień gięcia zależy od średnicy zewnętrznej przewodu).
  • Na dachach skośnych należy unikać tras biegnących w poprzek dachu. Kable w takiej sytuacji mogłyby zostać uszkodzone przez napór śniegu. Prowadzenie poprzeczne jest możliwe jedynie przy kalenicy lub pod samym dachem. Na dachach płaskich kable fotowoltaiczne powinny być ułożone w metalowych korytkach, zamocowanych do podłoża lub konstrukcji stelaża.

Uwaga! Połączenie kabli do fotowoltaiki z konektorami MC4 powinno być wykonane wyłącznie za pomocą dedykowanej zaciskarki MC4. Źle zaciśnięte kable i wtyczki mogą doprowadzić do awarii instalacji i pożaru.

Kabel solarny w ziemi

W przypadku m.in. fotowoltaiki na gruncie, może zdarzyć się, że konieczne będzie ułożenie kabla solarnego w ziemi. Koniecznie należy jednak zastosować odpowiednią głębokość wykopu. Prawidłowy montaż fotowoltaiki zakłada prowadzenie kabli do fotowoltaiki po stronie AC na głębokości ok. 50 – 100 cm (w zależności od miejsca prowadzenia, typu gleby oraz napięcia). Konieczne jest również umieszczenie folii ostrzegawczej.

Przewody fotowoltaiczne w kominie – tak czy nie?

Wiele wątpliwości budzi kwestia przewodów fotowoltaicznych w kominie. Czy można układać kable w komunie – np. w kanale wentylacyjnym?

Choć w przypadku domów jednorodzinnych kwestie przepisów nie są zupełnie jasne (przykładowo art. 268 Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie nie dotyczy budynków jednorodzinnych) , to nie zaleca się układać przewodów fotowoltaicznych w kominie, w kanałach wentylacyjnych (może to bowiem zakłócać przepływ powietrza). Absolutnie wykluczone jest natomiast układanie przewodów fotowoltaicznych w kominie z czynnymi kanałami paleniskowymi (chyba nie trzeba tłumaczyć dlaczego ;))

Również układanie przewodów solarnych w kominie z nieczynnymi kanałami nie jest dobrym pomysłem. Trudno będzie bowiem zabezpieczyć je np. przed ocieraniem się o ściany kanału – a to może prowadzić do uszkodzenia izolacji.

Sprawdź bezpłatnie oferty fotowoltaiki

Kabel do fotowoltaiki – cena

Ostatnią kwestią, którą warto poruszyć w przypadku kabli do fotowoltaiki jest cena. Ile kosztuje kabel solarny? Wiele zależy od jego przekroju, długości, ale też jakości czy posiadanych certyfikatów spełnienia norm.

Przekrój Cena Jednostka
Kabel solarny 6 mm2 ok. 6 – 7 zł 1 m
Kabel solarny 4 mm2 ok. 5 – 7 zł 1 m

Jeśli chodzi o kable solarne 4-6 mm2 to można je kupić za około 5-7 zł za metr. Stawka może być nieco niższa, jeśli kupimy produkt w większej ilości (np. kilkaset metrów). Warto jednak w tym miejscu pamiętać, by nie kierować się tylko ceną. Kable do fotowoltaiki powinny być przede wszystkim wysokiej jakości – chodzi przecież m.in. o nasze bezpieczeństwo.

Kable do fotowoltaiki to jedna z istotniejszych pozycji na liście elementów budujących instalacje PV. Muszą być odporne na obciążenia mechaniczne, warunki atmosferyczne oraz wysokie napięcia. Powinny także spełniać wyśrubowane kryteria ochrony PPOŻ, związane z ograniczonym rozprzestrzenianiem się ognia, niską emisją dymu czy brakiem żrących substancji. Oprócz jakości samych kabli solarnych, znaczenie ma także sposób ich doboru i prowadzenia. Kwestie te najlepiej pozostawić ekspertom (np. z naszego rankingu firm fotowoltaicznych). Mają one bowiem wpływ na wydajność systemu PV, ale i nasze bezpieczeństwo.

Informacje o autorze

Emila Biernaciak

Ukończyła Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu. Ekspertka w zakresie fotowoltaiki. Zapalona badaczka zagadnień związanych z finansami, energetyką oraz marketingiem w sieci. Szczera fanka i propagatorka ekologicznych rozwiązań, które mogą zmienić świat na lepsze. Niespokojny duch, wciąż szukający nowej wiedzy i doświadczeń. W wolnym czasie czyta powieści Stephena Kinga i śledzi trendy motoryzacyjne.

Dodaj komentarz
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments