Categorii
Diverse Blog

Optimizatoarele pentru panouri fotovoltaice și rolul lor în prevenția incendiilor

Cuprins

Introducere

O funcție foarte importantă a optimizatoarelor pentru panouri fotovoltaice este aceea de mărire a siguranței în exploatare și de prevenire a o parte din cauzele incendiilor din sistemele fotovoltaice. La apariția unui defect în sistemul fotovoltaic toate optimizatoarele scad tensiunea în câteva secunde și nu vei mai avea tensiune înaltă pe string. În continuare voi detalia tipurile de arcuri electrice care pot apărea la un sistem electric, arcuri care sunt cauza cea mai des întâlnită pentru declanșarea unu incendiu, precum și cum acționează optimizatoarele panourilor când invertorul detectează aceste arcuri electrice. Articolul se bazează pe ecosistemul Huawei, dar există și alte tipuri de optimizatoare care pot fi integrate cu mai multi producători de invertoare, precum TIGO.

Se justifică utilizarea optimizatoarelor pentru panourile fotovoltaice?

Acum mai bine de un an am scris un articol despre utilizarea optimizatoarelor în sistemele fotovoltaice, articol pe care îl puteți citi aici: Merita utilizarea optimizatoarelor?. La acea vreme am analizat dacă se justifică utilizarea optimizatoarelor din păcate doar sub aspectul câștigului de producție în cazuri de umbrire parțială, fără să iau în calcul și un element foarte important, și anume aspectul siguranței în exploatare. În urma unei discuții avute cu Vlad de la Aurora Power am decis să scriu și acest articol mai detaliat în care să analizez acest aspect. Luând în considerare și plusul de siguranță pe care îl adaugă utilizarea optimizatoarelor pot să zic că acum recomand utilizarea lor pentru cine pune siguranța pe primul loc.

Menționez că dacă ai panourile montate pe o structură separată și pe acoperiș, riscul de incendiu scade considerabil, și în acea situație mai rămân doar avantajele de care am vorbit și în primul articol.

Optimizatoarele pentru panouri fotovoltaice și rolul lor în prevenția incendiilor

Când apar arcuri electrice în sistemele fotovoltaice?

Așa cum am discutat și în articolul De ce iau foc panourile fotovoltaice? arcurile electrice apar din mai multe cauze, printre care conectica de slabă calitate, cabluri sau panouri deteriorate, pătrunderea umezelii în cutiile de joncțiune sau montajul defectuos.

Incendii fotovoltaice

Tipuri de arcuri electrice

Arcurile electrice care apar în sistemele fotovoltaice pot fi împărțite în următoarele categorii: arcuri seriale, arcuri paralele și arcuri către pământ.

Tipuri de arcuri electrice

Arc serial

Arcurile seriale apar pe traseul normal al curentului. Ele se creează când apar mici spații (întreruperi) pe traseul circuitului. Ele pot porni inițial și de la un contact defectuos care creează o rezistență pe traseul de curent. La acel contact stresul termic devine din ce în ce mai mare, și la un moment dat apare o întrerupere a continuității traseului de curent. La niveluri mari de tensiune, curentul continuă să curgă peste acea întrerupere sub forma unui arc electric care ionizează aerul și creează plasmă. Un arc serial poate duce mai departe și la apariția unui arc paralel sau către pământ deoarece topește izolația sau conectorii.

Arcurile seriale sunt arcuri greu de detectat, deoarece nu avem de a face cu un defect de tip diferențial, și pot fi detectate doar de funcția de detecție a arcurilor electrice (AFDD). De asemenea, arcurile seriale permit continuarea funcționării unui invertor care nu are funcția de detecție a unui astfel de arc. Pe de altă parte, arcurile seriale se opresc o dată cu oprirea invertorului, deoarece nu mai avem curent care să curgă către invertor, indiferent dacă avem sau nu optimizatoare.

Arc paralel

Arcurile paralele pot fi dezvoltate între doi conductori din același șir sau între doi conductori de la două șiruri diferite. Ele apar îndeosebi ca urmare a deteriorării izolației conductorilor. Curentul de defect în cazul arcurilor paralele poate fi mult mai mare decât în cazul arcurilor seriale. La fel și distanța pe care se formează arcul (dimensiunea arcului în sine) este mai mare decât la arcurile seriale.

Asemănător arcurilor seriale, și arcurile paralele sunt mai greu de detectat și permit funcționarea în continuare a unui invertor. Arcul paralel nu se întrerupe la oprirea invertorului, ci doar dacă avem optimizatoare pe panouri, care să izoleze individual fiecare panou.

Arc către pământ

Arcul către pământ apare între conductori și pământ. Ele apar ca urmare a deteriorării izolației conductorilor sau contacte imperfecte care duc la topirea conectorilor sau panourilor de conexiune. Similar cu un arc paralel, arcul către pământ este mai puternic decât un arc serial, din cauza amperajului mai mare care poate curge prin el, ceea ce duce la temperaturi mai mari.

Arcul către pământ este detectat cel mai ușor, deoarece poate fi detectat atât de funcția de detecție a arcurilor electrice (AFDD) cât și de funcția de testare a izolației (insulation monitoring). De asemenea, arcul paralel nu se întrerupe la oprirea invertorului, ci doar dacă avem optimizatoare pe panouri, care să izoleze individual fiecare panou.

Funcția de detecție a arcurilor electrice

Funcția de detecție a arcurilor electrice prezentă la mult invertoare moderne sub forma unui întreruptor de circuit la detecția arcului electric (AFCI sau AFDD) duce la oprirea invertorului în cazul în care se detectează un arc serial, paralel sau chiar un arc către pământ. Desigur, oprirea invertorului nu înseamnă că panourile nu mai pot produce energie, sau că tensiunea nu mai este prezentă pe string. AFCI-ul doar oprește și izolează invertorul pe partea de curent continuu, ceea ce duce doar la stingerea arcurilor seriale. Însă în cazul sistemelor care au optimizatoare pe toate panourile, AFCI-ul declanșează și oprirea rapidă a optimizatoarelor, care pot izola individual fiecare panou în parte. În acel moment un arc paralel sau către pământ se va stinge și nu va duce mai departe la declanșarea unui incendiu.

Electronica care detectează arcurile electrice analizează zgomotul care apare în circuitul electric și ia decizia de oprire a invertorului. Încă sunt studiați diferiți algoritmi care să fie cât mai eficienți și să dea cat mai puține alarme false. În ultima vreme cei mai de succes algoritmi s-au dovedit cei care sunt bazați pe AI și care au fost antrenați să recunoască tiparul unui defect din multitudinea de semnale care alcătuiește zgomotul pe circuitul unui sistem fotovoltaic.

Funcția de testare a rezistenței izolației (insulation resistance testing sau insulation monitoring)

Majoritatea arcurilor paralele și cele către pământ sunt prevenite de această funcție care testează rezistenta izolației între conductori (circuit) și pământ și/sau între conductorul de minus și cel de plus. Dacă apare un defect de izolație, acesta va fi detectat incipient și nu va lăsa invertorul să își continue operarea. Invertorul testează de obicei în fiecare dimineață dacă rezistența scade sub 100KΩ și va da o eroarea cu un anumit cod care diferă de la producător la producător. De asemenea unele invertoare testează și pe parcursul funcționării dacă se modifică aceasta valoare a rezistenței. Multe astfel de alarme apar mai ales pe vreme ploioasă, deoarece multe probleme apar de la conectori defectuoși care lasă să intre lichid în ei sau panouri fotovoltaice care au fost deteriorate și în care se infiltrează umezeală.

Această funcție nu poate însă detecta arcurile seriale.

Cum reacționează optimizatoarele?

Optimizatoarele se opresc în decurs de câteva secunde de la apariția unei erori la invertor. Acestea izolează fiecare panou individual, ceea ce scade tensiunea stringului spre zero în timp foarte scurt. Fără tensiune înaltă, arcul electric se stinge, și astfel evităm apariția unui incendiu.

Concluzie

Funcții de protecție în fișa tehnică Huawei
Funcții de protecție în fișa tehnică Huawei

Funcțiile de detecție a arcurilor electrice și de testare a izolației combinate cu utilizarea optimizatoarelor pot preveni majoritatea cauzelor de incendiu într-un sistem fotovoltaic. Este bine să vă interesați dacă invertoarele pe care vreți să le instalați au aceste funcții foarte importante, iar dacă vreți să vă instalați un sistem fotovoltaic pe un acoperiș, vă recomand utilizarea optimizatoarelor pentru panouri fotovoltaice.

Optimizatoare Huawei se pot cumpăra de aici: Optimizatoare Huawei

Dacă cumpărați din linkurile de mai jos mă susțineți să fac în continuare filmulețe și articole:
Preturi bune panouri solare Canadian Solar: 410W și 450W
Baterie LFP 48V: https://bit.ly/49ld9L1
Stație încărcare smart prosumatori: Statie LEKTRI.CO 1P7K-EM
MiniPC ideal pentru Home Assistant: Mini PC HA

Pentru orice alte întrebări și discuții vă aștept pe grupul Totul despre Fotovoltaice pe Facebook și pe canalul de YouTube Full Electric.

Atenție! Orice intervenție asupra echipamentelor electrice se face doar de către personal autorizat!

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *