Jak obniżyć napięcie w sieci fotowoltaika? To pytanie coraz częściej pojawia się w polskich domach, bowiem w ostatnim czasie fotowoltaika zyskuje na popularności. Dlaczego? Przede wszystkim dlatego, że w końcu dostępne są dotacje i pewne ułatwienia o prawnym charakterze. Do tego rosnące koszty energii, które spędzają sen z powiek niejednej osobie. Niemniej jednak rządowy program „Mój Prąd” z 2019, który spowodował znaczny wzrost zainteresowania instalacjami fotowoltaicznymi, nie przewidział rozwiązania pewnych problemów, które aktualnie pojawiają się w przestrzeni publicznej. Jakie są skutki zbyt wysokiego napięcia sieci dla fotowoltaik i jak je obniżyć?
Zbyt wysokie napięcie w sieci fotowoltaicznej
Napięcie w sieci elektroenergetycznej powinno wynosić około 230V, przy czym akceptowane są różnice o 10% w jedną i drugą stronę. Napięcie nie powinno więc przekraczać wartości 207 – 253V (a konkretnie nie może go przekraczać przez czas określony w ustawach).
Zgodnie z prawem Kirchhoffa, przydomowa elektrownia słoneczna w pierwszej kolejności dostarcza energię do gospodarstwa domowego. W praktyce jednak, szczególnie wiosną i latem, pochłania to jednak tylko niewielką część wyprodukowanej energii (ok. 20-30%). Jednak z wyprodukowaną energią trzeba coś zrobić, zatem zostaje ona odesłana do sieci energetycznej.
W sytuacji, kiedy dotyczy to tylko pojedynczych instalacji, to nie stanowi to większego problemu. Jednak obecnie liczba użytkowników jest bliska miliona, a ich rozłożenie nie jest równomierne. Niektóre regiony mają znacznie więcej działających instalacji i każda z nich chce odesłać nadmiar dziennej produkcji, więc każda z nich zwiększa napięcie do chwili osiągnięcia limitu.
Konsekwencje za wysokiego napięcia w sieci
Najbardziej widocznym i dotkliwym skutkiem zbyt wysokiego napięcia w sieci fotowoltaicznej są straty w produkcji. Zależnie od zastosowanych falowników, nasycenia sieci mikroinstalacjami i infrastruktury, wyłączenia mogą trwać od kilku minut, do kilku godzin. W konsekwencji właściciel traci nawet do kilkudziesięciu procent dziennego zysku.
Ponadto urządzenia pracujące na zwiększonym napięciu szybciej się psują. Wynika to z przystosowania do pracy na określonych parametrach prądu. W dodatku znacznie przekroczone normy napięcia mogą skutkować przepięciami, a nawet uszkodzeniami elektroniki.
Za wysokie napięcie w sieci – fotowoltaika
Najlepiej zacząć o tym myśleć przed montażem, a konkretnie na etapie projektowania przyszłej instalacji. Na co zwrócić uwagę?
Należy zacząć od pomiarów impedancji zwarcia (IPZ) i uwzględnić maksymalny wzrost napięcia energii elektrycznej. Może się to również przydać, kiedy instalacja jest już podłączona i chcemy sprawdzić, czy trudności z wyłączaniem się falownika wynikają z pracy sieci energetycznej.
W przypadku impedancji, która uniemożliwia poprawną pracę systemu PV, trzeba upewnić się, że pomiar był wykonany najbliżej punktu przyłączenia odbiorcy – jeśli tak, odpowiedzialność znajduje się po stronie sieci. Jeśli nie, tzn., że winny znajduje się po stronie naszej instalacji.
Aby zminimalizować ryzyko wyłączeń fotowoltaiki spowodowanych za wysokim napięciem warto jeszcze:
- zamontować falownik blisko głównej rozdzielni;
- dopasować kable podłączeniowe inwertera w taki sposób, aby zminimalizować spadek napięcia poniżej 1%.
Czy orientacja instalacji fotowoltaicznej na wschód zachód pomoże?
Najpopularniejsze jest projektowanie instalacji fotowoltaicznych skierowanych w kierunku południowym, wynika to z najefektywniejszej produkcji energii, niemniej jednak oznacza to, że nadwyżki są odsyłane. Dlatego warto przemyśleć fotowoltaikę wschód zachód, bo nie tylko nie będzie dochodziło do nadwyżkowej produkcji energii, ale również efektywniejszą pracą instalacji w godzinach popołudniowych i wieczornych.
Jak obniżyć napięcie w sieci? Fotowoltaika wymaga autokonsumpcji
A co kiedy instalacja już działa i problem zbyt wysokiego napięcia już u nas występuje? W takiej sytuacji należy zastosować rozwiązania, które umożliwią maksymalizację autokonsumpcji. Jakie to metody?
Bufor ciepła z grzałką lub bojler elektryczny
Oba rozwiązanie to swoiste magazyny energii. Wystarczy, żeby w godzinach, kiedy jest duża produkcja ogrzewać ciepłą wodę użytkową przy pomocy bufora ciepła z grzałką lub elektrycznego bojlera. Kiedy produkcję energii w większości przekierujemy do bieżącego zużycia, to problem nadwyżki energii zostanie znacznie ograniczony.
Koszt urządzenia to waha się od 1000 do 5000 zł w zależności od marki i pojemności.
Wykorzystanie magazynu energii
Aby nie zmieniać prądu na energię cieplną, można zakupić magazyn energii, wówczas produkcja z instalacji fotowoltaicznej w pierwszej kolejności przepływa do odbiorników, a następnie do magazynu. Zgromadzony w ten sposób prąd może być wykorzystywany później do zasilania urządzeń domowych.
Koszt urządzenia do magazynowania energii o mocy ok. 3 kWh to wydatek około 15.000 zł lub więcej.
Podłączyć system do zarządzania energią
Korzystne rozwiązanie może stanowić system do zarządzania energię, czyli EMS (Energy Management System). Analizuje on parametry sieci oraz zapotrzebowanie na energię w budynku, aby później zoptymalizować zużycie i produkcję w domowej instalacji.
Koszt tego rodzaju systemu, w zależności od stopnia zaawansowania wynosi ok. 1.500 zł lub więcej.
W jaki sposób obniżyć napięcie w sieci? Nie tak!
Odkąd pojawił się boom na fotowoltaikę, w sieci można trafić na tzw. proste i skuteczne metody, w jaki sposób produkować mniej energii i zmniejszyć napięcie w sieci. Niestety wiele z nich może wyrządzić więcej szkód, niż mogłoby się wydawać.
Przekonfigurowanie ustawień falownika
Dość popularna opcja to przestawienie ustawień falownika na takie, aby automatycznie wyłączać się przy napięciu wyższym od dopuszczalnego w Polsce. Nie jest to legalne rozwiązanie i łatwe do skontrolowania przez zakład energetyczny.
Autotransformatory do fotowoltaiki
Podobna sytuacja dotyczy autotransformatorów do instalacji fotowoltaicznych, które podłącza się w konfiguracji: licznik – dom. One również obniżają moc instalacji widzianą przez falownik, w efekcie pracuje on normalnie. Jednocześnie autotransformator może „wypychać” energię z napięciem wyższym niż 253 V. Tak, jak poprzednio jest to działanie nielegalne, które może przynieść więcej szkody niż pożytku.
Pismo o obniżenie napięcia w sieci
Zdarza się, że problem ze zbyt wysokim napięciem sieci nie wynika z instalacji fotowoltaicznej. Do określenia, czy zagadnienie wyższe napięcie w sieci leży po stronie zakładu energetycznego, w pierwszej kolejności należy dokonać wcześniej wspomnianych pomiarów.
Jeżeli napięcie przekracza 253 V, to należy zadzwonić na pogotowie energetyczne i zgłosić problem. Pogotowie powinno przyjąć zawiadomienie i niezwłocznie dokonać niezbędnych pomiarów napięcia. Można również złożyć reklamację lub wniosek o obniżenie napięcia w sieci.
Wniosek o obniżenie napięcia w sieci
Pismo musi być sporządzone na specjalnym formularzu. W treści należy przedstawić wszystkie informacje o zaistniałym problemie podwyższonego napięcia w sieci oraz zauważalnych skutkach tego problemu, np. migające żarówki.
Ponadto, we wniosku należy uwzględnić:
- dane osobowe: imię, nazwisko, adres, numer klienta, numer telefonu;
- dane identyfikacyjne obiektu: numer Punktu Poboru Energii, adres.
Do wniosku warto załączyć wyniki pomiarów (IPZ) dokonanych przez specjalistę-elektryka oraz wydruki z systemu monitoringu instalacji fotowoltaicznej dotyczące napięć.
Zmniejszenie napięcia w instalacji fotowoltaicznej to coraz częstszy problem właścicieli instalacji. Mamy nadzieję, że już wiesz, co zrobić, żeby efektywnie pobierać prąd i nie będziesz obniżać napięcia i przekierowywać produkowanej energii w niedozwolony i niebezpieczny sposób.
