Maksymalne napięcie systemu to najwyższe napięcie stałe (DC), jakie może występować w instalacji, do której moduł jest podłączony. Na to napięcie zaprojektowano izolację modułu: odległości między ogniwami a ramą, folię tylną, puszkę i przewody. Norma IEC 61215-1 wymaga, żeby było podane na tabliczce znamionowej, a w kartach katalogowych zwykle stoi „1000 V DC” albo „1500 V DC (IEC)”.
Co ono ogranicza
Moduły w stringu łączy się szeregowo, więc ich napięcia się sumują. Każdy moduł w stringu jest odizolowany od uziemionej ramy i konstrukcji, a izolacja ostatniego modułu musi wytrzymać napięcie całego łańcucha. Dlatego suma Voc modułów w najzimniejszych warunkach, gdy napięcie jest najwyższe, nie może przekroczyć maksymalnego napięcia systemu modułu. Ten sam limit dotyczy złączy, przewodów, rozłączników i falownika: obowiązuje najniższy z nich.
1000 V czy 1500 V
Klasa 1500 V upowszechniła się w farmach naziemnych, gdzie dłuższe stringi oznaczają mniej przewodów, złączy i skrzynek. Wśród modułów w bazie PV Index, które podają tę wartość, napięcie 1500 V deklaruje 92%.
W domowej instalacji granicą jest zwykle falownik, a nie moduł. Mediana maksymalnego napięcia DC falowników w bazie PV Index wynosi 1000 V, a rozkład widać na wykresie.
Liczby z wykresu
| Maksymalne napięcie DC (V) | Liczba modeli |
|---|---|
| 450 do 550 | 118 |
| 550 do 650 | 287 |
| 650 do 750 | 0 |
| 750 do 850 | 27 |
| 850 do 950 | 26 |
| 950 do 1050 | 338 |
| 1050 do 1150 | 355 |
| 1150 do 1250 | 0 |
| 1250 do 1350 | 0 |
| 1350 do 1450 | 0 |
| 1450 do 1550 | 107 |
1500 V to także górna granica niskiego napięcia w przepisach: dyrektywa niskonapięciowa UE 2014/35/UE obejmuje urządzenia na napięcie od 75 do 1500 V prądu stałego. Urządzenia na wyższe napięcie tej dyrektywie już nie podlegają.
Jak to sprawdzić w praktyce
Przykład z karty Jinko JKM570N-72HL4-BDV: Voc 52,10 V, współczynnik temperaturowy Voc -0,25%/°C, maksymalne napięcie systemu 1500 V DC. Przy -20 °C moduł daje ok. 58,0 V. String 17 modułów ma wtedy ok. 985 V i mieści się w falowniku 1000 V. Same moduły zniosłyby w łańcuchu do 25 sztuk (25 × 58,0 V ≈ 1450 V), ale limit stawia falownik.
Czy string zmieści się w falowniku?
Zmieniaj liczbę modułów połączonych szeregowo oraz najniższą i najwyższą temperaturę ogniw i patrz, jak napięcie stringu przesuwa się względem okna śledzenia falownika i jego maksymalnego wejścia.
Jak to jest liczone
Napięcie każdego modułu zmienia się liniowo z temperaturą ogniw: Voc(T) = Voc w STC × (1 + współczynnik Voc / 100 × (T - 25)), i tak samo Vmp z własnym współczynnikiem. String to liczba modułów razy jeden moduł. Zimne Voc jest sprawdzane względem maksymalnego wejścia DC, gorące Vmp względem minimum MPPT, a zimne Vmp względem maksimum MPPT.
Zasada marginesu jest najprostsza: napięcie równe limitowi się mieści i nie ma ukrytego współczynnika bezpieczeństwa. To lokalne przepisy elektryczne i karta falownika rozstrzygają, dla jakiej temperatury projektować i jaki zapas zostawić, a niektóre przepisy zamiast współczynnika stosują własne tabele korekcyjne. Stosuj się do nich, nie do tego rysunku.
Karty rzadko podają współczynnik Vmp. Wartość startowa to mediana współczynnika Pmax z katalogu ComparePV minus mediana współczynnika Isc, zwykle stosowane przybliżenie. Współczynnik temperaturowy odczytany jako dodatni jest traktowany jak zgubiony znak minus, bo napięcie krzemu zawsze spada, gdy się nagrzewa.
Model to jeden string na jednym wejściu, o świcie w mroźny poranek dla Voc i w pełnym słońcu dla Vmp. Pomija straty na przewodach, zacienienie, niedopasowanie modułów i limity prądu falownika, które artykuł omawia osobno. To ilustracja, a nie projekt stringu.
Model poglądowy, nie pomiar.
W Polsce wymagania dla instalacji PV opisuje norma PN-HD 60364-7-712. Na tabliczce falownika i skrzynki DC warto sprawdzić dwie liczby: napięcie znamionowe i dopuszczalne Voc stringu, jak na zdjęciu wyżej. Moduł z klasą 1500 V nie jest „lepszy” w małej instalacji, ale nie szkodzi: przy falowniku 1000 V pracuje tak samo.
Źródła
- IEC 61215-1:2021, podgląd normy: wymagane oznakowanie (maksymalne napięcie systemu)
- Dyrektywa 2014/35/UE (niskonapięciowa), art. 1: zakres 75-1500 V DC
- Karta katalogowa Jinko Tiger Neo JKM570-590N-72HL4-BDV (1500 V DC (IEC))
- PN-HD 60364-7-712:2016-05, Instalacje elektryczne niskiego napięcia: układy fotowoltaiczne (PKN)