Solárne fotovoltaické elektrárne a bleskozvod

Update 5.9.2024

Pridávam ešte doplnenie na ujasnenie nezrovnalostí , zvýraznené tučným/ šikmím písmom

Tento článok som sa rozhodol napísať pre všetkých, ktorý berú túto symbiózu ľahkovážne, jednoducho to vôbec neriešia. Neriešia to domáci užívatelia solárnych elektrární, neriešia to montážne firmy solárnych elektrární a koniec koncov ani revízny technici solárnych elektrární.   Stačí sa pozrieť na sociálne siete. V rôznych skupinách venovaných solárnym elektrárňam sa prezentujú rôzne montážne firmy, ktoré píšu, ako rýchlo vedia vyriešiť solárnu elektráreň , ako rýchlo montujú. Všetko je krásne nafotené a bum bác fotka ako sa solárny panel prelína so zvodom bleskozvodu. Fajn poviem si teda že v poriadku jedna firma....ale na druhý deň ďalšia prezentácia inej firmy a zase "krásne fotky".  A aby som sa tu len nepohoršoval nad tým zlým, poďme sa pozrieť nato akoby ochrana pred bleskom fotovoltaickej elektrárne zjednodušene mala vyzerať správne. Reagujem tým aj na otázky na sociálnych sieťach pre tých, ktorý si chcú solárnu elektráreň inštalovať sami.
 "Ako ďaleko mam dať panely od bleskozvodu?" a odpoveď širokej verejnosti :" ako je určené v projekte". a sme tam, kde sme začali a zatvárame pred tým všetkým oči. Pretože ako je zvykom, nikto aj tak nebude riešiť projekt a uložia si panely podľa rád na internete:" aspoň 50 CM" . toto sa stane v tom najlepšom prípade, no väčšinou je to tak, že nedodržia ani toto odporúčanie. 

Takže z legislatívneho hľadiska ochranu pred bleskom riešia tieto normy :

STN 33 2000-7-712 Elektrické inštalácie nízkeho napätia. Časť 7-712: Požiadavky na osobitné inštalácie alebo priestory. Fotovoltické (PV) systémy

STN EN 62305-1 (34 1390): 2012 Ochrana pred bleskom. Časť 1: Všeobecné princípy

STN EN 62305-2 (34 1390): 2013 Ochrana pred bleskom. Časť 2: Manažérstvo rizika

STN EN 62305-3 (34 1390): 2012 Ochrana pred bleskom. Časť 3: Hmotné škody na stavbách a ohrozenie života

STN EN 62305-4 (34 1390): 2013 Ochrana pred bleskom. Časť 4: Elektrické a elektronické systémy v stavbách

Legislatívu spomínam hlavne preto, že tam niekde by malo začínať školenie montážnych firiem, a odtiaľ by mali vychádzať projekty inštalácií fotovoltaických elektrární pre rodinné domy a laických užívateľov. V tomto článku si rozoberieme 3 základné situácie, riešenia solárnych elektrární vzhľadom na ochranu pred bleskom:

1. Nehnuteľnosť nemá vyriešenú ochranu pred bleskom

- v tomto prípade odporúčam ochranu pred bleskom vyriešiť, pretože inštalácia solárnej elektrárne na takúto strechu je vyslovene vážny hazard nielen s majetkom ale aj s ľudským zdravím. Čakať a utešovať sa tým, že blesk neudrie, je čista ruská ruleta(môj osobný názor).

Ale keď sa aj napriek tomu pre inštaláciu rozhodneme, konštrukciu panelov uzemníme medeným vodičom o priereze 16mm2. Vodičom 16mm2 vedieme uzemnenie aj pre všetky prepäťové ochrany až na vodič PEN z prípojky rodinného domu. Toto riešenie nerieši ochranu pred bleskom, ale ochranu pred prepätiami z blízkych bleskov a indukovanom napätí vo vodičoch , ktoré by mohlo poškodiť zariadenie elektrárne. V prípade priameho úderu blesku do elektrárne sa s ňou môžete rozlúčiť, nehovoriac o celom elektrickom zariadení domu. 

Podľa normy STN 2000 7-712 :2020 sa uzemnenie konštrukcie panelov má pripojiť na akúkoľvek vhodnú uzemňovaciu svorku, v prípade že objekt nemá takúto svorku je tuto svorku potrebné vytvoriť a to vytvorením tyčového uzemňovača s odporom uzemnenia menším ako 10 ohmov. Toto vyvedené uzemnenie musí byt pripojené na PEN. 

Použitie prepäťových ochrán v tomto systéme:

2. Nehnuteľnosť má vyriešenú ochranu pred bleskom, "ako ďaleko?" 

 50cm , najbežnejšia odpoveď, no nie je to také jednoduché. V niektorých prípadoch to môže stačiť, niekedy to môže byť dokonca aj menej, no tak isto to nemusí byť dostatočná vzdialenosť. Je potrebné sa nato pozerať čiastkovo, pretože v každom bode strechy platia iné podmienky.

Základný vzorec pre výpočet tejto vzdialenosti je:

S-vzdialenosť od bleskozvodu

ki=koeficient triedy LPS

- LPS1 =0.08  nemocnice, banky, stanice mobilných operátorov, elektrárne, vodárne

-LPS2 =0.06 školy, supermarkety, katedrály

-LPS3=0.04 obytné domy, rodinné domy, poľnohospodárske objekty

-LPS4=0.2 objekty a haly bez výskytu osôb a vnútorného vybavenia

km=faktor izolácie medzi bleskozvodom a FVE- v našom prípade je to vzduch km=1 

kc= počet zvodov (v bode) 1=1, 2=0.66, >2=0.44

l= vzdialenosť od uzemnenia najbližšieho zvodu (pohyblivá zložka)

Aplikáciu vzorca si vysvetlime na jednoduchom príklade:

Objekt rodinný dom=LPS3 , rozmery strechy 5x12m, Výška od uzemnenia zvodu ku streche je 4m

Keďže som spomínal, že vzorec platí bodovo, nebude minimálna vzdialenosť  všade rovnaká. V tomto prípade som strechu rozdelil na body A,B,C,D,E. Taktiež sa nám mení aj veličina kc podľa toho, v akom smere počítame minimálnu vzdialenosť, čiže či v smere k okraju domu alebo k vrcholu strechy. Je to dané tým, že bleskozvod je primárne zariadenie na ochranu pred bleskom a v prípade úderu blesku je naprojektovaný tak, aby blesk udrel do zberača, ktorý je umiestnený na vrchole strechy. Teda vo vrchole strechy sa bleskové prúdy delia len 2x na dva zvody (doľava-doprava), preto počítame kc=0,66. Pri okraji strechy sa nám prúdy delia 4x (keďže máme celkove 4 zvody)  od vrcholu. Počítame kc=0.44.

Výpočet vzdialeností FVE od bleskozvodu v určitých bodoch:

Ako si môžeme všimnúť, vzdialenosť FVE od bleskozvodu je najvyššia v strede strechy vo vrchole. Keďže sa vzdialenosti menia a FVE musí vyzerať aj esteticky, je potrebné nájsť kompromis v umiestňovaní panelov na strechu. Ak dodržíme vzdialenosti, uzemnenie od panelov k HUS vedieme medeným vodičom o priereze 6mm2.

Použitie prepäťových ochrán v tomto systéme: 

3. Vzdialenosť od bleskozvodu nie je možné dodržať

Áno, môže nastať situácia, kedy nie je možné panely umiestniť dostatočne ďaleko od bleskozvodu. Každopádne vám odporúčam sa vyvarovať tejto situácii, pretože pri zásahu blesku je vysoko pravdepodobné spôsobenie škôd na fotovoltaickom zariadení. Ak už ste k tomu riešeniu donútený, je nutné uzemnenie solárnych panelov pospojovať s bleskozvodom, a pre minimalizáciu škody v čo najviac bodoch:

Použitie prepäťových ochrán v tomto systéme:

V prípade plechových/trapezových  striech s bleskozvodom platí vždy pospojovanie konštrukcie panelov s bleskozvodom, pokial nieje inštalovaný izolovaný HVI bleskozvod.

V tomto článku som vám teda ukázal, ako to s tým bleskozvodom a fotovoltaickou elektrárňou je. A nie je to len o tých 50cm, ktorými sa oháňa cely sociálny fotovoltaický svet. Ukazuje to, aká je nenahraditeľná fáza projektovania ešte pred samotnou výstavbou elektrárne. Je to v podstate hazardovanie so životom, ak sa táto časť stavby elektrického zariadenia vynecháva.

Minimalizovanie škôd pri zásahu bleskom  vedením DC vodičov (odporúčanie):

1. Používajte uzavreté uzemnené plechové FNZN žľaby pre vedenie DC vodičov

2. Používajte oddelené DC+,DC- v FNZN žľaboch

3. Minimalizujte trasy DC vodičov

5. Vyvarujte sa slučkám DC vodicov

TOTO NECH VAS ANI NENAPADNE:

Ešte podotýkam že tento článok nie je žiadny návod , ktorý by nahradzoval projektantskú činnosť FVE zariadenia. V prípade svojvoľného vynechania tejto činnosti  sa môžete riadiť týmto článkom len na vlastnú zodpovednosť.