Na początku od razu zaznaczmy, że pojęcie uziemienie instalacji PV nie jest równoznaczne z odgromieniem instalacji PV. Odgromienie zabezpiecza panele PV przed wyładowaniami atmosferycznymi i ma za zadanie odprowadzić bezpiecznie do ziemi ładunek pochodzący z uderzenia pioruna. Uziemienie paneli ma je z kolei chronić przed przypadkowym przepięciem związanym z uszkodzeniem mechanicznym izolacji przewodów, stopieniem złącz MC4, itp., gdy na ramie modułów, lub konstrukcji wsporczej może pojawić się duży ładunek elektryczny. Instalacja uziemiająca ma w takim wypadku za zadanie sprowadzić go jak najszybciej do ziemi.
Wytyczne uziemienia instalacji PV określa m.in. zbiór norm PN EN 62305, określający zasady ochrony odgromowej
- w przypadku obiektu, który jest wyposażony w instalację odgromową, panele fotowoltaiczne należy lokalizować w przestrzeni chronionej przy zachowaniu odpowiedniego odstępu izolacyjnego, uniemożliwiającego wystąpienie przeskoków iskrowych pomiędzy elementami instalacji odgromowej, a dodatkowo metalowymi elementami chronionego urządzenia. Minimalny odstęp izolacyjny musi być wyliczony indywidualnie dla każdego budynku oddzielnie;
- w przypadku obiektu bez instalacji odgromowej, panele i konstrukcję nośną należy uziemić. Przewód uziemiający powinien tworzyć najkrótszą i bezpośrednią drogę do uziomu. Jako przewody uziemiające należy stosować przewody o przekroju nie mniejszym niż: 50 mm2 – Fe, 25 mm2 – Al oraz 16 mm2 – Cu.
Co należy uziemić?
Aby uziemienie instalacji PV spełniało swoje zadanie należy uziemić:
- ramy paneli fotowoltaicznych
- konstrukcję wsporczą paneli
- falownik
Uziemianie ramy modułów
Każdy moduł PV ramkowy, posiada ramy z galwanizowanego aluminium, często w innym kolorze, np. czarnym. Galwaniczna powłoka utrudnia przepływ ładunku elektrycznego, dlatego producenci przygotowują w tylnej części ramy punkt z symbolem uziemienia pozbawiony tej powłoki. Otwór ten może służyć tylko do montażu mostków uziemiających. Nie należy go wykorzystywać do innego celu, jak też wiercić w ramie dodatkowych otworów.
Zgodnie z danymi firm produkujących panele PV, styk uziemiający na ramie modułu nie powinien powodować korozji galwanicznej. Łączone ze sobą metale nie mogą np. wykazywać większej różnicy potencjału elektrochemicznego niż 0,6V. W praktyce uniemożliwia to bezpośrednie łączenie do aluminiowej ramy miedzianego przewodu. Stosuje się tutaj specjalne zaciski uziemiające lub od razu zarobione klemami kable.
Fot. Miejsce na ramie panelu do podpięcia uziemienia (fot. Pro-Sun)
.
Z uwagi na zwykle tylko jeden, góra dwa takie otwory uziemiające w ramie, producenci dopuszczają montaż uziemień w innych, niewykorzystanych otworach montażowych ramy. Montując mostek w takich punktach należy stosować specjalne podkładki z ząbkami ułatwiające penetrację w głąb powłoki. Przy stosowaniu kabli z czystej miedzi, lub bez zarobionych klemami końcówek, należy w punkcie uziemienia stosować dodatkowe zaciski montażowe.
Rys. Montaż mostków uziemiających z wykorzystaniem zacisków, u dołu kilka przykładów zacisków mocowanych do ram.
Fot. Zacisk ERICO Nr. EL6CS14-6
Fot. Zacisk Tyco Nr. 1954381-2
Uziemianie szyn
Wykonuje się za pomocą zacisków mocowanych bezpośrednio do szyny.
Fot. Zacisk montowany bezpośrednio do szyny montażowej Sunn GL-01
Fot. Uziemienie między szynami
Stosowanie osobnego mostkowania ram paneli i następnie łączenie go z uziemieniem szyn jest bardzo pracochłonne i niewygodne, szczególnie przy pracy na dachu stromym. Zdecydowanie prostszym rozwiązaniem jest uziemianie tylko samych szyn (profili wielorowkowych). Ramy paneli leżą bowiem bezpośrednio na szynach. Aby jednak zapewnić tutaj odpowiednie przewodnictwo, pomiędzy ramą a szyną, stosuje się dodatkowe podkładki z wypustkami, penetrujące w głąb powłoki ramy.
Na rynku znajdziemy podkładki uziemiające dla klem końcowych jak i środkowych.
Fot. Podkładka uziemiająca dla klemy końcowej.
Fot. Podkładka uziemiająca dla klemy środkowej.
Zwody przewodów uziemiających mogą być podpięte do głównej szyny wyrównawczej w budynku. Należy w tym wypadku sprawdzić stan uziemienia. Jeśli w budynku zastosowano uziom fundamentowy, zwykle spełnia on wymagania instalacji PV. Przy uziomach otokowych, korozja bednarki może spowodować znaczny wzrost potencjału. Bezpieczniej wtedy wykonać osobne uziemienie dla instalacji PV. Popularne ostatnio staje się stosowanie uziomów szpilkowych, wbijanych w grunt przy użyciu młota pneumatycznego. Dla osiągnięcia wymaganej rezystancji <10 Ohm wystarcza zwykle 4,5-6m szpilek. Punkt przyłączenia zwodu ze szpilką powinien być udostępniony dla elektryka i zabezpieczony przed korozją. Należy wykonać go w skrzynce ze znakiem uziemienia.
Uziemienie falownika
Każdy inwerter posiada dedykowany punkt przyłączenia uziemienia, wykonany zwykle w dolnej części obudowy. Obudowę falownika uziemia się poprzez połączenie jej przewodem LGy16mm2 z szyną połączeń wyrównawczych. Tę ostatnią łączy się z uziomem. Wymagana rezystancja uziomu R≤10Ω.
Fot. Zacisk uziemiający na bocznej obudowie falownika.