Co je to rychlé odpojení solárního zařízení?

Solární energetika získává v posledních letech na popularitě, což odráží širší a trvalý přechod od tradičních zdrojů energie k obnovitelným zdrojům energie. Fotovoltaické (PV) systémy, které dokáží zásobovat celé domácnosti, jsou nyní dostupnější než kdy jindy, čímž se solární energie stává jedním z nejpřístupnějších druhů obnovitelné energie pro mnoho lidí.

Moderní solární systémy jsou velmi bezpečné, ale - jako u cokoli, co souvisí s elektřinou - existují inherentní rizika, která je třeba minimalizovat, aby byly vhodné pro komerční a rezidenční použití. Jednou z částí této rizikové redukce jsou zařízení pro rychlé odpojení.

Zařízení pro rychlé odpojení solárního zařízení se používají k dramatickému snížení potenciálně nebezpečné zbytkové energie, která se často nachází v systémech fotovoltaických panelů s řetězovým invertorem. Zaprvé, tímto se zajišťuje bezpečnost hasičů a dalších záchranných složek v případě požáru, kde by mohlo existovat riziko úrazu elektrickým proudem. Zadruhé, může to chránit komponenty solárního systému, které by jinak mohly být poškozeny během požáru.

V tomto článku se podíváme na to, jak rychlé odpojení funguje, některé z předpisů s ním souvisejících a kdy je v solárním systému nutné.

Co je rychlé odpojení?

Termín rychlé odpojení se vztahuje k procesu minimalizace rizik tím, že rychle sníží stejnosměrné napětí v solárním systému. Zařízení pro rychlé odpojení jsou součásti zařízení integrovaných do solárních systémů, která jsou speciálně navržena pro uskutečnění rychlého odpojení.

Solární panely přeměňují energii slunce na použitelnou elektřinu, takže některé části systému obsahují vysoká napětí, která mohou být pro lidské zdraví nebezpečná. Za normálních okolností je to bezpečně uzavřeno v systému a izolované od lidí pomocí izolovaného vedení, invertorů, pojistek atd. Nicméně, pokud je solární systém poškozen požárem, může existovat riziko úrazu elektrickým proudem pro všechny osoby poblíž určitých částí systému, jako jsou hasiči na střeše budovy.

Pokud máte na střeše solární panely, doufejme, že nikdy nebudete muset využít funkce rychlého odpojení. Nicméně, pokud jste postiženi požárem, pak je funkce rychlého odpojení extrémně důležitá pro zajištění bezpečnosti prvních záchranářů při hašení požáru.

Jak rychlá odpojení zařízení fungují?

Pokud vypukne požár v solárním systému nebo v jeho blízkosti, měla by být jako priorita aktivována všechna zařízení pro rychlé odpojení. Předtím, než kdokoli přistoupí k systému, mohou buď vypnout střídavý proud do systému nebo aktivovat vnější spouštěč.

Zařízení pro rychlé odpojení jsou neustále napájena signálem nazývaným "povolení provozu". Když je vypnut střídavý proud nebo je aktivován vnější spouštěč, tento signál již nedosáhne zařízení pro rychlé odpojení. To způsobí přerušení sériového spojení stejnosměrných modulů PV (soubory slunečních článků spojených v jedné struktuře). Výsledkem je snížení stejnosměrného napětí na bezpečnou úroveň do 30 sekund.

Kdy jsou zařízení pro rychlé odpojení nutná?

PV systémy jsou velmi bezpečné, ale mohou potenciálně představovat požární nebezpečí, pokud jsou poškozeny, špatně instalovány nebo v případě vadného zařízení, jako je nefunkční spojovací skříňka nebo invertor.

Zvláště u systémů se řetězovými invertory mohou být napětí velmi vysoká. V řetězových systémech jsou mnoho solárních článků propojeny sériově, což zvyšuje napětí v systému až na 1 500 V. 

Pokud vypukne požár, pouhé vypnutí solárního systému s řetězovým invertorem neodstraňuje riziko. Potenciálně nebezpečné úrovně stejnosměrného napětí mohou zůstat zachovány a představovat riziko pro všechny osoby v okolí, jako jsou hasiči bojující s požárem na střeše. Zde vstupují do hry zařízení pro rychlé odpojení.

Zařízení pro rychlé odpojení lze integrovat do solárních systémů ke snížení rizika. V případě požáru mohou hasiči aktivovat zařízení pro rychlé odpojení, které rychle sníží nebezpečné úrovně elektřiny a sníží napětí na neškodnou úroveň.

To umožňuje záchranářům provádět svou práci bez rizika úrazu elektrickým proudem. Zařízení snižuje stejnosměrné napětí na bezpečnou úroveň do 30 sekund, takže neexistuje žádné zdržení pro záchranáře, kteří se snaží uhasit požár. Hasiči mohou bezpečně uhasit požár, zabránit jeho šíření a chránit vás a vaše majetek.

Protože zařízení pro rychlé odpojení jsou tak účinná při zlepšování bezpečnosti, často existují doporučení a/nebo předpisy, které zajišťují jejich použití v rezidenčních a komerčních solárních systémech, i když to závisí na místě. V USA například několik prvků Národního elektrického kódu (NEC) odkazuje na použití zařízení pro rychlé odpojení, ale jednotlivé státy toto uplatňují různými způsoby.

Další země po celém světě dodržují své vlastní sady doporučení a předpisů, přičemž mnoho zemí nemá žádná pravidla vůbec. Nicméně, s rostoucí popularitou solární energie se to může kdykoli změnit. Důležité je si uvědomit, že bez ohledu na to, kde se nacházíte ve světě, se před instalací solárního systému ujistěte, že porozumíte relevantním pravidlům pro rychlé odpojení.

Kde se aplikuje solární kód NEC?

V USA obsahuje NEC několik doporučení týkajících se zařízení pro rychlé odpojení. Nicméně, tato doporučení nejsou federálním zákonem, což znamená, že jednotlivé státy, města a obce v USA si mohou samy rozhodnout, zda je budou dodržovat nebo ne.

Směrnice NEC byly několikrát aktualizovány, přičemž mezi lety 2008 a 2020 bylo vydáno čtyři verze. Některé státy nekladou požadavek na dodržování směrnic NEC pro rychlé odpojení a jiné dodržují odlišné verze těchto směrnic. Vzhledem k těmto rozdílům je důležité, aby každý, kdo kupuje nebo instaluje solární systémy, rozuměl pravidlům ve svém konkrétním regionu.

Mají všechny invertery možnost rychlého odpojení?

Různé typy solárních systémů mají odlišné možnosti rychlého odpojení. Některé systémy mají inherentní schopnost rychlého odpojení, zatímco u jiných je nutné nainstalovat dodatečné vybavení.

Existuje několik různých typů solárních systémů, takže na první pohled může být obtížné zjistit, zda daný systém disponuje možností rychlého odpojení. Nejlepším způsobem, jak to zjistit, je zeptat se dodavatele nebo instalatéra na funkce rychlého odpojení u jejich různých solárních systémů.

Typ solárního systému Inherentní možnost rychlého odpojení? Upgradovatelné pro podporu rychlého odpojení? Systémy s řetězovým invertorem Ne Ano Systémy s mikroinvertery Ano – Pro většinu lidí jsou systémy s mikroinvertery pravděpodobně nejbezpečnější volbou. Systémy s řetězovým invertorem často nemají možnost rychlého odpojení a, jak bylo zmíněno dříve, mohou po vypnutí stále obsahovat nebezpečné úrovně napětí. Systémy s mikroinvertery jsou navrženy tak, aby standardně obsahovaly funkci rychlého odpojení, a jsou konstruovány tak, aby přirozeně omezovaly úroveň napětí v dané části na bezpečnou úroveň.

Máte již solární systém nainstalován na své nemovitosti a chcete vědět, zda podporuje rychlé odpojení? Abyste to zjistili, musím zdůraznit, že některé systémy s řetězovým invertorem skutečně mají možnost rychlého odpojení, ale pouze pokud jsou vybaveny zařízením pro rychlé odpojení nebo optimalizátorem. Pokud si nejste jisti ohledně svého vlastního systému, je nejlepší se poradit s instalatérem nebo dodavatelem.

V následujících dvou sekcích se podíváme na některé hlavní rozdíly mezi systémy s řetězovým invertorem a systémy s mikroinvertery a jak se mohou lišit jejich schopnosti rychlého odpojení.

Řetězové invertery a rychlé odpojení

Systémy s řetězovými invertory nemají inherentní schopnost rychlého odpojení. Aby bylo možné integrovat možnosti rychlého odpojení a dodržovat příslušné předpisy (v závislosti na lokalitě), je nutné tyto systémy vybavit zařízeními pro rychlé odpojení. Nyní jsou k dispozici některé příklady systémů s řetězovými invertory s možností rychlého odpojení, které lze použít přímo, díky integrovaným zařízením pro rychlé odpojení, ale toto není standardní nastavení.

V případě systémů s řetězovými invertory může jediný modul nést relativně nízké napětí 40-50 V, což není nebezpečné. Nicméně, když je mnoho modulů propojeno v sérii, napětí v systému může dosáhnout až 1 000 V, nebo dokonce 1 500 V. Toto napětí má potenciál způsobit vážné zranění nebo dokonce smrt. Obvykle by to nebyl problém. Zaprvé, veškerý proud elektrické energie je obsažen uvnitř systému s různými ochrannými mechanismy, které chrání lidi a zabrání přehřátí nebo požáru. Navíc jsou solární systémy obvykle instalovány tak, aby byly mimo dosah běžného lidského kontaktu (například na střeše), takže je nepravděpodobné, že by se k nim kdokoli jiný než instalatér přibližoval.

Avšak v případě neočekávané události, jako je požár, se systém může snadno poškodit, čímž se ochranné mechanismy stávají neúčinnými. Je také pravděpodobné, že lidé - obvykle hasiči - budou mít mnohem blíže kontakt s nebezpečnými částmi systému a mohou být vystaveni vysokým napětím. Taková vysoká napětí samotná mohou představovat riziko požáru, pokud je systém poškozen, například pokud se drát uvolní v důsledku nesprávné instalace, zemětřesení nebo jiného druhu poškození.

Navíc mohou systémy s řetězovými invertory uchovávat nebezpečné úrovně zbytkového napětí i poté, co byl systém vypnut. Pro tyto nebezpečné situace musí záchranáři obvykle čekat, až se panely úplně vypálí, což často značně zdržuje zásahy hasičů.

Jak funguje rychlé odpojení na mikroinverterech

Jak jsme viděli, různé solární systémy mají různé funkce rychlého odpojení. Systémy založené na řetězových invertorech například nemusí mít žádné možnosti rychlého odpojení.

Naštěstí existují systémy, které mají v sobě zabudovanou schopnost rychlého odpojení, a ty se nazývají systémy s mikroinvertery. V těchto systémech jsou komponenty nazývané mikroinvertery instalovány společně se solárními panely. Počet mikroinverterů se liší v závislosti na systému, některé systémy používají jeden mikroinverter na každý panel, zatímco jiné zapojují více panelů do jednoho mikroinverteru.

Nespecifikujeme-li přesné nastavení, princip je z velké části stejný, kdy funkce mikroinverteru spočívá v přeměně přicházející stejnosměrné energie na použitelnou střídavou energii.

Pokud jsou specializované fotovoltaické moduly nezávisle připojeny k mikroinverterům, napětí na každém modulu je omezeno na 40 V, čímž se dramaticky snižuje riziko pro lidi i riziko požáru. Systémy využívající mikroinvertery tímto způsobem neuchovávají nebezpečné úrovně zbytkového napětí po vypnutí, což znamená, že jsou téměř okamžitě bezpečné pro první záchranáře.

Díky této zabudované funkci rychlého odpojení se mohou systémy s mikroinvertery zdát jako zřejmá volba pro všechny. Nicméně, instalace zařízení pro rychlé odpojení do systému s řetězovým invertorem může v mnoha případech být ekonomičtější možností, takže stojí za to zvážit oba systémy. Navíc mnoho domácností již má systémy s řetězovými invertory, takže jejich nahrazení systémem s mikroinvertery obvykle není nutné a instalace zařízení pro rychlé odpojení je přednostnější volbou.

Jakýkoli systém, který již máte nebo o něm máte zájem, bychom rozhodně doporučili, aby měl funkci rychlého odpojení, aby se snížilo riziko požáru a zajistilo bezpečí vaší rodiny, prvních záchranářů a vašeho majetku v nepravděpodobném případě požáru.