Integracja instalacji odgromowej z fotowoltaiką i metalowymi konstrukcjami dachowymi.

Widok instalacji fotowoltaicznej na dachu budynku jest coraz częstszym zjawiskiem – zarówno w przypadku budynków mieszkalnych, przemysłowych, użyteczności publicznej, jak i rolniczych. Dlatego też, temat współistnienia systemów PV z instalacjami odgromowymi i metalowymi konstrukcjami staje się kluczowy. Nieprawidłowa integracja zwiększa ryzyko uszkodzeń modułów, inwerterów i instalacji elektrycznej oraz stwarza zagrożenie pożarowe. Świadome podejście projektowe łączy analizę ryzyka, normy ze środkami ochronnymi, tworzącymi instalację odgromową –  takimi jak układy odprowadzające prąd piorunowy, uziemienie i odgromniki przepięć. Dowiedz się, czym powinna cechować się instalacja odgromowa zastosowana w przypadku współistnienia z metalowymi konstrukcjami dachowymi (często będącymi elementami montażowymi paneli PV) i instalacją fotowoltaiczną, aby zapewnić większe bezpieczeństwo budynku.

Skala problemu i wpływ wyładowań piorunowych na PV

Dane z analiz działania instalacji PV oraz badań meteorologicznych pokazują, że ekstremalne zjawiska atmosferyczne, w tym wyładowania atmosferyczne, są jedną z częstszych przyczyn uszkodzeń oraz zaburzeń prawidłowej pracy. Warto mieć na uwadze, że burze i wyładowania są wyraźnym czynnikiem wpływającym na awaryjność i spadki produkcji w krótkim okresie. Nawet jeśli założymy, że odsetek bezpośrednich trafień pioruna w instalacje PV jest relatywnie niski – ponieważ, jak wiadomo, montaż instalacji PV nie zwiększa tego ryzyka, to skutki pojedynczego uderzenia mogą okazać się bardzo poważne – zarówno dla bezpieczeństwa budynku i osób znajdującym się w nim, jak i dla kosztów związanych z uszkodzeniem urządzeń.

Normy i regulacje w zakresie instalacji odgromowej

Skuteczna instalacja odgromowa powinna przede wszystkim spełniać określone normy i wytyczne, które jasno określają parametry i specyfikę takiej instalacji. W Polsce projektuje się zgodnie z  normą ochrony odgromowej PN-EN 62305, będącej odpowiednikiem IEC 62305. Dla systemów PV dodatkowym odniesieniem jest norma PN-HD 60364-7-712, dotycząca instalacji fotowoltaicznych w budynkach. Opisane są w niej m.in. zasady separacji instalacji instalacjo odgromowej i PV oraz potrzeby połączeń wyrównawczych. Projektując instalację odgromową na dachach, na których zamontowana jest fotowoltaika oraz niezbędne konstrukcje metalowe, należy także wziąć pod uwagę polską wersję normy PN-EN 62305-4 (Urządzenia elektryczne i elektroniczne). Dotyczy ona między innymi ochrony przepięciowej w instalacjach zagrożonych skutkami wyładowań atmosferycznych.

Główne zagadnienia techniczne przy integracji instalacji odgromowej oraz PV

Projektując, a następnie wykonując instalację odgromową zintegrowaną z systemem fotowoltaicznym należy pamiętać o następujących aspektach technicznych:

• odstęp separujący – normy wymagają zapewnienia minimalnej odległości pomiędzy elementami instalacji odgromowej a częściami przewodzącymi instalacji PV, aby uniknąć niekontrolowanego przeskoku. Brak tej separacji może skutkować powstaniem łuku i pożaru, nawet jeśli instalacja PV nie została bezpośrednio trafiona przez piorun. Należy obliczyć odległość zgodnie z IEC 62305-3 i przyjąć właściwe środki izolacyjne lub bariery.
• wyrównanie potencjałów – przy uderzeniu pioruna na instalacji odgromowej powstają bardzo wysokie prądy, które mogą spowodować różnice potencjałów pomiędzy elementami metalowymi dachu, ramą modułów i przewodami PV. Bardzo ważne jest wykonanie wyrównania potencjałów odpowiednie połączenie z systemem uziemiającym.  
• pasy odprowadzające – metalowe konstrukcje mogą przewodzić duże prądy piorunowe. Trzeba zaplanować trasę przewodów odprowadzających tak, by nie powodować uszkodzeń elementów nośnych i by minimalizować ryzyko indukcji. W praktyce stosuje się specjalistyczne przewody odprowadzające oraz mocne łączenia.
• ochrona przepięciowa – instalacja odgromowa powinna być uzupełniona ogranicznikami przepięć zgodnymi z normą PN-EN 62305-4. Jeżeli zachowanie odstępu separującego jest niemożliwe, należy połączyć metalowe ramy PV z szyną wyrównania potencjałów i zastosować ograniczniki przepięć.

Dla prawidłowego działania instalacji odgromowej istotne znaczenie ma regularnego monitorowania i sprawdzania sprawności całego układu. Pamiętajmy, że najlepsze wyniki przyniesie kompleksowe działanie obejmujące analizę ryzyka, projekt normowy, dobór odpowiednich przewodów i urządzeń, a także zapewnienie ciągłości połączeń wyrównawczych.