Instalacje fotowoltaiczne – certyfikacja instalatorów i badania odbiorcze instalacji PV

Inwestycja w instalację fotowoltaiczną wiąże się nie tylko z ograniczeniem zużycia energii elektrycznej produkowanej przez konwencjonalne źródła wytwórcze, ale również z bezpieczną eksploatacją tych instalacji przez wiele lat [1, 2].

Rozwój instalacji PV

W I kwartale 2022 r. Operatorzy Systemów Dystrybucyjnych (OSD) przyłączyli do swoich sieci ponad 152 tysiące nowych mikroinstalacji o łącznej mocy ponad 1265 MW. Na koniec marca 2022 r. liczba wszystkich mikroinstalacji przyłączonych do sieci dystrybucyjnej OSD wyniosła łącznie ponad milion, a ich moc – ponad 7,3 GW. W trudnej sytuacji epidemicznej związanej z COVID-19, OSD w 2020 r. oraz 2021 r. przyłączyli do swoich sieci blisko 7-krotnie więcej mikroinstalacji niż w roku 2019 oraz ponad 5-krotnie więcej niż wynosi łączna liczba wszystkich mikroinstalacji przyłączonych w latach poprzednich. W samym tylko 2021 r. przyłączono ponad 396 tysięcy nowych mikroinstalacji o łącznej mocy ponad 3 GW. Dla porównania w 2020 r. liczba przyłączonych mikroinstalacji wyniosła 303 tysiące, a ich łączna moc – ponad 2 GW.

W 2021 r. liczba mikroinstalacji wzrosła o ponad 86%, a moc zainstalowana mikroinstalacji w systemie elektroenergetycznym wzrosła o ponad 100%. W marcu 2022 r. przyłączono do sieci OSD blisko 75 tysięcy nowych mikroinstalacji o mocy ponad 621 MW. Przy utrzymaniu się obecnej dynamiki przyłączeń, na koniec 2022 r. łączna moc mikroinstalacji może osiągnąć wartość około 10 GW [3].

Budowa instalacji PV

Instalacja fotowoltaiczna składa się z modułów PV, inwertera(ów) PV, rozdzielnicy DC z zabezpieczeniami oraz rozdzielnicy AC z zabezpieczeniami. Nie możemy zapomnieć o właściwej konstrukcji, odpornej na warunki atmosferyczne, na której będą zamontowane panele fotowoltaiczne. Kolejnym ważnym elementem jest instalacja odgromowa i przeciwprzepięciowa, zapewniająca bezpieczną eksploatację instalacji. Więcej czytelnik może znaleźć w publikacjach [1, 2].

Czytaj też: Dofinansowanie do zakupu nowych urządzeń grzewczych – aktualne programy wsparcia

Certyfikacja instalatorów

W Dyrektywie Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania energii ze źródeł odnawialnych przewidziano system certyfikacji instalatorów OZE, a także akredytacji ośrodków prowadzących szkolenia instalatorów. Wymagania dyrektywy wdrożono do prawa polskiego Ustawą z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii (DzU z 2015 r. poz. 478 z późniejszymi ­zmianami). Zgodnie z tą ustawą Urząd Dozoru Technicznego zajmuje się akredytowaniem organizatorów szkoleń i certyfikacją instalatorów [4]:

• mikroinstalacji,
• małych instalacji, których łączna moc zainstalowana elektryczna jest mniejsza niż 500 kW, albo o mocy osiągalnej cieplnej w skojarzeniu nie większej niż 900 kW, w której łączna moc zainstalowana elektryczna jest mniejsza niż 500 ­kW,
• instalacji odnawialnego źródła energii o łącznej mocy zainstalowanej cieplnej nie większej niż 600 kW dla następujących rodzajów odnawialnych źródeł energii: kotłów i pieców na biomasę, systemów fotowoltaicznych, słonecznych systemów grzewczych, pomp ciepła, płytkich systemów ­geotermalnych.

W ustawie o odnawialnych źródłach energii definicje mikroinstalacji i małej instalacji są następujące [4]:

• mikroinstalacja – instalacja odnawialnego źródła energii o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej nie większej niż 50 kW, przyłączona do sieci elektroenergetycznej o napięciu znamionowym niższym niż 110 kV albo o mocy osiągalnej cieplnej w skojarzeniu nie większej niż 150 kW, w której łączna moc zainstalowana elektryczna jest nie większa niż 50 ­kW,
• mała instalacja – instalacja odnawialnego źródła energii o łącznej mocy zainstalowanej elektrycznej większej niż 50 kW i nie większej niż 1 MW, przyłączona do sieci elektroenergetycznej o napięciu znamionowym niższym niż 110 kV albo o mocy osiągalnej cieplnej w skojarzeniu większej niż 150 kW i mniejszej niż 3 MW, w której łączna moc zainstalowana elektryczna jest większa niż 50 kW i nie większa niż 1 ­MW.

Szczegółowe uregulowania prawne w zakresie certyfikacji instalatorów i akredytacji organizatorów szkoleń zawarte są w odpowiednich aktach wykonawczych do ustawy o odnawialnych źródłach energii, w szczególności w Rozporządzeniu Ministra Aktywów Państwowych z dnia 25 lutego 2020 r. w sprawie szczegółowych warunków udzielania akredytacji organizatorom szkoleń w zakresie odnawialnych źródeł energii oraz szkoleń i egzaminów dla osób ubiegających się o wydanie lub przedłużenie ważności certyfikatu (DzU z 2020 r. poz. 348).

Certyfikat wydawany przez Urząd Dozoru Technicznego potwierdza posiadanie kwalifikacji do instalowania następujących rodzajów instalacji odnawialnych źródeł energii: kotłów i pieców na biomasę, systemów fotowoltaicznych, słonecznych systemów grzewczych, pomp ciepła, płytkich systemów ­geotermalnych.

Certyfikat wydaje się na 5 lat. Ważność certyfikatu będzie można przedłużyć na okres kolejnych 5 lat, po spełnieniu określonych wymagań. Aby uzyskać certyfikat instalatora odnawialnych źródeł energii, instalator musi spełnić wymagania określone w art. 136 Ustawy z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii (DzU z 2015 r. poz. 478 z późniejszymi ­zmianami).

Badanie instalacji PV

Badanie każdej instalacji fotowoltaicznej – podobnie jak przy odbiorczych badaniach instalacji elektrycznych niskiego napięcia – należy rozpocząć od oględzin. Oględziny są inspekcją instalacji wykonywaną w celu sprawdzenia poprawności doboru i montażu poszczególnych elementów instalacji fotowoltaicznych oraz zgodności z dokumentacją projektową. Podstawą oględzin są wymagania normy PN-HD 60364-6 „Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 6: Sprawdzanie” z uwzględnieniem dodatkowych aspektów związanych głównie z instalacją prądu stałego i inwerterem, do których należą między innymi: sprawdzenie, czy instalacja została wykonana z elementów dopuszczonych do użytku na terenie Unii Europejskiej, zgodnych z wymaganiami odpowiednich przepisów, instalacja została prawidłowo zainstalowana, dobrano prawidłowe środki ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym, a także prawidłowe środki zabezpieczające przed uszkodzeniem izolacji oraz prawidłowo dobrano zabezpieczenia nadprądowe. Oględzinom podlegają także elementy instalacji uziemiającej, środki ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej. Należy też sprawdzić, czy dokonano poprawnego doboru elementów składowych układu po stronie DC [5].

Po stronie AC instalacji fotowoltaicznej należy sprawdzić możliwości odizolowania inwertera, prawidłową konfigurację sieci, ustawienia inwertera oraz ochronę przeciwporażeniową. Bardzo ważną rolę odgrywa też prawidłowe oznaczenie elementów składowych instalacji (a w szczególności kluczowych wyłączników!) etykietami z nazwą elementu oraz miejsc, gdzie może utrzymywać się niebezpieczne napięcie (etykiety z ostrzeżeniami). W rozdzielnicy fotowoltaicznej powinny znaleźć się też schematy instalacji, dane kontaktowe elektroinstalatora/konserwatora, opisy procedur wyłączenia instalacji i postępowania w razie awarii. Wszystkie te oznaczenia powinny być wykonane i przytwierdzone w sposób gwarantujący ich trwałość i czytelność. Jeśli w czasie oględzin stwierdzono odstępstwa od projektu, ale mieszczą się one w granicach dopuszczalnych przez odpowiednie przepisy, należy zaktualizować dokumentację powykonawczą, by odzwierciedlała ona stan faktyczny [6].

Prawidłowe wykonanie oględzin, choć w praktyce często bagatelizowane, może uchronić przed dopuszczeniem do eksploatacji nieprawidłowo wykonanej instalacji oraz przyczynić się do sprawniejszego przebiegu akcji gaśniczej czy ratunkowej w razie awarii instalacji. Dodatkowo wyniki oględzin pozwalają także prawidłowo dobrać parametry pomiarowe, a więc rzetelnie i miarodajnie sprawdzić bezpieczeństwo i parametry pracy instalacji [5].

Oprócz wspomnianej wieloarkuszowej PN-HD 60364, podstawą sprawdzenia instalacji są najczęściej wieloarkuszowe normy PN-EN IEC 61730 „Ocena bezpieczeństwa modułu fotowoltaicznego (PV)” oraz PN-EN 62446 – wersja angielska „Systemy fotowoltaiczne (PV)”.

Wieloarkuszowa norma PN-EN 62446 „Wymagania dotyczące badań, dokumentacji i utrzymania” definiuje sposób i zakres kontroli bezpieczeństwa instalacji fotowoltaicznych. Pomiary pozwalają na określenie nie tylko bezpieczeństwa, ale również efektywności danej instalacji i jej elementów. Norma dzieli badania na testy kategorii 1 i 2 oraz testy dodatkowe [6].

PN-EN 62446-1:2016-08 E „Systemy fotowoltaiczne (PV). Wymagania dotyczące badań, dokumentacji i utrzymania. Część 1: Systemy podłączone do sieci. Dokumentacja, odbiory i nadzór”. Niniejsza część normy 62446 w wersji językowej angielskiej definiuje zakres wymaganych informacji oraz dokumentacji, która powinna być udostępniona klientowi po zakończeniu instalacji systemu PV przyłączonego do sieci elektroenergetycznej. Norma opisuje również testy odbiorcze, kryteria kontroli oraz dokumentację, której należy oczekiwać w celu weryfikacji, czy instalacja została wykonana w sposób bezpieczny i czy system pracuje poprawnie. Dokument może być również wykorzystywany w celu okresowych kontroli systemu.

Niniejsza część normy 62446 została opracowana dla systemów przyłączonych do sieci elektroenergetycznej niewykorzystujących: elementów magazynujących energię (np. akumulatorów) oraz systemów hybrydowych. Poprzez uszczegółowienie spodziewanego minimum testów odbiorczych oraz kryteriów nadzoru, może być ona również pomocna przy weryfikacji/kontroli systemu PV, przyłączonego do sieci zarówno bezpośrednio po jego zainstalowaniu, jak i podczas kolejnych testów, w procesie utrzymania systemu czy też jego modyfikacji.

PN-EN IEC 61730-1:2018-06 PL „Ocena bezpieczeństwa modułu fotowoltaicznego (PV). Część 1: Wymagania dotyczące konstrukcji”. W niniejszej części normy 61730 określono i opisano podstawowe wymagania konstrukcyjne dla modułów fotowoltaicznych (PV) w celu zapewnienia bezpiecznej eksploatacji elektrycznej i mechanicznej. Przedstawiono szczegółowe zagadnienia mające na celu ocenę zapobiegania porażeniu elektrycznemu, zagrożeniom pożarowym i obrażeniom ciała spowodowanym narażeniami mechanicznymi i środowiskowymi.

W części 1. IEC 61730 odniesiono się do konkretnych wymagań konstrukcyjnych. Natomiast w części 2. IEC 61730 określono wymagania dotyczące badań. W niniejszej wieloczęściowej Normie Międzynarodowej ustalono wymagania IEC dotyczące modułów fotowoltaicznych do zastosowań naziemnych przeznaczonych do ich długotrwałej eksploatacji w naturalnych warunkach zewnętrznych.

Niniejszą normę stosuje się do wszystkich materiałów używanych w naziemnych modułach płaskich, takich jak moduły z krystalicznego krzemu czy moduły cienkowarstwowe. Zastosowanie modułów PV objętych niniejszą normą ograniczone jest do maksymalnego napięcia prądu stałego systemu, które wynosi 1500 V.

W niniejszej Normie Międzynarodowej określono wymagania podstawowe dla różnych zastosowań modułów PV, ale nie można uważać, że uwzględniono w niej wszystkie przepisy krajowe czy regionalne. Niniejsza Norma Międzynarodowa nie odnosi się do szczególnych wymagań dla produktów, które łączą moduł PV ze sprzętem do konwersji mocy, elektroniką służącą do monitorowania lub kontroli, takich jak zintegrowane falowniki, konwertery lub wymagań dotyczących funkcji odłączających wyjścia. Niniejszą Normę Międzynarodową opracowano, aby zapewnić spójność z sekwencjami badań w normie wieloczęściowej IEC 61215, tak że pojedynczy zestaw próbek może być wykorzystany do przeprowadzenia zarówno oceny bezpieczeństwa, jak i kwalifikacji konstrukcji modułu fotowoltaicznego.

Celem niniejszej Normy Międzynarodowej jest określenie wymagań dotyczących konstrukcji modułów fotowoltaicznych w odniesieniu do bezpieczeństwa. Wymagania te mają na celu zminimalizowanie niewłaściwego zastosowania i niewłaściwego użytkowania modułów PV lub uszkodzenia ich komponentów, które mogłyby spowodować pożar, porażenie elektryczne i obrażenia ciała. Zaleca się, aby dodatkowe wymagania konstrukcyjne – określone w odpowiednich normach ISO lub w przepisach krajowych czy lokalnych, regulujących instalację i użytkowanie modułów fotowoltaicznych w miejscach przeznaczenia – były brane pod uwagę jako uzupełnienie wymagań zawartych w niniejszej normie [7].

PN-HD 60364-7-712:2016-05 PL„Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 7-712: Wymagania dotyczące specjalnych instalacji lub lokalizacji. Fotowoltaiczne (PV) układy zasilania”. Niniejsza norma dotyczy instalacji elektrycznej systemów fotowoltaicznych przeznaczonych do zasilania całości lub części instalacji i /lub wytwarzania energii elektrycznej do sieci.

Norma PN-HD 60364­-7-712 dotyczy wyposażenia systemów PV i podobnie jak to ma miejsce w przypadku każdego innego elementu wyposażenia instalacji elektrycznej, odnosi się do jego doboru i stosowania w instalacji elektrycznej. Instalacja elektryczna systemu PV zaczyna się od modułu PV lub zestawu modułów połączonych szeregowo kablami dostarczonymi przez producenta modułów i doprowadzonych do instalacji odbiorcy lub sieciowego punktu zasilania. Wymagania zawarte w dokumencie dotyczą:

• systemów PV do zasilania instalacji niepołączonej z siecią,
• systemów PV zasilających instalację równoległą do zasilania sieciowego,
• systemów PV zasilających instalację jako alternatywne w stosunku do sieci źródło zasilania

oraz odpowiedniej kombinacji wyżej wymienionych.

Rozważane są wymagania dotyczące systemów PV z bateriami lub innymi zasobnikami energii [7].

Literatura

1. M. Sarniak, Podręcznik instalatora systemów fotowoltaicznych, Grupa MEDIUM, Warszawa 2021.
2. J. Wiatr, M. Orzechowski, Poradnik Projektanta Elektryka, Grupa MEDIUM, Warszawa 2021
3. http://www.ptpiree.pl/energetyka-w-polsce/energetyka-w-liczbach/mikroinstalacje-w-polsce
4. https://www.udt.gov.pl/
5. materiały firmy Merserwis.
6. materiały firmy Sonel.
7. www.pkn.pl