Jaki przewód łączy panele fotowoltaiczne z falownikiem?
Połączenie modułów z wejściem PV falownika znajduje się po stronie prądu stałego. Do wykonania tej trasy stosuje się przewody przeznaczone do instalacji fotowoltaicznych, np. H1Z2Z2-K, a nie zwykłe przewody instalacyjne dobrane wyłącznie na podstawie przekroju żyły.
Przewód pracujący przy modułach musi być dostosowany do napięcia systemu oraz warunków występujących na zewnątrz. Dla kabli H1Z2Z2-K producenci przewidują m.in. odporność na promieniowanie UV i szeroki zakres temperatur pracy. Producenci wskazują dla swoich przewodów tego typu zgodność z EN 50618 i IEC 62930 oraz przeznaczenie do stałych instalacji fotowoltaicznych wewnątrz i na zewnątrz budynków. Sam wybór rodzaju przewodu to jednak dopiero początek. Kolejnym zadaniem jest określenie jego przekroju.
Przeczytaj też nasz przewodnik - Jakie kable i przewody stosuje się w instalacji fotowoltaicznej? Rodzaje okablowania PV
Odległość paneli od falownika to nie długość przewodu używana w obliczeniu
To szczegół, który ma duże znaczenie przy analizie strat. Jeżeli falownik znajduje się 25 metrów od generatora PV, w obwodzie pracuje przewód dodatni i ujemny. Jeśli oba biegną podobną trasą, długość uwzględniana przy obliczaniu rezystancji wyniesie w przybliżeniu: 25 m + 25 m = 50 m. Przy odległości 40 m będzie to około 80 m przewodu.
SMA w dokumentacji projektowej również rozdziela fizyczną długość trasy od całkowitej długości przewodów stringu, ponieważ straty powstają na obu żyłach obwodu DC. Warto obliczyć spadek napięcia i względne straty mocy na podstawie długości, przekroju, prądu i napięcia. Jeżeli przewody „+” i „−” nie przebiegają identyczną trasą, najlepiej posługiwać się ich rzeczywistymi długościami zamiast prostego mnożenia odległości razy dwa.
Dlaczego długość kabla od paneli do falownika ma znaczenie?
Każdy przewodnik ma rezystancję. Im jest dłuższy, tym większy opór stawia przepływającemu prądowi. W konsekwencji część napięcia tracona jest na przewodzie, a część energii zamienia się w ciepło. Podstawową zależność można zapisać:
ΔU = I × R gdzie:
ΔU – spadek napięcia,
I – prąd płynący przewodem,
R – rezystancja całej analizowanej trasy.
Stratę mocy można natomiast oszacować ze wzoru: Pstr = I² × R.
Dlatego dwukrotne zwiększenie długości przewodów oznacza w tych samych warunkach dwukrotnie większą rezystancję trasy. To właśnie powoduje, że kabel od paneli do falownika na 10 m i kabel na 60 m nie powinny być dobierane wyłącznie według tego samego schematu.
Jak policzyć spadek napięcia kabla PV? Przykład
Załóżmy, że falownik znajduje się 35 m od miejsca, do którego dochodzi string. Przewód dodatni i ujemny mają po około 35 m, czyli całkowita długość analizowanego przewodnika wynosi: 70 m = 0,07 km.
Przyjmijmy kabel fotowoltaiczny 6 mm². Dla przykładowego H1Z2Z2-K producent podaje maksymalną rezystancję żyły w temperaturze 20°C równą 3,39 Ω/km. Rezystancja 70 m takiego przewodu wynosi więc orientacyjnie: 3,39 Ω/km × 0,07 km = 0,237 Ω.
Jeśli w stringu płynie 13 A: ΔU = 13 A × 0,237 Ω ≈ 3,08 V. Przy napięciu roboczym stringu wynoszącym 600 V oznacza to około: 3,08 / 600 × 100% ≈ 0,51% spadku napięcia.
Strata mocy w przewodach wyniesie w tych samych warunkach około: 13² × 0,237 ≈ 40 W. To obliczenie ma charakter poglądowy. Rezystancja przewodu zmienia się wraz z temperaturą, a projekt musi uwzględniać rzeczywiste parametry instalacji i sposób prowadzenia kabla. Pokazuje jednak dobrze, dlaczego podczas wyboru przewodu warto znać nie tylko przekrój, lecz również długość całego obwodu DC.
Jaki przekrój kabla od paneli do falownika?
Przekrój powinien przejść dwie podstawowe weryfikacje. Po pierwsze przewód musi mieć odpowiednią obciążalność prądową w warunkach, w których będzie zamontowany. Znaczenie mają tutaj m.in. temperatura otoczenia, grupowanie przewodów i sposób ich prowadzenia. Po drugie trzeba sprawdzić, jakie straty powstaną na całej trasie. Może się więc zdarzyć, że 4 mm² bez problemu przeniesie wymagany prąd, ale przy bardzo długiej trasie projektant wybierze 6 mm² ze względu na niższą rezystancję i ograniczenie strat. W jeszcze bardziej wymagających realizacjach można analizować 10 mm², ale większy przekrój musi być jednocześnie zgodny z urządzeniami i osprzętem znajdującym się na końcach przewodu.Dowiedz się więcej - Jak dobrać rodzaj i przekrój przewodu do fotowoltaiki i paneli PV?
Czy kabel 4 mm² wystarczy od paneli do falownika?
Bardzo często tak, szczególnie przy krótszych trasach i typowych prądach pojedynczego stringu. Nie powinno się jednak stawiać znaku równości między: „kabel ma odpowiednią obciążalność” a „jest optymalny dla całej trasy”. Przewód może bezpiecznie przenosić dany prąd, ale powodować większe straty niż wariant o większym przekroju. Wtedy decyzja staje się również kwestią ekonomiczną: trzeba porównać koszt grubszego kabla z ograniczeniem strat w całym okresie pracy instalacji.
Szczegółowe porównanie obu najpopularniejszych wariantów warto przeprowadzić osobno dla kabla solarnego 4 i 6 mm², ponieważ różnica pomiędzy nimi zależy przede wszystkim od długości trasy i prądu.Przeczytaj też - Kabel solarny 4 czy 6 mm²? Który przekrój i kiedy wybrać?
Długi kabel od fotowoltaiki do falownika – od czego zacząć?
Przy trasach kilkudziesięciometrowych nie warto wybierać przekroju „z doświadczenia” bez wykonania obliczeń. Najpierw należy ustalić długość obu żył, parametry stringu oraz miejsce prowadzenia przewodów. Następnie można policzyć spadek napięcia dla rozważanego przekroju i sprawdzić, czy zwiększenie go przynosi istotną korzyść. Przykładowo ten sam string może pracować poprawnie z przewodem 4 mm² przy niewielkiej odległości od falownika, podczas gdy przy znacznie dłuższej trasie korzystniejszy okaże się 6 mm². Przy kolejnych dziesiątkach metrów warto przeliczyć również następny dostępny przekrój. Nie oznacza to, że istnieje uniwersalna zasada „powyżej 50 m stosuj 10 mm²”. Długość trzeba zawsze analizować razem z prądem i napięciem konkretnego obwodu.
Sprawdź też, jaki przewód można podłączyć do falownika
To szczególnie istotne przy zwiększaniu przekroju. Falownik ma określony zakres dopuszczalnych średnic i przekrojów kabli DC. Przykładowo dla części trójfazowych falowników SMA producent podaje przewody od 2,5 do 6 mm² i określony zakres średnicy zewnętrznej. W urządzeniach o innej konstrukcji wartości mogą być inne. Fronius dla wybranych modeli Verto dopuszcza przy złączach MC4 przewody miedziane o przekroju 4–10 mm². Oznacza to, że nie wystarczy policzyć: „potrzebuję 10 mm²”. Trzeba jeszcze sprawdzić, czy taki przewód można prawidłowo zakończyć i podłączyć do konkretnego falownika oraz używanego systemu złączy.
Najczęstszy błąd: dobór kabla na podstawie mocy całej fotowoltaiki
Pytania w rodzaju „jaki kabel od paneli do falownika przy instalacji 10 kW?” są zrozumiałe, ale sama moc generatora nie daje jeszcze odpowiedzi. Dwa systemy o mocy 10 kWp mogą różnić się liczbą stringów, liczbą modułów w łańcuchu, prądem modułów, napięciem roboczym i odległością falownika od paneli. Dlatego przed wyborem przewodu potrzebne są przede wszystkim:
- prąd i napięcie analizowanego stringu,
- rzeczywista długość obu przewodów,
- sposób ich ułożenia,
- parametry oraz dopuszczalne przyłącza falownika.
Dopiero zestaw tych informacji pozwala ocenić właściwy przekrój.
Gdzie najlepiej umieścić falownik, żeby ograniczyć długość kabli DC?
Lokalizacja falownika wpływa bezpośrednio na długość przewodów po stronie paneli. Skrócenie trasy DC obniża jej rezystancję i ogranicza straty. Nie oznacza to jednak, że inwerter należy zawsze montować możliwie najbliżej modułów. Przy wyborze miejsca trzeba równocześnie uwzględnić wymagania producenta urządzenia, warunki otoczenia, dostęp serwisowy oraz trasę po stronie AC. Z punktu widzenia samego kabla panele–falownik zasada jest prosta: im krótsza droga przy zachowaniu prawidłowego montażu całego systemu, tym łatwiej ograniczyć straty bez zwiększania przekroju.
Kabel od paneli do falownika dobierz do całej trasy DC
Przy krótkim odcinku często wystarczy kabel solarny 4 mm². Wraz ze wzrostem długości coraz większego znaczenia nabiera rezystancja przewodu, dlatego warto przeliczyć wariant 6 mm², a przy wymagających trasach również większy przekrój.
Nie wyznaczaj jednak przekroju wyłącznie na podstawie liczby metrów. Długość, prąd stringu i napięcie trzeba rozpatrywać razem, a wynik dodatkowo zweryfikować pod kątem obciążalności przewodu i możliwości przyłączeniowych falownika. W Jelonek.store znajdziesz kable solarne do fotowoltaiki w przekrojach 4, 6 i 10 mm², co pozwala dobrać przewód do krótkich i bardziej rozbudowanych tras pomiędzy panelami PV a falownikiem.
