Fotowoltaika a zbyt wysokie napięcie w sieci - co zrobić?

Zanim zamontujesz panele

Ponieważ panele fotowoltaiczne są coraz popularniejsze w Polsce, coraz częściej problemem staje się zbyt wysokie napięcie w sieci. Jeżeli przekroczy ono maksymalne napięcie falownika, to fotowoltaika się wyłącza, co powoduje straty energetyczne i dodatkowe komplikacje. Najlepiej zdobyć podstawowe informacje o tym co zrobić, gdy napięcie w sieci jest za wysokie, jeszcze zanim zamontujemy instalację.

Sieć publiczna i kłopoty z napięciem

W ramach polityki wspierającej OZE w Polsce coraz większa ilość gospodarstw przechodzi na prąd z fotowoltaiki. Jednocześnie większość to instalacje on grid, czyli połączone z siecią publiczną. Jednak wzrost zainteresowania energią z OZE był większy niż przewidziano. W ciągu ostatnich kilku lat łączna moc instalacji domowych i firmowych przekroczyła wartości przewidywane dopiero na 2030 rok. Jednocześnie ponad 50% infrastruktury używanej do przesyłania prądu jest starsza niż 25 lat i nie przystosowana do fotowoltaiki. Jaki to ma wpływ na funkcjonowanie infrastruktury? Dlaczego fotowoltaika podnosi napięcie w sieci?

Musimy zacząć od ustalenia jakie może być maksymalne napięcie w sieci. Domyślnie wynosi ono około 230 V, jednak nie da się utrzymać stałego napięcia przez cały czas. Dopuszczalna wartość waha się między 207 a 253V. W przypadku sieci publicznej – nawet bez podłączonych solarów – musi ono być bliżej wyższych wartości, żeby prąd został dostarczony przy minimalnych stratach, również do odbiorców znajdujących się z dala od transformatora. Można przyjąć, że najczęściej wynosi około 250V. Dotyczy to napięcia na jednej fazie – zarówno w instalacjach jedno- jak i trójfazowych. Co znaczy, że na jednej fazie w instalacji trójfazowej można mieć do 250V. W praktyce zaleca się trochę niższe napięcie, bo łatwo można je przekroczyć. 230 na fazę powinno być wystarczające.

Skąd się wziął problem z napięciem? Instalacje wytwarzają najwięcej prądu w godzinach największej aktywności słonecznej. Jeżeli są podłączone do sieci, to każdą nadmiarową energię (nie wykorzystaną na bieżąco) przesyłają dalej. Z wielu domowych instalacji energia płynie do sieci w podobnych godzinach, kiedy panele przerabiają najwięcej promieni słonecznych, a w domu prawie nic się nie dzieje. Żeby wysłać dużo prądu do sieci muszą zwiększyć napięcie, co wpływa na uszkodzenia.

Dlaczego fotowoltaika się wyłącza?

Istnieje wiele nieprzyjemnych konsekwencji znacznego przekroczenia napięcia 250V w sieci. Przede wszystkim następuje wyłączanie falownika, który ma wbudowane zabezpieczenia dotyczące limitów napięcia. Mówiąc bardziej precyzyjnie: maksymalne napięcie falownika to 253V, z dopuszczalnymi krótkotrwałymi przekroczeniami tej granicy.

Po drugie zbyt wysokie napięcie w sieci – nawet jeżeli falownik nie zareaguje, może skracać żywotność urządzeń elektrycznych. W szczególności zagrożona jest elektronika. Mogą też wzrosnąć rachunki za prąd. Poza tym, kiedy fotowoltaika się wyłącza tracimy również cenną energię, nagromadzoną i przerobioną przez panele fotowoltaiczne.

Na szczęście, jeżeli nie macie jeszcze zamontowanej instalacji, możecie dużo zmienić, dostosowując jej moc i ustawienie do lokalnych warunków. Obniżenie napięcia da się przeprowadzić również już po zainstalowaniu instalacji, ale wymaga dodatkowych zabiegów, a czasem wydatków. O możliwych rozwiązaniach w obu przypadkach piszemy dalej.

Jak ograniczyć zbyt wysokie napięcie w sieci?

Kiedy dopiero planujesz założenie paneli

Jeżeli chcemy uniknąć problemu z napięciem, wyłączania falownika, niszczenia sprzętu i elementów instalacji oraz przerw w dostawie prądu, to powinniśmy sprawdzić jaka może być maksymalna moc instalacji w naszym budynku. W tym celu, jeszcze przed wyborem instalacji trzeba dokonać pomiaru impedancji pętli zwarcia po stronie instalacji i sieci elektroenergetycznej. Impedancja to złożony parametr, określający opór w obwodzie prądu przemiennego. Nie musimy tutaj wnikać w szczegóły techniczne, bo tych pomiarów powinien dokonać elektryk z uprawnieniami. Nie jest to jednak rutynowe działanie, dlatego dobrze jest zacząć od niego nasze przygotowania do założenia instalacji. Na podstawie wartości impedancji w miejscu przyłączenia instalacji można ustalić maksymalną dopuszczalną moc domowej mikroelektrowni. Kupując odpowiednią ilość paneli fotowoltaicznych, o odpowiedniej mocy na wstępie unikniemy problemu z napięciem w sieci.

Ciekawym sposobem na zbyt wysokie napięcie w sieci jest też ustawienie paneli na wschód lub na zachód. Kiedy moduły są skierowane na południe, to produkują maksymalną możliwą ilość prądu. Jeżeli nie zostanie on zgromadzony lub wykorzystany lokalnie, to może się pojawić za duże napięcie w sieci. Ustawienie na wschód lub na zachód sprawia, że peak promieniowania nie jest tak gwałtowny jak przy azymucie południowym. Co za tym idzie, nie ma skaczącej nadprodukcji prądu w okolicach południa, kiedy większość mieszkańców jest poza domem. Nie musimy się obawiać, że nadmierne napięcie doprowadzi do wyłączenia instalacji fotowoltaicznej. Sprawdź także ten artykuł: Cena paneli fotowoltaicznych 2023 - ile kosztuje cała instalacja fotowoltaiczna?

Istniejąca fotowoltaika się wyłącza – co zrobić?

Większy problem pojawia się kiedy wyłączenie instalacji fotowoltaicznej nastąpi już po jej zamontowaniu. Jeżeli przyczyną okaże się za duże napięcie w sieci, które zbyt często przekracza 250V, to musimy najpierw zmniejszyć moc instalacji.

Po pierwsze trzeba to zgłosić do zakładu energetycznego. Głównie dlatego, że wina może leżeć po ich stronie (zbyt duże zwiększenie napięcia przesyłanej energii), ale muszą też wiedzieć, że taki problem występuje i powinni go zbadać, a następnie rozwiązać. Jeżeli jest to problem na poziomie lokalnej sieci, występujący w innych gospodarstwach, to najlepiej zgłosić go grupowo.

Jak skutecznie obniżyć napięcie w sieci? Jednym ze sposobów, który możemy zastosować we własnym zakresie jest zwiększenie autokonsumpcji.

Po początkowym boomie na instalacje PV państwo włączyło do programów dofinansowanie do magazynów energii. Magazyn pozwala zebrać część wytworzonej w ciągu dnia energii i wykorzystać ją w bardziej dogodnej chwili. Dzięki temu unikamy wyłączania instalacji fotowoltaicznej, bo możemy ominąć procedurę przesyłania dużych porcji energii do sieci publicznej.

Zwykle fotowoltaika się wyłącza w instalacjach on grid. Instalacje hybrydowe i off grid są nastawione na przekierowanie nadmiernego prądu do urządzeń magazynujących lub wykorzystania bezpośredniego.