Bezpośrednie i pośrednie skutki wyładowań piorunowych na instalacje fotowoltaiczne

Lato to w polskim klimacie czas upałów i burz. Intensywne opady deszczu, którym towarzyszą wyładowania elektryczne w atmosferze, mogą mieć bardzo negatywny wpływ na działanie instalacji fotowoltaicznych.

Wyładowania piorunowe – charakterystyka i wpływ na instalacje fotowoltaiczne

Burzom towarzyszą pioruny, czyli bardzo silne wyładowania elektrostatyczne w atmosferze. Powstają one na skutek zderzenia dwóch prądów powietrza wewnątrz chmury, przez co tworzą się w niej obszary naładowane dodatnio i ujemnie. Właśnie ta różnica potencjałów, jeśli jest bardzo duża, wywołuje tak gwałtowne wyładowania atmosferyczne. Nie zawsze pioruny docierają do ziemi, czasem wyładowania piorunowe zamykają się w obrębie chmury. Jeśli jednak wyładowania występują między chmurą a ziemią, wówczas do ziemi dociera nawet kilkanaście przepływów energii.

Uderzenie pioruna niesie za sobą trudne do przewidzenia szkody. Jego skutkiem może być pożar, śmiertelne zagrożenie dla ludzi i zwierząt, a także uszkodzenie instalacji elektrycznych oraz spowodowanie niebezpiecznych przepięć. Wśród instalacji elektrycznych szczególnie narażone są instalacje fotowoltaiczne, ze względu na ich zewnętrzne położenie, a także budowę. Moduły fotowoltaiczne, a także falowniki zawierają w sobie wiele elementów elektronicznych mocno podatnych na przepięcia.

Bezpośrednie skutki wyładowań piorunowych

Bezpośrednie uderzenie pioruna w instalację fotowoltaiczną niesie za sobą olbrzymie straty. Ogromna energia, którą wywołuje piorun, stanowi zagrożenie dla wszystkich jej elementów. Z tego właśnie względu normy dotyczące fotowoltaiki zalecają, by, zwłaszcza przy większych instalacjach fotowoltaicznych, stosować ochronę w postaci instalacji odgromowych. W różnych krajach ochrona fotowoltaiki przed skutkami wyładowań piorunowych jest inna. Przykładowo w Niemczech, budowa instalacji odgromowej, a także montaż ograniczników przepięć, są obligatoryjne, jeśli chcemy ubezpieczyć instalację fotowoltaiczną.

Małe instalacje fotowoltaiczne, montowane na dachach, są w dużo mniejszym stopniu narażone na bezpośrednie uderzenie pioruna. Ważne jednak, by w ich przypadku zainstalować odpowiednie ograniczniki przepięć, dzięki którym ochronimy moduły fotowoltaiczne oraz falowniki przed uszkodzeniem. Biorąc pod uwagę możliwość bezpośredniego trafienia pioruna także w mniejsze instalacje, należy stosować ograniczniki przepięć AC.

Pośrednie skutki wyładowań piorunowych

Pośrednie uderzenie pioruna jest znacznie częstsze niż bezpośrednie. Jak dowodzą badania, siła oddziaływania uderzenia pioruna na terenie niezabudowanym ma zasięg nawet do 1,5 km.

Jednym z pośrednich skutków uderzenia pioruna jest sprzężenie galwaniczne, czyli sytuacja, kiedy prąd elektryczny dostanie się bezpośrednio do instalacji elektrycznej. Skutkiem tego może być uszkodzenie urządzeń podłączonych do gniazdek elektrycznych. Kolejnym skutkiem pośredniego wyładowania piorunowego może być sprzężenie indukcyjne, które następuje przez wzrost pola magnetycznego oraz sprzężenie pojemnościowe. Aby uniknąć pośrednich skutków wyładowań piorunowych, należy budować instalację fotowoltaiczną wraz z ogranicznikami przepięć zgodnymi z normami SPD (Surge Protection Device), ogólną normą PN-EN 61643-11 oraz normą dotyczącą bezpośrednio ograniczników przepięć dla fotowoltaiki, czyli PN-EN 50539-11. Te zabezpieczenia będą stanowić skuteczną ochronę instalacji nawet przez kilka lat.

Dodaj komentarz