Mantenir els sistemes de panells solars segurs amb protecció contra llamps
L'ús de panells solars (PLTS) és cada cop més popular a causa de la seva capacitat per reduir els costos d'electricitat i donar suport a l'energia neta. Tanmateix, hi ha un factor de risc que sovint es passa per alt: els llamps. Els llamps no només són perillosos per als humans, sinó que també poden danyar els equips elèctrics, reduir el rendiment del sistema i fins i tot provocar incendis. Per tant, els sistemes de panells solars han d'estar equipats amb l'estratègia adequada de protecció contra llamps, no només "instal·lar un parallamps", sinó un sistema de protecció integral que inclogui distribució, connexió a terra i protecció contra sobretensions.
Per què els panells solars són vulnerables als llamps?
Els panells solars s'instal·len normalment en teulades o zones obertes, mirant cap al cel, amb marcs metàl·lics i cables llargs. Això els fa vulnerables a dos tipus de llamps:
1. Vaga directa
Un llamp cau directament sobre un edifici o sistema. L'energia és enorme i pot destruir mòduls, marcs, cables i fins i tot estructures de la teulada.
2. Inducció i vaga indirecta
Els llamps cauen a la zona circumdant i generen un camp electromagnètic que desencadena una sobretensió als cables de CC del panell, els cables de CA i les línies de dades de monitorització. Tot i que ningú es "crema", els components sensibles com ara inversors, optimitzadors, controladors de càrrega i dispositius de comunicació poden patir danys.
Tot i que la intensitat dels llamps directes és menys freqüent, l'impacte dels llamps indirectes és més freqüent i és la causa més comuna de danys als inversors i dispositius de protecció en sistemes d'energia solar.
Comprensió del concepte de protecció contra llamps: no només varetes
El terme "parallamps" sovint s'entén com una sola vareta metàl·lica a la part superior d'un edifici. Tanmateix, una protecció adequada consisteix en diversos elements que treballen conjuntament:
– Terminal aeri (vareta de cop / punta del receptor) per "esdevenir el punt preferit" de les vagues
– Conductor de baixada (cable conductor) per canalitzar el corrent de llamp a terra
– Connexió a terra / presa de terra (earthing) com a lloc per desfer-se de l'energia
– Unió (equalització de potencial) de manera que no hi hagi cap diferència de voltatge perillosa entre les peces metàl·liques.
– Dispositiu de protecció contra sobretensions/SPD per suportar sobretensions que danyen els dispositius electrònics
Si algun element no està dissenyat correctament, la protecció pot ser ineficaç. Per exemple, pot haver-hi un parallamps però la connexió a terra és deficient; com a resultat, el corrent del llamp "troba el seu camí" a través del cablejat elèctric o del sistema de panells solars de la casa.
El paper dels parallamps en els sistemes de panells solars
La instal·lació correcta dels parallamps té com a objectiu reduir la possibilitat que un impacte directe arribi a la zona del panell i als equips associats. El principi és simple: els llamps triaran el camí amb la impedància més baixa al terra. Els parallamps es col·loquen al punt més alt i es connecten a conductors adequats per dirigir l'energia a un sistema de posada a terra adequat.
En edificis amb panells solars, els parallamps actuen com un "paraigua" protector si la seva col·locació té en compte la zona de protecció. Això significa que els panells i el marc d'instal·lació es troben dins d'una zona relativament protegida dels impactes directes.
Tanmateix, és important recordar que els parallamps no protegeixen automàticament els dispositius electrònics de les sobretensions induïdes. Per tant, encara calen SPD i connexió adequats.
L'estratègia adequada de protecció contra llamps per a plantes d'energia solar
Els següents són components importants que s'han d'incloure en un sistema de protecció contra llamps per a panells solars:
1. Connexió a terra fiable i mesurable
La connexió a terra és la base principal. Sense una connexió a terra adequada, els parallamps i els SPD no funcionaran de manera òptima. A la pràctica, la qualitat de la connexió a terra s'avalua per la resistència del sòl. Un valor "bo" depèn de l'estàndard utilitzat, però generalment, com més baix sigui, millor. Per a llocs amb sòl rocós o sec, sovint es requereix més d'una vareta de connexió a terra o un sistema de connexió a terra de xarxa.
Igualment important: cal mantenir la connexió a terra. La corrosió a les connexions, els canvis en la humitat del sòl o la construcció al voltant de la casa poden afectar la resistència.
2. Enllaç i igualització de potencial
Idealment, el marc del panell, els rails de muntatge, l'estructura metàl·lica del sostre, les canonades metàl·liques i la presa de terra elèctrica principal haurien d'estar units per un sol enllaç. Això garanteix que, en cas de llamp o sobretensió, no hi hagi cap diferència de potencial significativa entre les parts metàl·liques que pugui desencadenar una flamejada o danyar els cables.
Una bona unió també redueix el risc de descàrrega elèctrica si algú toca una peça metàl·lica durant una fallada.
3. SPD per al costat de CC i CA
Els SPD són "escuts" per a l'electrònica. A les plantes d'energia solar, els SPD generalment s'instal·len a:
– Costat de CC (entre el panell i l'inversor/controlador de càrrega)
Protegeix l'inversor de sobretensions provinents del conjunt de panells.
– Costat de corrent altern (sortida de l'inversor al quadre de distribució de la llar)
Protegeix l'inversor i la instal·lació domèstica de sobretensions a la xarxa de CA.
– Línies de dades/comunicació (LAN/RS485/monitorització) si n'hi ha
Perquè les sobretensions també poden entrar a través dels cables de comunicació.
La selecció de l'SPD s'ha de basar en la tensió del sistema (per exemple, 600V/1000V CC per a certes cadenes), la capacitat de sobrecorrent i la classificació de protecció (sovint anomenada Tipus 1/Tipus 2). En llocs amb un alt risc de caigudes de llamps o edificis que utilitzen sistemes externs de protecció contra llamps, la selecció del tipus d'SPD esdevé encara més important.
4. Disposició de cables que redueix la inducció
Els cables llargs que formen bucles grans tenen més probabilitats de "captar" la inducció del llamp. Per tant:
– Intenteu mantenir els cables de CC (+) i (-) a prop (instal·lats un al costat de l'altre) per reduir l'àrea del bucle.
– Eviteu crear enrotllaments excessius de cable.
– Feu servir un cable curt i net des del sostre fins a l'inversor.
– Si és possible, separeu els cables d'alimentació i de dades i considereu la possibilitat d'utilitzar un conducte metàl·lic correctament connectat.
Aquests senzills passos poden reduir les sobretensions d'inducció que entren a l'inversor.
5. Normes de protecció mecànica i instal·lació
Les caixes de connexions, els connectors MC4, l'aïllament dels cables i les terminacions adequades també afecten la seguretat. Les connexions soltes o els cables desgastats poden agreujar els efectes de sobretensió i causar punts calents o espurnes.
Assegureu-vos que la instal·lació compleixi amb les normes elèctriques aplicables i que la duu a terme un tècnic competent. La protecció contra llamps no és una zona segura per a "assaig i error", ja que fins i tot petits errors poden tenir conseqüències importants.
Senyals que un sistema requereix una avaluació de protecció contra llamps
Hauries de considerar una auditoria de protecció contra llamps si:
– L'inversor sovint falla després d'una tempesta
– L'SPD sovint es trenca o l'indicador SPD mostra "error"
– Hi va haver una fallada en el dispositiu de monitorització i, de sobte,
– Ha caigut un llamp a prop de la casa (visible per un so fort o traces properes)
– No s'ha mesurat mai la connexió a terra des de la instal·lació
Les auditories solen incloure la comprovació de les connexions d'unió, la mesura de la resistència de la connexió a terra, la verificació dels camins dels cables i l'avaluació de la col·locació dels SPD i els parallamps.
Manteniment regular: la clau de la longevitat del sistema
La protecció contra llamps no és una instal·lació que es faci una sola vegada. Feu un manteniment regular, per exemple, cada 6 o 12 mesos o després d'una tempesta important:
– Comprovar l'estat físic del parallamps i del seu conductor (no trencat/corroït)
– Comproveu les pinces i les connexions de terra
– Comproveu l'indicador SPD (molts SPD tenen una finestra indicadora verda/vermella)
– Assegureu-vos que no hi hagi cables exposats, connectors solts o cablejats alterats a causa de reformes.
Si l'SPD ha resistit prèviament una gran sobretensió, el seu rendiment es pot degradar. Substituir l'SPD segons les recomanacions del fabricant és una bona pràctica.
Conclusió
Mantenir un sistema de panells solars segur dels llamps requereix un enfocament integral. Els parallamps són essencials per reduir el risc de caiguda directa, però no són suficients per si sols. Per a una protecció eficaç, cal una bona connexió a terra, una connexió adequada, una instal·lació de SPD tant al costat de CC com al de CA i una disposició adequada dels cables per suprimir la inducció. Amb un disseny i manteniment adequats, un sistema solar fotovoltaic pot funcionar de manera estable, segura i tenir una llarga vida útil, fins i tot en zones amb una alta intensitat de llamps.
Si esteu planejant una instal·lació de panells solars o voleu millorar la seguretat d'un sistema existent, considereu la possibilitat de consultar amb un instal·lador certificat per assegurar-vos que la protecció contra llamps estigui dissenyada per satisfer les condicions de l'edifici i els riscos locals. D'aquesta manera, la vostra inversió solar està protegida i continua generant electricitat de manera fiable durant tot l'any.
