Fotowoltaika. Projektowanie i instalacja dla bystrzaków

Spis treści książki

O autorze 15

Podziękowania 17

Wprowadzenie 19

• O książce 19
• Konwencje zastosowane w książce 20
• Czego nie czytać 21
• Naiwne założenia 21
• Jak podzielona jest ta książka 21
• Część I: Niech stanie się światłość, czyli wstępne rozjaśnienie tematu systemów PV 21
• Część II: Szczegóły kompletnego systemu fotowoltaicznego 22
• Część III: Dobór wielkości systemu PV 22
• Część IV: Instalowanie systemu PV 22
• Część V: Dekalogi 22
• Ikony wykorzystane w książce 23
• Co dalej? 23

CZĘŚĆ I: NIECH STANIE SIĘ ŚWIATŁOŚĆ, CZYLI WSTĘPNE WYJAŚNIENIE TEMATU SYSTEMÓW PV 25

Rozdział 1: Fotowoltaiczna rewolucja 27

• Krótko o przeszłości, teraźniejszości i przyszłości instalacji PV 27
• Typowe zastosowania fotowoltaiki 28
• Zalety i wady fotowoltaiki 28
• Przyszłość fotowoltaiki 29
• Komponenty systemów PV 29
• Elektryczne ABC 30
• ABC zasobów energii słonecznej 31
• Analiza miejsca montażu modułów 31
• Bardziej szczegółowo o komponentach systemów PV 32
• Moduły PV 32
• Akumulatory 32
• Regulatory ładowania 33
• Inwertery (falowniki) 33
• Przewody i urządzenia zabezpieczające 33
• Dobór wielkości systemu PV 34
• Systemy on-grid 34
• Systemy akumulatorowe 34
• Przewody i zabezpieczenia 35
• Uruchomienie systemu PV 35
• Pozwolenia 35
• Bezpieczeństwo 35
• Montaż elementów mechanicznych 36
• Montaż elementów elektrycznych 36
• Pierwsze uruchomienie, przegląd systemu i jego konserwacja 37
• Wstępne wskazówki dotyczące wymogów elektrycznych 38

Rozdział 2: Przegląd komponentów systemu PV oraz rodzajów systemów 39

• Komponenty systemów PV 40
• Moduły PV i konstrukcje nośne 40
• Zespół akumulatorów 41
• Regulator ładowania 42
• Inwerter (falownik) 42
• Odbiorniki 43
• Rozdzielnice napięcia 44
• Rozłączniki i zabezpieczenia nadprądowe 45
• Podłączenie do sieci elektrycznej 45
• Rodzaje systemów PV 47
• Systemy zależne od sieci 47
• Systemy akumulatorowe 49
• Dobór właściwego systemu w zależności od sytuacji 51
• Klient jest podłączony do sieci 51
• Klient nie jest podłączony do sieci 52

Rozdział 3: Podstawy elektryczności 55

• O tym, co płynie, czyli o prądzie 56
• Ampery 56
• Różnica między prądem stałym a prądem zmiennym 56
• Pomiar prądu miernikiem 57
• Niech siła elektromotoryczna będzie z Tobą: napięcie 60
• O koncepcji napięcia 61
• Napięcie znamionowe a napięcie robocze 61
• Pomiar napięcia 62
• Wszelki opór jest daremny, czyli o rezystancji 64
• Omy 64
• Pomiar rezystancji 65
• Zależność między prądem, napięciem i rezystancją, czyli prawo Ohma 67
• Moc kontra energia 67
• Na czym polega różnica między mocą a energią 67
• Zależność między mocą, prądem, napięciem i rezystancją, czyli wzór na moc 68
• Obliczanie energii w watogodzinach 70
• Amperogodziny, bliskie koleżanki watogodzin 71
• Zależność między prądem, napięciem, rezystancją, mocą i energią 71
• Elektryczność od innej strony: konfiguracje obwodów 72
• Połączenie szeregowe 73
• Połączenie równoległe 74
• Połączenie szeregowo-równoległe 75

Rozdział 4: Zasoby energii słonecznej 77

• Wysoka (lub niska) energia: promieniowanie słoneczne 78
• Różnica między promieniowaniem bezpośrednim a rozproszonym 78
• Determinowanie intensywności promieniowania słonecznego: irradiancja 79
• Obliczanie energii promieniowania: napromieniowanie 82
• Chwytaj dzień: godziny szczytowego nasłonecznienia 84
• Prześledzenie wpływu ścieżki słońca na nasłonecznienie 87
• Wpływ pór roku 88
• Wyjaśnienie wpływu położenia Słońca względem Twojej lokalizacji: wysokość i azymut 90
• Odmierzanie czasu słonecznego 91
• Interpretacja wykresów solarnych 92
• Otwieramy się na okno słoneczne 93
• Pozycjonowanie modułów fotowoltaicznych w celu maksymalizacji produkcji energii 94
• Kąt nachylenia 94
• Zorientowanie modułów względem północy właściwej 97

Rozdział 5: Wybór właściwego miejsca montażu 99

• Przygotowanie do oględzin miejsca montażu 100
• Zarezerwowanie odpowiedniej ilości czasu 100
• Stworzenie standardowego formularza oględzin 101
• Torba z ekwipunkiem na oględziny 102
• Obraz jest wart tysiąca słów: dokumentacja oględzin za pomocą fotografii 103
• Zbieranie podstawowych informacji podczas oględzin miejsca montażu 104
• Ogólne informacje o miejscu montażu 104
• Informacje strukturalne i mechaniczne 105
• Informacje elektryczne 107
• Informacje w stopniach 109
• Deklinacja magnetyczna 109
• Ustalanie kąta nachylenia i kąta azymutalnego modułów 111
• Przegląd narzędzi do analizy zacienienia 113
• Interpretacja danych i zebranie wszystkiego w całość 116
• Analiza raportów z narzędzia do analizy zacienienia 116
• Uwzględnienie mnożnika całkowitych zasobów energii słonecznej 117
• Wykorzystywanie innych zebranych informacji w planowaniu systemu i jego instalacji 118

CZĘŚĆ II: SZCZEGÓŁY KOMPLETNEGO SYSTEMU FOTOWOLTAICZNEGO 121

Rozdział 6: Moduły fotowoltaiczne: od piasku do elektryczności 123

• Tworzenie elektryczności solarnej: wszystko zaczyna się od ogniwa 124
• Ogniwo: budowa i proces produkcji 124
• Budowa ogniwa a efekt fotowoltaiczny 125
• Przegląd popularnych rodzajów modułów PV 126
• Moduły z krystalicznego krzemu 127
• Moduły cienkowarstwowe 129
• Parametry elektryczne modułów fotowoltaicznych 131
• Parametry prądowe 131
• Parametry napięciowe 133
• Punkt mocy maksymalnej 134
• Współczynnik napięcia i temperatury 135
• Tolerancja mocy 135
• Bezpiecznik połączenia szeregowego 136
• Przyglądamy się warunkom testowania modułów 136
• Standardowe warunki testowania 136
• Wpływ otoczenia na uzyskiwane parametry 137
• Relacja prądu i napięcia na wykresie IV 139
• Wykres IV dla różnych temperatur 140
• Wykres IV dla różnych irradiancji 141

Rozdział 7: Akumulatory od podstaw 143

• Budowa i zasada działania akumulatora 144
• Jak zbudować baterię: od ogniwa do zespołu akumulatorów 144
• W jaki sposób akumulator się ładuje i rozładowywuje 146
• Porównanie różnych rodzajów akumulatorów 148
• Akumulatory kwasowo-ołowiowe 149
• Akumulatory wapniowo-ołowiowe 151
• Akumulatory niklowo-kadmowe (NiCd) 152
• Pojemność akumulatora 152
• Współczynnik C jako miara pojemności 153
• Czynniki wpływające na pojemność 154
• Wybór akumulatorów 156
• Ustalanie rodzaju potrzebnych akumulatorów 156
• Ustalanie wielkości zespołu akumulatorów 157

Rozdział 8: Okiełznać napięcie i prąd: regulatory ładowania 161

• Podstawowe informacje o regulatorach 162
• Fazy pracy regulatora ładowania 162
• Przegląd dodatkowych funkcji oferowanych przez niektóre regulatory 165
• Technologia śledzenia punktu mocy maksymalnej (MPPT) 166
• Zasada działania 167
• Zalety i wady regulatorów MPPT 168
• Technologia modulowania szerokości impulsu 168
• Zasada działania 169
• Zalety i wady regulatorów PWM 169
• Wybór regulatora ładowania 170

Rozdział 9: Inwertery: AC (z) DC 171

• Inwertery zależne od sieci 172
• Zasada działania 172
• Standardowe funkcje 173
• Moc 175
• Istotność transformatorów 176
• Przegląd inwerterów akumulatorowych 177
• Zasada działania inwertera współpracującego z siecią 178
• Działanie inwertera wyspowego 179
• Standardowe funkcje wszystkich inwerterów współpracujących z akumulatorami 180
• Moc 181
• Technologia niskiej częstotliwości transformatora 181
• Wybór inwertera 181
• Inwertery zależne od sieci 181
• Inwertery współpracujące z akumulatorami 183

Rozdział 10: Bezpieczeństwo: okablowanie i komponenty zabezpieczające 185

• Rodzaje obwodów w systemie PV 186
• Przegląd rodzajów przewodów 187
• Przewody między modułami 188
• Przewód (kabel) solarny 189
• Przewody do stosowania w budynkach 189
• Okablowanie akumulatorów 190
• Uziemienie 190
• Rodzaje rur na okablowanie 191
• Rury metaliczne 192
• Rury niemetaliczne 192
• Rozłączniki 193
• Zabezpieczenia nadprądowe 194
• Wyłączniki nadprądowe 194
• Bezpieczniki 195
• Zabezpieczenie przed zwarciem doziemnym 196
• Podstawowe oznaczenia fotowoltaiki 197

CZĘŚĆ III: DOBÓR WIELKOŚCI SYSTEMU PV 199

Rozdział 11: Dobór wielkości systemu zależnego od sieci 201

• Kwestie zasadnicze: budżet i dostępne miejsce na moduły 202
• Szacowanie rocznej produkcji energii 203
• Dobór mocy modułów do zapotrzebowania klienta na energię elektryczną 204
• Ustalenie rocznego zużycia energii 205
• Przegląd dostępnych umów z dostawcą 205
• Ustalenie potrzebnej mocy modułów na podstawie zużycia energii i dostępnych opcji umowy z siecią 206
• Przygotowania do dopasowania inwertera do modułów 207
• Dobieranie mocy inwertera do modułów 208
• Ustalenie poziomów napięć zespołu modułów i inwertera 210
• Ustalenie napięcia AC 211
• Ustalenie okna napięć DC inwertera 211
• Obliczanie maksymalnego napięcia DC na modułach 212
• Obliczanie minimalnego napięcia DC na modułach 218
• Zbieramy wszystko w całość: podsumowanie informacji mocowych i napięciowych 223
• Ostatnia kwestia: maksymalny prąd wejściowy inwertera 224

Rozdział 12: Dobór wielkości systemu akumulatorowego 225

• Zużycie: przegląd odbiorników w systemie akumulatorowym 226
• Szacowanie zapotrzebowania odbiorników, które muszą być obsłużone przez akumulatory 227
• Obliczanie zapotrzebowania na energię podczas zaniku napięcia w sieci w systemach z nią współpracujących 229
• Obliczanie średniego dziennego zużycia energii w systemach wyspowych 229
• Dobór pojemności zespołu akumulatorów 231
• Sprawność inwertera 232
• Dni autonomii 232
• Temperatura robocza akumulatorów 233
• Głębokość rozładowania 233
• Napięcia nominalne 234
• Ustalenie wymaganej pojemności akumulatorów 235
• Łączenie akumulatorów w zespole 236
• Dobieranie mocy zespołu modułów 238
• Dobieranie mocy modułów w systemie współpracującym z siecią 238
• Dobór mocy modułów w systemie wyspowym 238
• Dobór regulatora ładowania 241
• Parametry napięciowe 242
• Parametry mocowe lub prądowe 243
• Zanim podążymy dalej: porównanie mocy zespołu modułów z pojemnością akumulatorów 244
• Dobieranie inwertera 245
• Napięcie wyjściowe 245
• Obliczanie poboru mocy 246
• Tylko mi się nie rozładuj 246
• Rzut oka na skokowy pobór prądu 247
• Ocena mocy wyjściowej inwertera i modułów 247
• Agregat prądotwórczy 248
• Parametry agregatów 248
• Moc agregatu 249

Rozdział 13: Dobór przewodów, rur i komponentów zabezpieczających 251

• ABC doboru grubości przewodów 252
• Ustalanie prądu maksymalnego i ciągłego w obwodach systemu PV 253
• Obliczanie maksymalnego prądu w obwodach niefotowoltaicznych 254
• Uwzględnienie warunków użytkowania za pomocą kilku poręcznych tabel 255
• Zbieramy wszystkie informacje i ustalamy grubość przewodów 258
• Uwzględnianie spadków napięcia po dobraniu grubości przewodów 260
• Dobór rur 265
• Dobór zabezpieczeń nadprądowych i rozłączników 266
• Zacznijmy od podstaw 266
• Umiejscowienie zabezpieczeń w obwodach PV 267
• Zabezpieczenia obwodów inwertera 268

CZĘŚĆ IV: INSTALOWANIE SYSTEMU PV 269

Rozdział 14: Bezpieczeństwo w pracy z systemem PV 271

• Ogólne bezpieczeństwo na placach budowy 272
• Identyfikowanie przeszkód w miejscu pracy i niezwłoczne zakładanie sprzętu ochronnego 272
• Bezpieczna praca w pojedynkę i z innymi 273
• Wskazówki dotyczące bezpieczeństwa z narzędziami 274
• Ograniczenie ekspozycji na skrajne warunki 274
• Apteczka w miejscu pracy 275
• Bezpieczeństwo na drabinie 275
• Wybór drabin do swojego zestawu 275
• Właściwe ustawienie drabiny 277
• Kwestia bezpieczeństwa na dachu 278
• Zabezpieczenie przed upadkiem z wysokości 279
• Przechowywanie narzędzi 280
• Zachowanie bezpiecznych przejść 280
• O bezpieczeństwie elektrycznym 281
• Ogólne ryzyko porażeń 281
• Praca z obwodami 282
• Bezpieczeństwo w pracy z akumulatorami 285

Rozdział 15: Montaż elementów mechanicznych 287

• Przegląd metod montażu modułów PV 288
• Montaż na dachu 289
• Montaż naziemny 293
• Montaż na słupku 295
• Montaż zintegrowany z budynkiem 297
• Rozważenie obciążenia w przypadku montażu na dachu 298
• Wymogi budowlane 298
• Uwzględnienie dodatkowych obciążeń stałych 299
• Obciążenia zmienne 301
• Właściwe przytwierdzenie zespołu modułów do dachu 302
• Przytwierdzanie wkrętami z łbem sześciokątnym 302
• Uszczelnianie otworów w dachu 304
• Fundamenty w montażu na ziemi i na słupku 306

Rozdział 16: Integracja elementów elektrycznych 309

• Umiejscowienie poszczególnych komponentów 310
• Wymogi producentów odnośnie do rozlokowania komponentów 310
• Lokalizacja urządzeń rozłączających 311
• Skrzynki przyłączeniowe i przewody 313
• Praca z przewodami 313
• Zielono mi (i czerwono, i biało): kod kolorystyczny 313
• Układanie przewodów wychodzących z modułów 315
• Zabezpieczenie przewodów rurami 316
• Nawiązujemy łączność z ziemią: uziemienie 317
• Uziemienie sprzętu 317
• Uziemienie systemu 320
• Podłączenie do sieci 323
• Ustalenie wymagań dostawcy prądu 323

Rozdział 17: Pierwsze uruchomienie, przegląd i konserwacja systemu PV 329

• Lista rzeczy do dwukrotnego sprawdzenia: przygotowanie do pierwszego uruchomienia 330
• Elementy mechaniczne? Sprawdzone! 330
• Elementy elektryczne? Sprawdzone! 331
• Ceremonię czas zacząć: proces pierwszego uruchomienia 335
• Przede wszystkim bezpieczeństwo 335
• Zbieranie potrzebnego sprzętu 336
• Pierwsze uruchomienie w zależności od rodzaju systemu 337
• Sprawdzenie działania systemu 341
• Konserwacja systemu 342
• Konserwacja elementów mechanicznych 343
• Konserwacja elementów elektrycznych 343
• Wyższy poziom konserwacji: dbanie o akumulatory 344

CZĘŚĆ V: DEKALOGI 347

Rozdział 18: Dziesięć sposobów na uniknięcie problemów z przepisami 349

• Zapewnienie odpowiedniego dostępu roboczego 350
• Zapewnienie odpowiedniej konstrukcji wsporczej 350
• Ochrona budynku przed przenikaniem wody 351
• Dbałość o odpowiednie parametry wszystkich przewodów 351
• Zabezpieczenie przewodów przy modułach 352
• Wybór właściwej rury 353
• Lokalizacja rozłączników 353
• Uziemienie sprzętów 353
• Uziemienie systemu 354
• Odpowiednie oznakowanie systemu 354

Rozdział 19: Dziesięć sposobów na maksymalizację produkcji energii przez systemy Twoich klientów 355

• Wybierz właściwe miejsce 356
• Dobrze zorientuj moduły 356
• Dobrze skonfiguruj moduły 356
• Zmieść się w oknie napięcia AC 357
• Wybierz właściwy inwerter 357
• Dobierz odpowiednią grubość przewodów 358
• Dbaj o niską temperaturę komponentów 358
• Doradź klientowi, by monitorował swój system 359
• Regularnie oczyszczaj moduły 359
• Dokonuj corocznej inspekcji modułów 360

pokaż cały spis treści

ukryj recenzje