Wybór tego, jaki kabel do fotowoltaiki zastosować, wpływa nie tylko na sprawność instalacji, lecz także na jej bezpieczeństwo i trwałość. Innego przewodu potrzebują moduły po stronie DC, a innego falownik po stronie AC, dlatego sama moc paneli nie wystarczy do podjęcia decyzji. Pokażę, jakie przewody stosuje się najczęściej, jak dobrać przekrój, ograniczyć straty i uniknąć błędów podczas montażu.
Najważniejsze zasady doboru przewodów PV w kilku punktach
- Po stronie DC stosuje się specjalny przewód solarny, najczęściej H1Z2Z2-K.
- 4 mm² sprawdza się zwykle na krótkich trasach, a 6 mm² daje większy zapas przy dłuższym przebiegu.
- Przekrój dobiera się według prądu, długości całej pętli, napięcia i sposobu ułożenia.
- Po stronie AC najczęściej wykorzystuje się YDY wewnątrz budynku oraz YKY lub NYY na zewnątrz i w ziemi.
- Nie wolno zastępować kabla PV zwykłym przewodem instalacyjnym odpornym wyłącznie na napięcie 230 V.
[search_image] kabel solarny H1Z2Z2-K instalacja fotowoltaiczna na dachu
Najpierw rozdziel przewody DC i AC
W instalacji fotowoltaicznej występują dwa podstawowe obwody. Strona DC łączy moduły z falownikiem i pracuje przy napięciu stałym, często sięgającym kilkuset woltów. Strona AC zaczyna się za falownikiem i prowadzi energię do rozdzielnicy budynku lub sieci.
To rozróżnienie ma praktyczne znaczenie. Przewód biegnący od paneli po dachu musi znosić promieniowanie UV, wilgoć, duże wahania temperatury i wysokie napięcie DC. Kabel między falownikiem a rozdzielnicą dobiera się natomiast głównie do mocy urządzenia, liczby faz, długości trasy i zabezpieczenia nadprądowego.
Ja zaczynam dobór właśnie od narysowania całej trasy. Sprawdzam, gdzie biegnie para przewodów od każdego stringu, gdzie stoi falownik i jak daleko znajduje się rozdzielnica. Dwa systemy o mocy 6 kWp mogą potrzebować innych kabli, jeśli jeden ma falownik na poddaszu, a drugi w garażu oddalonym o 30 metrów.
Jaki przewód stosuje się między panelami a falownikiem
Po stronie DC standardowym wyborem jest jednożyłowy kabel solarny H1Z2Z2-K, spotykany także pod starszym oznaczeniem PV1-F. Taki przewód ma elastyczną miedzianą żyłę, podwójną izolację i odporność na warunki, z którymi zwykły kabel instalacyjny szybko by sobie nie poradził.
Przy zakupie sprawdzam przede wszystkim zgodność z PN-EN 50618, napięcie znamionowe konkretnego modelu, odporność na UV i temperaturę oraz przekrój żyły. W wielu produktach spotyka się napięcie 1,5 kV DC, ale zawsze trzeba odczytać kartę techniczną, ponieważ parametry mogą się różnić między producentami.
Ważny jest również przewód, a nie tylko jego oznaczenie na opakowaniu. Dobre kable PV mają izolację odporną na UV, ozon, wilgoć, oleje i zmiany temperatury. Materiały edukacyjne ZPE wskazują także na konieczność uwzględnienia miejsca montażu, prądu zwarciowego, napięcia oraz dopuszczalnego spadku napięcia.
Dlaczego zwykły YDY nie nadaje się na dach
Przewód YDY jest przeznaczony do typowych instalacji elektrycznych, a nie do stałej pracy na nasłonecznionym dachu. Jego izolacja może z czasem twardnieć i pękać pod wpływem promieniowania UV oraz wysokiej temperatury. Uszkodzona izolacja po stronie DC zwiększa ryzyko zwarcia, łuku elektrycznego i pożaru.
Nie traktowałbym też kabla YKY jako uniwersalnego zamiennika przewodu solarnego na dachu. YKY bywa przydatny po stronie AC albo w instalacjach ziemnych, lecz kabel między modułami a falownikiem musi mieć parametry odpowiednie dla obwodu PV i napięcia stałego.
Jak dobrać przekrój kabla solarnego
Najczęściej spotykane przekroje przewodów DC to 4 mm² i 6 mm². Pierwszy z nich często wystarcza przy krótkiej trasie i prądzie stringu rzędu kilkunastu amperów. Przekrój 6 mm² wybieram wtedy, gdy przewód jest długi, pracuje w cieple, biegnie w wiązce albo chcę ograniczyć straty z większym zapasem.
Sama moc instalacji nie daje jeszcze odpowiedzi. Trzeba sprawdzić w karcie modułu wartość Impp, czyli prąd pracy, oraz Isc, czyli prąd zwarciowy. Do tego dochodzi maksymalne napięcie obwodu, które należy oceniać przy najniższej temperaturze, ponieważ zimne moduły mają wyższe napięcie Voc.
| Warunki trasy DC | Częsty punkt wyjścia | Kiedy rozważyć większy przekrój |
|---|---|---|
| Krótki odcinek, do około 20-30 m w jedną stronę, prąd do około 15 A | H1Z2Z2-K 1×4 mm² | Gdy przewód jest mocno grupowany lub prowadzony w wysokiej temperaturze |
| Odcinek około 30-60 m albo prąd 15-20 A | H1Z2Z2-K 1×6 mm² | Przy jeszcze dłuższej trasie można potrzebować 10 mm² |
| Wspólny odcinek wielu stringów | Dobór według sumy prądów i projektu | Przekrój może być znacznie większy niż 6 mm² |
Podane wartości są orientacyjne, a nie uniwersalne. Obciążalność przewodu zmienia się wraz ze sposobem ułożenia, temperaturą i liczbą kabli obok siebie. Dlatego końcowy wybór powinien wynikać z obliczeń oraz tabeli obciążalności producenta, a nie z samej mocy paneli.
Przeczytaj również: Net-metering a net-billing w fotowoltaice - co się opłaca?
Spadek napięcia ma większe znaczenie, niż się wydaje
Przy prądzie stałym liczę długość całej pętli, czyli przewód dodatni i ujemny. Uproszczony wzór wygląda tak: ΔU = 2 × L × I × ρ / S, gdzie L oznacza odległość w jedną stronę, I prąd, ρ rezystywność miedzi, a S przekrój przewodu.
Dla przykładu, przy trasie 20 m w jedną stronę, prądzie 13 A i kablu 4 mm² spadek napięcia wynosi około 2,3 V przy temperaturze 20°C. Przy trasie 50 m będzie to już około 5,7 V. W praktyce przewód nagrzewa się, więc rzeczywiste straty mogą być wyższe. Ja zwykle dążę do około 1-2% spadku napięcia po stronie DC, o ile projekt i warunki instalacji na to pozwalają.
Jaki kabel zastosować od falownika do rozdzielnicy
Po stronie AC stosuje się przewody dobrane do falownika, a nie do łącznej liczby paneli. W domu jednofazowym potrzebny jest zwykle przewód 3-żyłowy, obejmujący przewód fazowy, neutralny i ochronny. Przy falowniku trójfazowym stosuje się najczęściej przewód 5-żyłowy.
Wewnątrz budynku często prowadzi się YDY w odpowiedniej osłonie lub instalacji, natomiast na zewnątrz i w ziemi popularnym wyborem jest YKY albo NYY. Ostateczny przekrój zależy od prądu wyjściowego falownika, długości przewodu, sposobu ułożenia, temperatury oraz zastosowanego zabezpieczenia.
| Przykładowa moc falownika | Często spotykany przewód AC | Co może wymusić większy przekrój |
|---|---|---|
| Jednofazowy do około 3,6 kW | 3×2,5 mm² | Długa trasa, sposób ułożenia lub większe zabezpieczenie |
| Jednofazowy około 5 kW | 3×4 mm² | Odległość od rozdzielnicy i dopuszczalny spadek napięcia |
| Trójfazowy około 6 kW | 5×2,5 lub 5×4 mm² | Długa trasa i warunki cieplne |
| Trójfazowy około 10 kW | 5×4 lub 5×6 mm² | Prąd falownika, długość i zabezpieczenie |
Nie traktuję tej tabeli jako gotowej instrukcji zakupowej. Dla przykładu przewód 5×4 mm² może być wystarczający przy krótkiej trasie, ale przy długim odcinku i wysokim prądzie lepszy okaże się 5×6 mm². Zbyt mały przekrój powoduje spadki napięcia, nagrzewanie i niepotrzebne straty energii.
Na co uważać podczas prowadzenia i łączenia kabli
Nawet dobry przewód nie spełni swojej funkcji, jeśli zostanie źle ułożony. Kable DC powinny być prowadzone możliwie krótko, bez luźnych pętli zwisających pod modułami. Mocuję je do konstrukcji za pomocą uchwytów odpornych na UV i pilnuję, aby nie leżały bezpośrednio na dachu.
- Nie prowadzę przewodów po ostrych krawędziach ani w miejscach narażonych na przetarcie.
- Nie zostawiam kabli w wodzie, kałużach ani ciasno przyciśniętych do blachy.
- W przejściach przez ściany stosuję odpowiednią ochronę mechaniczną i uszczelnienie.
- Przy trasie ziemnej używam rozwiązania dopuszczonego przez projektanta i producenta, zwykle kabla o właściwej izolacji oraz rury ochronnej.
- Przewody dodatnie i ujemne prowadzę razem, aby ograniczyć powierzchnię pętli i ryzyko przepięć indukowanych.
Szczególnej uwagi wymagają złącza. Łączę kable wyłącznie konektorami przeznaczonymi do instalacji PV, zaciskanymi właściwym narzędziem. Mieszanie złączy, które tylko wyglądają jak kompatybilne, może skończyć się podwyższoną rezystancją i grzaniem połączenia pod obciążeniem.
Przy falowniku przestrzegam momentów dokręcania podanych w instrukcji. Zbyt luźne połączenie zwiększa opór, a zbyt mocne może uszkodzić zacisk. W instalacji o większej mocy wykonanie i pomiary powinny należeć do osoby z odpowiednimi kwalifikacjami, szczególnie że po odłączeniu sieci moduły nadal mogą generować napięcie DC.
Dobry przewód zaczyna się od projektu, nie od samego przekroju
Najbezpieczniejsza odpowiedź brzmi tak: między panelami a falownikiem stosuje się najczęściej H1Z2Z2-K 1×4 mm² lub 1×6 mm², natomiast po stronie AC przewód YDY, YKY albo NYY dobrany do parametrów falownika i trasy. O tym, czy konkretny wariant będzie właściwy, decydują prąd, napięcie przy niskiej temperaturze, długość całej pętli, sposób ułożenia i dopuszczalny spadek napięcia.
Jeżeli mam wybrać między minimalnym przekrojem a niewielkim zapasem, zwykle wybieram zapas, o ile nie komplikuje on montażu. Koszt kilku dodatkowych metrów lub grubszego kabla jest zazwyczaj niewielki wobec ceny całej instalacji, a późniejsza wymiana przewodu pod panelami może oznaczać demontaż części modułów. W fotowoltaice oszczędzanie na kablu rzadko jest dobrą oszczędnością.
