Instalacja fotowoltaiczna do CWU - kompletowanie podzespołów

Instalacja fotowoltaiczna do podgrzewania CWU – kompletowanie systemu

Zdecydowałeś się podgrzewać wodę w bojlerze panelami fotowoltaicznymi, jeśli tak to trafiłeś w dobre miejsce. Pokaże Ci, jak poskładałem taką instalację. System montażu na dachu jest taki sam jak w standardowej instalacji podłączonej do sieci energetycznej. W sumie instalacja różni się tym, że zamiast falownika on-grid podłączonego do sieci, ma sterownik/regulator off-grid, zasilający tylko grzałkę w bojlerze. Gdybyś w przyszłości chciał podpiąć panele do falownika, wystarczy taki dokupić, zaprosić elektryka z odpowiednimi uprawnieniami, który to zrobi, wystawi fakturę i już jesteś prosumentem.

Dodam tylko, że swoją instalację składałem kilka lat temu, na panelach, które już obecnie nie są produkowane, w międzyczasie dokonałem kilka zmian, żeby system działał lepiej. Więc instalacja, którą przedstawię, będzie wyglądać tak, jak bym to zrobił teraz.

 

Opis instalacji fotowoltaicznej do grzania CWU

Przykładowa instalacja o mocy 1500 W (1,5 kW) zapewni ciepłą wodę użytkową (CWU) dla czteroosobowej rodziny w okresie letnim. Zakładam, że panele na dachu będą ułożone w jednym rzędzie, wymagane miejsce to 9 m², o wymiarach 530 cm x 165 cm plus zachowanie odstępu od krawędzi dachu. Najlepiej układać panele szerszą krawędzią do dołu.

Instalacja składa się z:
5 paneli monokrystalicznych o mocy od 300 W
Sterownika grzałki PWM lub MPPT
Stelaża na dachu
Rozdzielnicy i zabezpieczeń
Kabli i złączek
Grzałki z termostatem

 

Panele i stelaż

Panele 300 W – 5 sztuk
wymiary
długość – 165 cm
szerokość – 99 cm
wysokość – 3,5 cm

Szyna montażowa, aluminiowa 40×40 w kształcie H
Jej długość policzyłem dodając do siebie wszystkie elementy montażowe;
5 paneli + 6 klem + zapas na początku i końcu rzędu paneli
5 x 99 cm + 6 x 2 cm + 2 x 10 cm x 2 = 1054 cm
Szyny są sprzedawane w sztangach po 6,20 mb – 2 sztuki

Klema środkowa – 8 sztuk

Klema końcowa – 4 sztuki

Śruba imbusowa M8x25mm – 12 sztuk

Nakrętka kwadratowa M8 – 12 sztuk
lub wpust kulkowy M8 – 12 sztuk

Adapter montażowy PV – 12 sztuk

Śruba sześciokątna M10x20mm – 12 sztuk

Nakrętka kołnierzowa M10 A2 – 12 sztuk

Śruba dwugwintowa M10x300mm – 12 sztuk
ze śrubą w komplecie 3 nakrętki M10 i uszczelka

Montowałem stelaż do dachu z blachy trapezowej, śruby dwugwintowe stosuje się też do blachodachówki. Do dachów z innym pokryciem należy zastosować odpowiednie uchwyty.

Do zabezpieczenia otworów w dachu uszczelniacz dekarski (bitumiczny) – 1 tuba

Opaski kablowe odporne na UV (czarne) o długości 300 mm – 1 opakowanie 100 szt.

Wszystkie elementy montażowe są wykonane ze stali nierdzewnej i aluminium. Nie radzę stosować śrub czy nakrętek ze zwykłej stali, szybko skorodują, a osłabione rdzą przy mocnym wietrze mogą nie wytrzymać obciążeń i panele najzwyklej w świecie odlecą, a nikt by tego nie chciał. Po drugie, przy jakichkolwiek pracach na dachu będzie problem z ich odkręceniem.

 

Rozdzielnica, zabezpieczenia i okablowanie

Kabel solarny 4 mm² czarny (-) i czerwony (+) 2 x 10 mb
Długość przewodów trzeba zmierzyć we własnym zakresie.
W instalacji napięcie w punkcie mocy wynosi 165 VDC, natężenie prądu nie przekroczy 10 A
Przy 10 metrach kabla 4 mm² strata napięcia wyniesie ok; 0,3 V, czyli 0,2%
Tak długo, jak spadek napięcia będzie poniżej 1%, nie ma potrzeby stosowania kabla o większym przekroju.
Na dachu należy stosować tylko przewody odporne na działanie promieni słonecznych (UV).
Da dole strony znajduje się link do kalkulatora spadku napięcia.

Rurki elektroinstalacyjne odporne na UV, do poprowadzenia kabli po dachu.
Zazwyczaj są w kolorze szarym lub czarnym, zastosowałem rurki o średnicy 15 mm. Do mocowania potrzebne będą uchwyty. Rurkę prowadzi się od krawędzi modułów, do miejsca, w którym kabel będzie wpuszczony pod powierzchnię dachu, lub do przewodu wentylacyjnego. Pod panelami kable mocuje się opaskami do stelaża.
Kawałek rurki przyda się wewnątrz budynku, do poprowadzenia kabla od przewodu wentylacyjnego do rozdzielnicy oraz regulatora.

Peszel samogasnący RL, którym zostaną poprowadzone przewody solarne z dachu do rozdzielnicy przy bojlerze.

Kable poprowadziłem kanałem wentylacyjnym, wywierciłem otwór w kominie, w który wprowadziłem rurkę i zabezpieczyłem ją uszczelniaczem dekarskim.

Jeśli przewody zostaną wpuszczone bezpośrednio przez dach, potrzebna będzie przelotka, która uszczelni otwór.

Złącze PV MC4 (+) i (-) – 1 komplet

Rozdzielnica jednorzędowa, natynkowa na 8 modułów.

Dławiki do rurek o średnicy 15 mm – 2 sztuki

Wyłącznik DC 16A dwupolowy (+) , (-) – 1 sztuka
Należy stosować tylko wyłączniki na prąd stały DC. Wyłączniki na prąd przemienny AC szybko ulegną uszkodzeniu, a nawet mogą się zapalić.

Ogranicznik przepięć DC PV – 1 sztuka
Jak dobrać ochronniki przepięciowe znajdziecie na tej stronie;
Inżynier budownictwa – Ochrona odgromowa…

 

Regulator grzałki PWM lub MPPT

Obecnie mam regulator MPPT, który na wyjściu podaje prąd przemienny, współpracuje ze standardowymi termostatami 230 VAC. Wcześniej miałem założony regulator PWM, uzyski były zbliżone. MPPT ma tę przewagę nad PWM, że nie trzeba w nim ustawiać napięcia pracy paneli, wystarczy podłączyć, włączyć i już działa.

Regulator mam ten
AZO Digital przetwornica solarna
Ten też wygląda ciekawie
EcoPulsar sterownik fotowoltaiczny
Pod tym linkiem znajdziecie inne sterowniki
Sterownik/regulator grzałki

Grzałkę mam standardową, 3000 W, 230 VAC. Ponieważ w mojej instalacji jest niższe napięcie, niż sieciowe. Jej moc obliczyłem według prawa Ohma, wyszło mi, że ta grzałka przy napięciu 165,5 V będzie miała moc 1550 W. Jest to standardowa grzałka na 5/4 cala.

Termostat do bojlera, regulowany 30-90ºC
Puszka hermetyczna 10x10x5 cm, do umieszczenia w niej termostatu.
Jeśli grzałka jest zintegrowana z termostatem, puszka jest zbędna.

Pozostałe elementy
Kabel 4 mm² czarny (-) i czerwony (+) do połączenia: rozdzielnicy z regulatorem i wyłącznika z ogranicznikiem przepięć wewnątrz rozdzielnicy.
Kabel żółto-zielony 10 mm² do połączenia ogranicznika przepięć z uziemieniem.
Kabel trzyżyłowy 4 mm² oraz wtyczka na 230 V do podłączenia grzałki z termostatem do regulatora.
Końcówki kablowe 4 mm² – 10 sztuk

 

Podsumowanie

Nazwy wszystkich elementów instalacji starałem się podawać tak, żeby było je łatwo znaleźć, wpisując w wyszukiwarce. Wszystkie podzespoły są dostępne na platformach sprzedażowych. Profile aluminiowe kupowałem w hurtowni metali kolorowych w moim mieście, w jednej z nich mają też duży wybór śrub i nakrętek ze stali nierdzewnej. Sztangi przywoziłem osobówką, w hurtowni przecięli mi na pół każdą z nich. Przecięte sztangi skręciłem łącznikami do profili. Do listy trzeba wtedy dopisać; 2 sztuki łączników, 4 śruby M10x20 i 4 nakrętki M10.

Jeśli nie jesteś pewny co do opłacalności fotowoltaiki do grzania wody, w tym artykule policzyłem okres zwrotu w porównaniu z innymi sposobami podgrzewania CWU.
Fotowoltaika do grzania CWU – koszty i opłacalność

 

Lista zakupów

Panele 300 Wp – 5 sztuk
Szyna montażowa, aluminiowa 40×40 w kształcie H
sztanga 6,20 mb – 2 sztuki
Klema środkowa – 8 sztuk
Klema końcowa – 4 sztuki
Śruba imbusowa M8x25mm – 12 sztuk
Nakrętka kwadratowa M8 – 12 sztuk
lub wpust kulkowy M8 – 12 sztuk
Adapter montażowy PV – 12 sztuk
Śruba sześciokątna M10x20mm – 12 sztuk
Nakrętka kołnierzowa M10 A2 – 12 sztuk
Śruba dwugwintowa M10x300 – 12 sztuk
ze śrubą w komplecie 3 nakrętki M10 i uszczelka
Uszczelniacz dekarski (bitumiczny) – 1 tuba
Opaski kablowe odporne na UV (czarne) 300 mm – 1 opakowanie 100 szt.
Rurki elektroinstalacyjne odporne na UV (szare lub czarne) fi 15 mm – zmierzyć
Uchwyty do rurek – policzyć
Peszel samogasnący RL – zmierzyć
Kabel solarny 4 mm² czerwony (+) – zmierzyć
Kabel solarny 4 mm² czarny (-) – zmierzyć
Złącze PV MC4 (+) i (-) – 1 komplet
Rozdzielnica jednorzędowa, natynkowa na 8 modułów
Dławiki do rurek o średnicy 15 mm – 2 sztuki
Wyłącznik DC 16A dwupolowy (+) , (-) – 1 sztuka
Ogranicznik przepięć DC PV – 1 sztuka
Regulator grzałki PWM lub MPPT – 1 sztuka
Grzałka 3000 W (3 kW) 230 V – 1 sztuka
Termostat do bojlera, regulowany 30-90ºC – 1 sztuka
Puszka hermetyczna 10x10x5 cm – 1 sztuka
Kabel 4 mm² czarny (-) i czerwony (+) – zmierzyć
Kabel żółto-zielony 10 mm² – zmierzyć
Kabel trzyżyłowy 4 mm² – zmierzyć
Wtyczka na 230 V – 1 sztuka
Końcówki kablowe – 10 sztuk