A fotovoltaikus erőművek tervezése és építése során előforduló leggyakoribb hibák, prágai Cseh Műszaki Főiskola, prof. Ing. Vítězslav Benda, CSc. (1. rész)

2014. november. 4.

A NAPENERGIAINFO.HU portál cikksorozatának harmadik része a fotovillamos erőművek tervezése során előforduló leggyakoribb hibákkal foglalkozik. A cikket a jobb érthetőség kedvéért két részre osztottuk.

1 Bevezetés

Minden rendszer megbízhatóságát a legkevésbé megbízható eleme határozza meg. A fotovoltaikus erőmű alapjában véve viszonylag egyszerű és megbízható alkotóelemekből áll. Élettartamuk viszonylag nagy, s megfelel a fotovillamos erőművek feltételezett élettartamának. A fotovoltaikus modulok élettartama például 30 vagy annál is több év, amint azt a fotovillamos erőművek üzemeltetésével kapcsolatos tapasztalatok is igazolják, a váltóirányítók átlagos élettartama pedig meghaladja a 10 évet. Ugyanakkor a fotovoltaikus erőmű már az első télen vagy az első nyári zivatar során komoly kárt szenvedhet. Cikkünk a fotovillamos erőművek azon konstrukciós és építési hibáival foglalkozik, amelyek jelentős mértékben csökkenthetik az erőművek élettartamát.

2 A konstrukciók hibái

A tartószerkezet minden fotovillamos erőmű elengedhetetlen része. A fő szerepe biztosítani a fotovoltaikus modul Nappal szembeni megfelelő tájolását úgy, hogy mindeközben megőrizhető legyen a rendszer kellő mechanikai ellenálló képessége és merevsége.

A szerkezeteket a telepítés helyétől függően tetőzetre erősített és szabad területen felállított konstrukciókra oszthatjuk. További felosztás lehet a szerkezet anyaga szerinti. Általánosságban az anyagnak ellenállónak kell lennie az időjárási hatásokkal szemben; a fotovoltaikus erőművek szerkezete esetében a következő anyagok használatosak: cinezett konstrukciós acél, alumíniumötvözet, fa, műanyag és beton. Az ellenálló képesség szempontjából az alumíniumötvözetből készült profilok számítanak a leginkább megfelelő anyagnak. Ennek az anyagnak lényegében korlátlan az élettartama, s helyes tervezés esetén kitart a fotovoltaikus erőmű egész élettartama során. A klimatikus szempontból egyébként kiválóan ellenálló konstrukciók viszonylag gyakori hibája a részletek elhanyagolása, például a nem megfelelő összekötő elemek használata. Az e hibára vonatkozó példa a következő képeken látható.

A jobb oldalon látható, egyébként ellenálló rögzítő alátétet és rozsdamentes acélból készült csavart rozsda teszi tönkre. További gyakori probléma az acélból készült szerkezeti elem védőrétegének a megsérülése például a cölöpverés (döngölés) során. Ugyancsak eléggé gyakori hiba a rosszul lebetonozott talapzat vagy az, hogy a szerkezetet nem szakszerűen rögzítik a tető felületéhez. Ezek a hibák a konstrukció építése során adódnak, s e hibák következtében esővíz gyűlik össze a szerkezet egyes részeiben, ami korróziót, fából készült szerkezeteknél pedig korhadást okoz.

A következő kategóriába azok a hibák tartoznak, amelyek mechanikai szempontból adódnak a szerkezet tervezése során. A szakemberek gyakorta más konstrukcióra (tetőzetre) tervezték a szerkezetet, s ily módon az a leggyakoribb hiba, hogy a panelek merevségét is beleveszik a tartószerkezetről végzett számításokba. E hiba a fotovoltaikus panelek megengedhetetlen terheléséhez, majd a üveg fedőlapok megrepedezéséhez vezet. Ezt a hibát gyakorta az is hatványozza, hogy figyelmen kívül hagyják a tartószerkezet építéséhez használt anyagok hőre tágulását. A nagy hőmérsékletek hatására a modulok egymáshoz érnek, és a modul élére gyakorolt további nyomás miatt az üveg megrepedezik.

A nem megfelelő módon tervezett szerkezet esetében az egyes modulokat összekötő vezetékek minőségi rögzítésének a lehetősége sem adott. A vezetékeket ilyenkor a feszülés is terheli, szél esetén pedig veszélyesen lengenek, miáltal megsérül a szigetelés, esetleg megszakadnak az áramkörök. Az ilyen hibás szerkezetre a 3. számú képen láthat példát. Sajnos, ilyen hiba sok márkás konstrukciójú fotovillamos erőmű esetében is előfordul a szerelés nem kellő ismeretéből adódóan, vagy pedig azért, mert nem volt elegendő eredeti alkatrész a modulok rögzítéséhez.

3 Az UV-sugárzás, a hő és a víz

Külön fejezetet jelent a fotovoltaikus erőművek egyes alkotóelemeinek az UV-sugárzással, a hővel és a vízzel szembeni ellenálló képessége. Az alapelemek ? a panelek, a szerkezetek, az átalakítók szekrényei ? az esetek többségében ellenállnak a napsugárzás UV-sugarainak. A vízzel szembeni ellenállóképességük is IP68 szintű. Sajnos, ugyanez már nem érvényes a telepítéshez használatos ? a segéd- és elektroinstallációs anyagok csoportjába tartozó ? elemek többségére nézve.

Ha a tervező a tervezés során nem határozta meg világosan az elemek UV-sugárzással szembeni, megkövetelt ellenálló képességét, a fotovillamos erőmű esetében viszonylag hamar csődöt mondhatnak egyes rendszerek, s ami ennél is rosszabb: az üzemelés is veszélybe kerülhet. A vezetékek rögzítésére szolgáló műanyag szalagok akkor fognak nagyon jól szolgálni, ha a panelek alá rejtik azokat, vagyis e vezetékeket nem teszik ki közvetlenül a napsugárzásnak. Ha azonban ahhoz használják majd, hogy a vezetékeket a szerkezetek oldalához vagy a panelek közti hézagokhoz rögzítsék, élettartamuk 3?5 év lesz. Hasonló korlátozó tényező érvényesül például a vezetékek védőcsövei esetében is. A tervező gyakran nem számol azzal, hogy a védőcső végét egészen az átalakító közvetlen közelébe kell vezetni, tehát gyakran a terepszinttől számított egy méternél is nagyobb magasságba. Sőt, a védőcsövet gyakorta a konstrukció lábának belső részéhez rögzítik, miáltal az aljnövényzet kaszálása során előforduló elhasználódás veszélye is fennáll. A munkás restsége vagy a tervező nem kellő tapasztalata ily módon a fotovoltaikus erőművek jövőbeni használóit még az áramütés okozta baleset kockázatának is kiteszi. Lásd az 5. számú képet, amelyen megfigyelhető, hogy létrehozták a vezetéket a modulok alatti területről, de a sorok közti ?utcácskából? már nem, s végül egy nagyobb átmérőjű, kellő ellenálló képességű védőtömlőt húztak rá. Vagy ott van például a 6. számú kép, amelyen az látható, hogy a kivezetés ki van téve a damilos fűkaszában lévő damil hatásának. Itt szükséges lenne módosítani a kábel vezetését a szerkezet és az alap közti szakaszon úgy, hogy a kábel a konstrukció valamelyik lábának a belső oldalán fusson.

Az elosztók elhelyezése és elkészítése során fontos a megfelelő anyagok megválasztása. Már a 3?5 éves rendszerekkel kapcsolatos, tehát rövid idő alatt szerzett tapasztalatok is azt mutatják, hogy fontos az elosztók megfelelő helyének a kiválasztása. Gyakori hiba az elosztók IP4x fedéllel való felszerelése kültéri környezetben, a modulok alatti területre, arra hivatkozva, hogy a modulok védelmet biztosítanak az eső ellen. A modul és az elosztó közti, viszonylag nagy távolság, valamint az egyes modulok közti hézagok miatt intenzívebb esőzéskor az ilyen elosztókkal ellátott fotovoltaikus erőműveknél a víz az elosztó belsejébe folyhat. Gyors megoldás lehet, ha különálló, kellőképpen túlnyúló kis tetőt építenek a megrongálódott elosztók fölé. A konstrukciós anyagok kiválasztása szempontjából tartósabb megoldásnak bizonyul olyan minőségi műanyagból készíteni az elosztókat, amelyek megfelelő védelmet biztosítanak a napsugárzás ellen. Az ilyen védelmet azonban a legjobb árnyékolással biztosítani, tehát úgy, hogy körültekintően döntünk az elosztó elhelyezéséről. Hasonlóképpen a váltóirányítót is ajánlott árnyékolt helyre tenni, esetleg árnyékoló kis tetővel ellátni.

4 Befejezés

 

Forrás: napenergiainfo.hu

Vissza a hírekhez