Solcelleanlæg (PV) — installation og DC-sikkerhed

Et solcelleanlæg (PV — photovoltaic) omdanner sollys til jævnstrøm (DC) i modulerne, og en inverter (vekselretter) laver det om til vekselstrøm (AC), der tilsluttes installationen og nettet. Det lyder simpelt, men DC-siden bryder med flere af de vaner, en elektriker har fra AC-installationer — og det er dér, faren og fejlene ligger. De normative krav står i DS/HD 60364-7-712.

• 01Moduler — de enkelte paneler, der hver leverer en DC-spænding og -strøm afhængigt af lysindfald.
• 02Streng (string) — moduler koblet i serie, så deres spændinger lægges sammen op til invertens arbejdsområde.
• 03DC-kabling og DC-bryder — mellem strenge og inverter, med mulighed for at afbryde DC-siden.
• 04Inverter — omdanner DC til 230/400 V AC og synkroniserer med nettet.
• 05AC-tilslutning — gennem egen gruppe med overstrøms- og fejlstrømsbeskyttelse til tavlen, og videre til nettet efter Fællesregulativet.

Alle må montere og koble et solcelleanlæg sammen, hvis det er købt som et samlet produkt med monteringsvejledning. Men tilkoblingen i gruppetavlen kræver altid autorisation (autorisationslovens § 2). Tilkoblingen sker typisk ved inverterens afgangsklemmer. Når anlægget er fast tilsluttet, må det kun repareres af autoriserede elinstallatører og af virksomheder, der erhvervsmæssigt servicerer solcelleanlæg.

Erhvervsstyrelsen (tidl. Sikkerhedsstyrelsen) har samlet de generelle krav til solcelleinstallationer. Installationen følger HD 60364, herunder HD 60364-7-712:2016. Her er de vigtigste for DC-siden:

• 01DC-siden skal have dobbelt eller forstærket isolation, og materiellet skal være klasse II. Brug enlederkabler.
• 02Kablerne må ikke anbringes direkte på tagets overflade. EN 50618 er standarden for DC-kabler.
• 03SELV eller PELV må bruges, men højst ved 120 V DC.
• 04Der skal være en afbryder på inverterens DC-side.
• 05DC-stik skal opfylde EN 50521 og EN 62852. Stik, som lægfolk kan nå, må kun kunne skilles ad med nøgle eller værktøj.
• 06Er der flere end to parallelle strenge, skal strengkablerne have overstrømsbeskyttelse (HD 60364-7-712, afsnit 712.53).
• 07Er der mere end 10 m til inverteren, skal der være overspændingsbeskyttelse (SPD) ved inverteren. Kræves SPD på AC-siden, kræves den også på DC-siden.

AC-kablet tilsluttes som et generatoranlæg på tilgangssiden af beskyttelsesudstyret, medmindre kravene i HD 60364-5-551:2010, punkt 551.7.2, er opfyldt. Stikprop og stikkontakt er ikke en mulighed. 1-fasede invertere skal fordeles ligeligt på faserne, så strømmen ikke bliver skævt fordelt.

På AC krydser spændingen nul 100 gange i sekundet; det hjælper med at slukke en lysbue, når en kontakt åbnes. Jævnstrøm har intet nulgennemgang — en DC-lysbue vil brænde videre og er svær at slukke. Samtidig er en solstreng spændingsførende, så snart der er lys på — den kan ikke "slukkes" ved kilden. Det betyder to ting: DC-materiel (brydere, stik, kabler) skal være specifikt DC-mærket til opgaven, og du kan ikke gøre modulerne spændingsløse ved at afbryde inverteren.

En strengs tomgangsspænding (Voc) skal holdes under invertens maksimale indgangsspænding OG under anlæggets maksimale systemspænding. Det kritiske er, at modulets Voc STIGER, når det bliver koldt — modsat hvad man skulle tro. Derfor dimensioneres antal moduler pr. streng efter den laveste forventede modultemperatur, ikke efter en sommerdag.

Eksempel: Et modul har Voc,STC = 41 V og β = −0,29 %/°C. Ved T_min = −10 °C bliver stigningen 0,0029 · (25 − (−10)) = 0,0029 · 35 = 0,102, altså ca. 10 %. Voc(kold) = 41 · 1,102 = 45,2 V pr. modul. Med en maksimal systemspænding på 1000 V bliver største strenglængde 1000 / 45,2 = 22,1 → 22 moduler pr. streng. Regner du kun med de 41 V ved 25 °C, ville du fejlagtigt tro, at 24 moduler var i orden — og overskride grænsen på en kold vinterdag.

Der skal være mulighed for at afbryde DC-siden, så inverteren kan serviceres sikkert — typisk en DC-lastadskiller tæt ved inverteren, DC-mærket til den fulde strengspænding og -strøm. Nogle anlæg suppleres med modulniveau-elektronik (optimizere/mikroinvertere) med en sikkerhedsfunktion, der sænker strengspændingen til et ufarligt niveau ved afbrydelse — en fordel for brandsikkerheden, fordi taget ellers står under fuld DC-spænding, så længe solen skinner. Lysbuedetektion (AFDD-lignende funktion i inverteren) findes på nyere anlæg og afbryder ved en begyndende DC-lysbue.

Modulrammer og bæresystem (stel) er udsatte ledende dele, der samles i en potentialudligning og forbindes til installationens jording — bl.a. så isolationsovervågningen i en transformerløs inverter fungerer korrekt. Ved forhøjet lynrisiko koordineres denne jording med bygningens lynbeskyttelsesanlæg (DS/EN 62305), og der bruges overspændingsbeskyttelse (SPD) på både DC- og AC-siden. Selve modulstrengens plus/minus jordes normalt IKKE ved en transformerløs inverter — DC-systemet er flydende (uden jordforbindelse), og inverteren overvåger isolationsmodstanden mod jord.