Základným predpokladom pre spoľahlivú a efektívnu a bezpečnú prevádzku fotovoltiky je práve jej správne zapojenie.  

Odborné zapojenie ovplyvňuje nielen množstvo vyrobenej elektriny, ale predovšetkým bezpečnosť celej domácnosti či firmy. Nesprávne navrhnutá schéma alebo neodborná montáž vedú k zníženiu účinnosti systému, častejším poruchám, alebo v najhoršom prípade až k požiaru či poškodeniu elektrických zariadení.

Práve preto je navrhovanie a zapojenie fotovoltiky úlohou pre skúsených odborníkov s praxou a znalosťou slovenských noriem. No aj keď samotnú inštaláciu odporúčame prenechať profesionálom, základné informácie o možnostiach zapojenia, typoch schém a praktických aspektoch by mal poznať každý, kto o fotovoltike uvažuje. Pomôže vám to lepšie rozumieť projektovej dokumentácii, pýtať sa správne otázky a vyhnúť sa zbytočným chybám či sklamaniam.

Ste majiteľom domu, záujemcom o vlastnú fotovoltickú elektráreň, alebo len chcete pochopiť, ako celý systém funguje – od základných princípov až po konkrétne schémy zapojenia? Článok vám prinesie prehľad o tom, čo vás čaká, aké možnosti máte na výber, a na čo si dať pri návrhu a realizácii pozor.

Základy fotovoltického systému

Každá fotovoltická elektráreň sa skladá z niekoľkých základných častí. Fotovoltické panely premieňajú slnečné žiarenie na jednosmerný prúd (DC). Menič (invertor) tento prúd premieňa na striedavý (AC), ktorý je vhodný pre bežné spotrebiče v domácnosti. Batérie slúžia na uchovávanie prebytočnej energie na neskoršie použitie. Rozvádzače a ochranné prvky (ističe, prepäťové ochrany, uzemnenie) zabezpečujú bezpečnú prevádzku a ochranu systému. Monitoring umožňuje sledovať výrobu a spotrebu energie v reálnom čase.

Podľa spôsobu pripojenia k sieti rozlišujeme tri základné typy fotovoltických systémov:

• On-grid systém je pripojený na verejnú distribučnú sieť. Prebytočnú elektrinu môžete odovzdávať do siete alebo ju spotrebovať neskôr. Viac informácií nájdete na našej stránke On-grid fotovoltické systémy
• Off-grid systém funguje úplne nezávisle od siete, vhodný najmä pre odľahlé objekty. Vyžaduje väčšiu kapacitu batérií. Viac informácií nájdete na našej stránke Off-grid fotovoltický systém.
• Hybridný systém kombinuje výhody oboch riešení – je pripojený na sieť, ale zároveň využíva aj batérie na akumuláciu energie. Viac informácií nájdete na našej stránke Hybridné fotovoltické systémy.

Najčastejšie typy zapojenia fotovoltickej elektrárne

V praxi sa najčastejšie stretávame so sériovým, paralelným a kombinovaným (sériovo-paralelným) zapojením panelov. Každý typ zapojenia má svoje špecifiká a hodí sa pre iné situácie a potreby.

Pre pochopenie rozdielov medzi nimi je dôležité vedieť, čo znamenajú základné elektrické veličiny:

Elektrický prúd (I, meraný v ampéroch) množstvo elektrického náboja, ktoré pretečie obvodom za určitý čas – teda „tok“ elektriny v drôte.

Elektrické napätie (V, merané vo voltoch) vyjadruje rozdiel elektrického potenciálu medzi dvoma bodmi v obvode – jednoducho povedané, je to „sila“, ktorá poháňa elektrický prúd. 

Sériové zapojenie panelov

Pri sériovom zapojení sa panely spájajú „za sebou“ – kladný pól prvého panelu sa pripojí k zápornému pólu druhého panelu a tak ďalej. Výsledkom je, že sa napätia jednotlivých panelov sčítavajú, zatiaľ čo prúd zostáva rovnaký ako u jedného panelu.

Táto schéma je jednoduchá na inštaláciu a vyžaduje menej kabeláže, čo znižuje straty pri prenose elektriny. Je vhodná najmä pre menšie a stredne veľké domáce systémy, kde sú všetky panely orientované rovnakým smerom a nehrozí im zatienenie. Nevýhodou je, že výkon celej vetvy ovplyvní aj čiastočné zatienenie alebo porucha jedného panelu – všetky panely v reťazci totiž musia pracovať s rovnakým prúdom, aký preteká najslabším článkom.

Paralelné zapojenie panelov

Paralelné zapojenie funguje opačne – spájajú sa všetky kladné póly dokopy a všetky záporné póly dokopy, podobne ako keď pripájate viacero spotrebičov do zásuviek v domácnosti. Napätie zostáva rovnaké ako u jedného panelu, ale prúdy sa sčítavajú.

Naopak, paralelné zapojenie znamená, že panely sú spojené vedľa seba. V tomto prípade sa napätie nemení, ale prúd sa sčítava. Výhodou je, že každý panel môže pracovať nezávisle od ostatných – ak je jeden panel zatienený alebo má nižší výkon, ostatné to neovplyvní. Preto sa paralelné zapojenie využíva najmä v systémoch, kde sú panely rôzne orientované, alebo kde môže dochádzať k čiastočnému zatieneniu. Nevýhodou je vyšší výsledný prúd, čo znamená potrebu hrubších vodičov a robustnejších ochranných prvkov, čo zvyšuje náklady na inštaláciu.

Kombinované (sériovo-paralelné) zapojenie

V praxi sa často využíva aj kombinované (sériovo-paralelné) zapojenie, ktoré spája výhody oboch predchádzajúcich schém. Panely sú najprv zapojené do menších sériových reťazcov (stringov), ktoré sa následne spoja paralelne. Takto je možné optimalizovať systémové napätie aj prúd podľa požiadaviek meniča a veľkosti celej elektrárne. Táto schéma je vhodná pre väčšie inštalácie, ako sú rodinné domy s viacerými strešnými plochami, bytové domy alebo firemné strechy, kde je potrebné prispôsobiť zapojenie rôznym orientáciám a rozložením panelov. Zároveň znižuje riziko, že zatienenie jedného panelu vyradí z prevádzky celý systém.

Schéma zapojenia fotovoltiky

Správne navrhnutá schéma zapojenia fotovoltického systému je základom jeho spoľahlivej a efektívnej prevádzky. Schéma graficky zobrazuje, ako sú jednotlivé panely prepojené medzi sebou, ako sú zapojené na menič (invertor) a akým spôsobom je celý systém pripojený do elektrickej siete alebo do akumulácie.

Celý proces zapojenia fotovoltiky do siete v praxi

Bez ohľadu na druh pripojenia (sériové, paralelné alebo kombinované zapojenie panelov) samotný proces pripojenia fotovoltického systému do verejnej siete prebieha v štyroch základných krokoch.

1. Inštalácia a zapojenie panelov

Najprv sa panely namontujú na strechu a zapoja podľa vybranej schémy. Dôraz sa kladie na správnu orientáciu a bezpečnosť, aby systém dosahoval maximálny výkon. Kvalita tohto kroku priamo ovplyvňuje výkon celého systému – preto je nevyhnutné, aby inštaláciu vykonával certifikovaný elektrotechnik.

2. Pripojenie invertora a nastavenie parametrov

Invertor sa pripojí podľa typu zvoleného zapojenia – jeho hlavnou funkciou je premena  jednosmerného prúdu, ktorý produkujú panely, na striedavý prúd, ktorý je už kompatibilný s verejnou elektrickou sieťou. Invertor zabezpečuje, že vyrobená elektrina môže byť použitá v domácnosti alebo predaná späť do siete.

3. Pripojenie k distribučnej sieti a meranie

Po montáži a zapojení všetkých komponentov sa systém pripojí k verejnej elektrickej sieti. Súčasťou je aj schválenie od distribútora a montáž elektromeru na meranie vyrobenej a dodanej energie.

4. Kontrola, testovanie a spustenie

Na záver sa vykoná kompletná kontrola a testovanie celého systému, aby bolo isté, že všetko funguje bezpečne a spoľahlivo pred samotným spustením prevádzky.

Riešenia pre optimálne zapojenie fotovoltiky od Trisun.sk

Správne zapojenie fotovoltických panelov je len tak dobré, ako dobrá je kvalita použitých komponentov. 

Pri návrhu a realizácii fotovoltických systémov v Trisun.sk sa opierame o overené a spoľahlivé riešenia. Pre dosiahnutie vysokej efektivity, dlhej životnosti a pre výhodný pomer ceny a výkonu v našich projektoch využívame panely Jinko Solar Tiger Neo s technológiou N-type, ktoré patria medzi špičku na trhu. Sú ideálnou voľbou pre domácnosti aj firemné inštalácie.

Ak zvažujete fotovoltiku, v Trisun.sk vám pomôžeme navrhnúť systém tak, aby zodpovedal vašim možnostiam aj potrebám – technicky aj finančne. Chcem nezáväznú konzultáciu