Przy instalacji PV o mocy 10 kW nie ma jednego uniwersalnego przewodu. To, jaki kabel do fotowoltaiki 10 kW wybrać, zależy przede wszystkim od tego, czy mówimy o stronie DC między modułami a falownikiem, czy o stronie AC między falownikiem a rozdzielnicą. Wyjaśniam, jakie przewody stosuje się najczęściej, kiedy wystarczy 4 mm², dlaczego często wybiera się 6 mm² oraz jak uwzględnić długość trasy, spadek napięcia i sposób ułożenia.
Najczęściej sprawdza się kabel solarny 6 mm² po DC i 5 × 4 lub 5 × 6 mm² po AC
- Strona DC: najczęściej przewód solarny H1Z2Z2-K o przekroju 4 lub 6 mm².
- Strona AC: zwykle kabel YKY albo NYY 5 × 4 mm² lub 5 × 6 mm² dla falownika trójfazowego.
- Przekrój nie wynika wyłącznie z mocy instalacji. Liczą się także długość trasy, prąd, temperatura i sposób ułożenia.
- 6 mm² daje większy zapas przy dłuższych trasach, wysokiej temperaturze i rozbudowie instalacji.
- Nie wolno stosować zwykłego przewodu instalacyjnego po stronie DC. Potrzebny jest kabel przeznaczony do pracy w instalacjach PV.
Najpierw trzeba rozdzielić stronę DC od AC
W typowej instalacji o mocy około 10 kW występują dwa różne obwody. Przewody DC łączą moduły fotowoltaiczne z falownikiem, a przewód AC odprowadza energię z falownika do rozdzielnicy budynku. Choć oba obwody przesyłają energię z tej samej instalacji, pracują w innych warunkach i wymagają innych kabli.
Po stronie paneli mamy prąd stały o napięciu sięgającym często 1000 V DC, a w niektórych systemach nawet 1500 V DC. Kabel pracuje na dachu, jest wystawiony na promieniowanie UV, wilgoć, mróz i wysoką temperaturę. Po stronie AC napięcie wynosi zwykle 400 V międzyfazowo, a przewód prowadzi się najczęściej wewnątrz budynku, w rurze, korycie albo w ziemi.
Podawane 10 kW również wymaga doprecyzowania. 10 kWp może oznaczać łączną moc modułów, podczas gdy falownik ma na przykład 8 albo 10 kW mocy wyjściowej. Do obliczeń po stronie AC należy przyjąć parametry konkretnego falownika, a po stronie DC parametry stringów i modułów.
Jaki kabel DC stosuje się przy instalacji 10 kW
Między panelami a falownikiem stosuje się przewody solarne, najczęściej typu H1Z2Z2-K, zgodne z wymaganiami dla kabli fotowoltaicznych, między innymi PN-EN 50618. Taki przewód ma izolację odporną na UV i ozon, jest przeznaczony do pracy na zewnątrz i ma podwójną izolację ograniczającą ryzyko uszkodzenia.
W typowej instalacji 10 kW najczęściej spotykam przekrój 6 mm², ale nie oznacza to, że 4 mm² zawsze jest błędnym wyborem. Przy krótkim odcinku, poprawnie dobranym prądzie i korzystnym sposobie ułożenia kabel 4 mm² może spełnić wymagania. 6 mm² daje jednak mniejszy spadek napięcia i większy margines bezpieczeństwa, dlatego jest rozsądnym wyborem przy dłuższych trasach.
Przeczytaj również: Zbyt wysokie napięcie - Jak zapobiec wyłączaniu się falownika?
4 czy 6 mm² po stronie paneli
| Przekrój | Typowe zastosowanie | Praktyczna ocena |
|---|---|---|
| 4 mm² | Krótkie trasy, standardowy prąd stringu, niewielki spadek napięcia | Może wystarczyć, jeśli potwierdzą to obliczenia |
| 6 mm² | Dłuższe przewody, większa odległość falownika od dachu, trudniejsze warunki cieplne | Najczęściej wybierany wariant z dobrym zapasem |
| 10 mm² | Bardzo długie odcinki, większy prąd lub szczególne warunki prowadzenia | Stosowany po sprawdzeniu spadku napięcia i obciążalności |
Nie należy liczyć prądu stringu jako 10 000 W podzielone przez napięcie jednego modułu. Moduły łączy się szeregowo, więc napięcia się sumują, a prąd stringu pozostaje zbliżony do prądu pojedynczego modułu. W praktyce typowy string może pracować przy prądzie około 10-15 A, ale zawsze trzeba sprawdzić kartę katalogową modułu oraz maksymalny prąd wejściowy MPPT falownika.
Po stronie DC trzeba również zastosować odpowiednie złącza, zwykle kompatybilne z systemem MC4, i prawidłowo je zacisnąć. Łączenie przypadkowych wtyków różnych producentów albo zaciskanie ich zwykłymi szczypcami to pozorna oszczędność. W praktyce właśnie na złączach pojawiają się miejsca o podwyższonej rezystancji, które mogą się grzać i powodować awarie.
Jaki przewód AC połączy falownik z rozdzielnicą
Dla falownika trójfazowego o mocy 10 kW najczęściej rozważa się kabel YKY lub NYY 5 × 4 mm², a przy dłuższej trasie 5 × 6 mm². Ostateczny wybór zależy od maksymalnego prądu AC falownika, długości przewodu, sposobu jego ułożenia oraz dopuszczalnego spadku napięcia.
Przy napięciu 400 V falownik o mocy 10 kW oddaje prąd około 14,5 A na fazę, zakładając współczynnik mocy bliski 1. Nie oznacza to jednak, że każdy przewód 5 × 2,5 mm² będzie odpowiedni. Trzeba uwzględnić prąd znamionowy urządzenia, warunki chłodzenia, długość trasy i zabezpieczenie nadprądowe.
| Trasa od falownika | Często rozważany przewód AC | Kiedy może być potrzebny większy przekrój |
|---|---|---|
| Do około 15-20 m | YKY lub NYY 5 × 4 mm² | Przy niekorzystnym ułożeniu, wysokiej temperaturze lub większym prądzie falownika |
| Około 20-40 m | YKY lub NYY 5 × 6 mm² | Przy długiej trasie, prowadzeniu w ziemi lub wymaganym małym spadku napięcia |
| Powyżej 40 m | 5 × 6 mm², 5 × 10 mm² lub więcej | Wymagane indywidualne obliczenia projektowe |
Jeżeli falownik jest jednofazowy, sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Moc 10 kW przy napięciu 230 V oznacza prąd rzędu 43-45 A, więc przewód i zabezpieczenia muszą być dobrane do znacznie większego obciążenia. W praktyce instalacje tej mocy najczęściej korzystają z falownika trójfazowego, ale nie wolno zakładać tego bez sprawdzenia konkretnego modelu.
Jak obliczyć przekrój i sprawdzić spadek napięcia
Najprostsza zasada brzmi: przewód musi mieć odpowiednią obciążalność prądową, a spadek napięcia powinien pozostać na akceptowalnym poziomie. W projektach PV często przyjmuje się około 1% po stronie DC i 1% po stronie AC jako ambitny cel, choć dopuszczalne wartości zależą od projektu, producenta urządzeń i całej instalacji.
Dla obwodu DC można posłużyć się uproszczonym wzorem ΔU = 2 × L × I × ρ ÷ S. Symbol L oznacza długość trasy w jedną stronę, I prąd, ρ rezystywność miedzi, a S przekrój przewodu. Mnożnik 2 uwzględnia przewód dodatni i ujemny.
Przykład jest bardziej czytelny niż sama teoria. Przy trasie 25 m w jedną stronę, prądzie 13 A i kablu 6 mm² spadek napięcia wyniesie około 1,9 V. Dla stringu pracującego przy napięciu około 400 V daje to mniej niż 0,5%, czyli bardzo dobry wynik.
Po stronie trójfazowej stosuje się wzór uwzględniający układ trzech faz, w przybliżeniu ΔU = √3 × L × I × ρ × cosφ ÷ S. Dla falownika 10 kW, trasy 30 m, prądu 14,5 A i kabla 5 × 4 mm² spadek wyniesie około 3,3 V, czyli mniej więcej 0,8% względem 400 V. Kabel 5 × 6 mm² zmniejszy tę wartość jeszcze bardziej.
Same obliczenia spadku napięcia nie wystarczą. Trzeba jeszcze sprawdzić tabelę obciążalności dla konkretnego kabla i sposobu ułożenia. Przewód w ocieplonej ścianie, rurze lub wiązce kilku kabli odprowadza ciepło gorzej niż przewód ułożony swobodnie, dlatego jego dopuszczalny prąd może być niższy.
Co poza przekrojem decyduje o bezpieczeństwie
Kabel solarny powinien być prowadzony tak, aby nie wisiał luźno pod modułami i nie ocierał się o krawędzie konstrukcji. Unikam także układania przewodów bezpośrednio na dachu, gdzie mogą długo pozostawać w wodzie albo nagrzewać się bardziej niż przewidział producent. Trasa powinna być krótka, uporządkowana i chroniona mechanicznie.
- Nie stosuj zwykłego kabla instalacyjnego 230 V po stronie DC.
- Nie prowadź przewodów DC razem z kablami, które mogą powodować problemy z kompatybilnością elektromagnetyczną.
- Nie zostawiaj dużych pętli przewodu pod modułami, ponieważ zwiększają powierzchnię narażoną na przepięcia.
- Nie mieszaj złączy, jeśli producent nie potwierdza ich kompatybilności.
- Nie dobieraj zabezpieczenia wyłącznie na podstawie przekroju, bez sprawdzenia parametrów falownika i modułów.
Osobnym tematem jest przewód ochronny i połączenie wyrównawcze konstrukcji. Jego przekrój nie wynika automatycznie z tego, że instalacja ma 10 kW. Zależy od projektu ochrony przeciwporażeniowej, obecności instalacji odgromowej, materiału przewodu i lokalnych warunków. Uziemienie, zabezpieczenia przepięciowe i prowadzenie przewodów powinien zweryfikować elektryk z uprawnieniami.
Jeżeli falownik znajduje się daleko od paneli, czasem bardziej opłaca się skrócić trasę DC niż bezrefleksyjnie zwiększać przekrój. Innym razem lepiej umieścić falownik bliżej rozdzielnicy. Takie decyzje wpływają nie tylko na cenę kabla, ale również na liczbę połączeń, miejsce montażu i późniejszy serwis.
Najrozsądniejszy wybór dla typowej instalacji 10 kW
W typowym domu z trójfazowym falownikiem i umiarkowanie krótką trasą przyjąłbym jako punkt wyjścia H1Z2Z2-K 6 mm² po stronie DC oraz YKY lub NYY 5 × 4 mm² po stronie AC. Jeżeli falownik znajduje się kilkadziesiąt metrów od rozdzielnicy, trasa przebiega w trudnych warunkach albo zależy nam na minimalnych stratach, po stronie AC rozsądniej rozważyć 5 × 6 mm².
Przewód 4 mm² po stronie DC może być wystarczający przy krótkim odcinku, ale nie wybierałbym go wyłącznie dlatego, że jest tańszy. Różnica w cenie całej instalacji zwykle jest niewielka w porównaniu z kosztem modułów, falownika i montażu, a większy przekrój daje zapas na temperaturę, długość trasy i ewentualną rozbudowę.
Najlepsza odpowiedź zawsze wynika z dokumentacji konkretnego systemu. Przed zakupem trzeba znać długość trasy w obie strony, napięcie i prąd stringów, maksymalny prąd falownika, sposób ułożenia przewodu oraz wymagany spadek napięcia. Dopiero wtedy można bezpiecznie zdecydować, czy wystarczy 4 mm², lepiej zastosować 6 mm², czy potrzebny jest jeszcze większy przekrój.
