CZ2021125A3 - Zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů - Google Patents

Zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů Download PDF

Info

Publication number
CZ2021125A3
CZ2021125A3 CZ2021125A CZ2021125A CZ2021125A3 CZ 2021125 A3 CZ2021125 A3 CZ 2021125A3 CZ 2021125 A CZ2021125 A CZ 2021125A CZ 2021125 A CZ2021125 A CZ 2021125A CZ 2021125 A3 CZ2021125 A3 CZ 2021125A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
photovoltaic
switch
connection
panels
thermal
Prior art date
Application number
CZ2021125A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ308928B6 (cs
Inventor
Viktor Korbel
Viktor Ing. Korbel
Original Assignee
Výzkumné a vývojové centrum obnovitelných zdrojů a elektromobility s.r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Výzkumné a vývojové centrum obnovitelných zdrojů a elektromobility s.r.o. filed Critical Výzkumné a vývojové centrum obnovitelných zdrojů a elektromobility s.r.o.
Priority to CZ2021125A priority Critical patent/CZ308928B6/cs
Publication of CZ2021125A3 publication Critical patent/CZ2021125A3/cs
Publication of CZ308928B6 publication Critical patent/CZ308928B6/cs
Priority to EP21204375.6A priority patent/EP4057464A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/05Electrical interconnection means between PV cells inside the PV module, e.g. series connection of PV cells
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Podstata zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů (1), zejména soustavy instalované na budově, sestávající z množiny navzájem propojených fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů (1), připojených do elektrické rozvodné sítě budovy nebo do distribuční elektrické sítě, přičemž každý panel (1) je opatřen přípojným bodem (2), spočívá v tom, že každý přípojný bod (2) je opatřen odpínačem (3) pro přerušení generování stejnosměrného elektrického napětí. Odpínače (3) jsou vzájemně propojeny ovládacím kabelem, a pokud je kabel přerušen, dojde k samočinné deaktivaci panelů (1).

Description

Zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů
Oblast techniky
Vynález se týká oblasti energetiky, konkrétně zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů tzv. fotovoltaické nebo fotovoltaicko-termické elektrárny, a to zejména soustavy instalované na budově, nebo na pomocné konstrukci na budově umístěné.
Dosavadní stav techniky
V dnešní společnosti roste zájem o zpracování sluneční energie, a to hlavně pomocí fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů, které mohou být veřejnosti známé z dokumentu CZ 308676, a které jsou mezi uživateli rozšířené zejména pro jejich univerzální možnost instalace na střechy domů a jiné objekty. Použití panelů zpravidla vypadá tak, že napájení domu nebo objektu elektrickou energií je primárně realizováno z elektrické distribuční sítě s použitím doplňkového autonomního lokálního zdroje elektrické energie v podobě fotovoltaického nebo fotovoltaicko-termického systému.
Autonomní fotovoltaický nebo fotovoltaicko-termický systém sestává zpravidla ze soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů, dále z ochranných jistících prvků, z měničů stejnosměrného elektrického proudu/napětí na střídavý elektrický proud/napětí, a dále volitelně z akumulátorů, z regulátorů nabíjení, a ze spojovacího elektroinstalačního materiálu.
Fotovoltaický nebo fotovoltaicko-termický panel sestává z nosného rámu, z ochranného skla, z ochranné vrstvy, z pole solárních článků, ze zadního krytu a z přípojného bodu, do kterého je zavedeno z pole solárních článků vygenerované elektrické napětí a který obsahuje konektory pro připojení svodového kabelu pro odvedení vygenerovaného elektrického napětí do měniče. Fotovoltaicko-termický panel navíc zahrnuje na zadním krytu tepelný výměník pro sběr odpadního tepla generovaného na solárních článcích.
Jednotlivé fotovoltaické nebo fotovoltaicko-termické panely se v soustavě fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů zapojují tak, že svodový kabel je veden od měniče elektrického napětí/proudu k prvnímu panelu v řadě, posléze svodový kabel pokračuje postupně přes jednotlivé panely řady, načež je svodový kabel z posledního panelu v řadě opět veden do měniče (zapojení se odborně označuje jako tzv. string). Tzv. stringů může být v rámci instalace na dům nebo objekt i více najednou. String kombinuje paralelní a sériové zapojení, které umožňuje v pokračování přeměny slunečního svitu na elektrickou energii a její přenos do měniče i v případě, že jeden nebo více ze zapojených panelů není provozuschopný.
Další známý problém u soustav fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů spočívá v jejich problematickém hašení při požáru, poněvadž i za odpojeného stavu elektrických rozvodů domu nebo objektu na nich nepřetržitě vzniká životu nebezpečné stejnosměrné napětí.
Z pohledu situace požáru domu nebo objektu je na fasádě budovy zpravidla hlavní elektrický jistič, kterým je možné odpojit dům nebo objekt od elektrické distribuční soustavy a provést hašení bez nebezpečí plynoucího od elektrického napětí. Pokud je ale přítomna soustava fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů, která je připojena mimo hlavní jistič, pak je to pro hašení požáru problém, neboť chybí z venku přístupný vypínač pro bezpečné vypnutí soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů. Tzn., že pokud dojde k požáru a není jistota, že je možné bezpečně vypnout soustavu fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů, tak velitel hasičského sboru obvykle protipožární zásah nenařídí a přejde se do režimu kontrolovaného shoření domu nebo objektu. Současná zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko
- 1 CZ 2021 - 125 A3 termických panelů neumožňují jejich odpojení od elektrické distribuční sítě nebo bezpečné vyřazení samotné napájecí větve (tzv. stringu).
Výše uvedená skutečnost o nehašení v případě pochybností vyplývá z nařízení podle metodického listu č. 41/2017, kapitoly P, řádek 47-48, vydaného Ministerstvem vnitra - generálním ředitelstvím Hasičského záchranného sboru České republiky a týkajícího se požárů střešních konstrukcí s fotovoltaickým systémem. Podle znění platnému ke dni podání této přihlášky užitného vzoru.
Úkolem vynálezu je proto vytvoření takového zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů, zejména soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů instalované na budově, které by odstraňovalo výše uvedené nedostatky a které by svým řešením a svými vlastnostmi umožňovalo snadné a bezpečné odpojení od elektrické sítě nebo napájecí větve (stringu), tak aby se na hašených panelech nevyskytovalo nebezpečné stejnosměrné napětí, které by mohlo ohrozit zdraví zasahující hasičské jednotky.
Podstata vynálezu
Vytčený úkol je vyřešen pomocí zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů, zejména soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů instalované na budově, sestávající z množiny navzájem sériově propojených fotovoltaických nebo fotovoltaickotermických panelů, připojených do elektrické rozvodné sítě nebo napájecí větve (stringu), přičemž každý fotovoltaický nebo fotovoltaicko-termický panel je opatřen přípojným bodem. Podstata tohoto řešení spočívá vtom, že každý přípojný bod je opatřen odpínačem, přičemž odpínače jednotlivých fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů jsou navzájem propojeny ovládacím kabelem.
Výhoda zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že připojení odpínačů k ovládacímu kabelu musí být nepřerušené, aby odpínače nechaly fotovoltaický nebo fotovoltaicko-termický panel v provozu. Jakmile dojde k narušení vazby odpínač - ovládací kabel, tak odpínače všechny panely v zapojení deaktivují.
Odpínač je s výhodou tvořen závěrnou diodou a ovládací kabel je s výhodou kabel pro datové LAN sítě, typicky se jedná o kabel s obchodním označením RJ-45. Jakmile dojde k přerušení nebo k poškození ovládacího kabelu, např. při vzniku požáru nebo při propadu alespoň části střechy, tak se závěrné diody ocitnou bez napětí, tím se uzavřou, čímž se deaktivují fotovoltaické nebo fotovoltaicko-termické panely.
Eventuálně velitel hasičského sboru přestřihne ovládací kabel např. teleskopickými nůžkami, případně kabel sám přehoří, a tím se vypnou všechny fotovoltaické nebo fotovoltaicko-termické panely pro bezpečnou protipožární akci.
V jednom výhodném provedení zapojení zahrnuje alespoň jednu řídicí jednotku připojenou k jednotlivým odpínačům soustavy fotovoltaických panelů pomocí ovládacího kabelu. Řídicí jednotka je upevněna vně budovy nebo případně na jiném bezpečném místě. Do ní je zaveden ovládací kabel, čímž je možno odpínat i jednotlivé fotovoltaické panely přímo z řídicí jednotky, ať už v případě bezpečného vypnutí, tak v případě diagnostiky a servisu fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů.
V dalším výhodném provedení zapojení podle tohoto vynálezu obsahuje řídicí jednotka prostředek pro bezdrátovou komunikaci s externím elektronickým zařízením pro ovládání řídicí jednotky. V takovém případě může, např. velitel hasičů při vypuknutí požáru jednotlivé fotovoltaické nebo fotovoltaicko-termické panely odpojit prostřednictvím bezpečnostní aplikace ze svého mobilu, tabletu, počítače, ústředny atd.
-2 CZ 2021 - 125 A3
Výhodou zapojení podle tohoto vynálezu je, že v případě vypuknutí požáru lze vypnout celou soustavu fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů a není nutné nechat celou budovu s ohledem na bezpečnost požárníků řízené shořet. Další výhoda spočívá v tom, že je možné použít zapojení s řídicí jednotkou pro dálkové odpojení, nebo pro diagnostiku a servis jednotlivých fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů nebo celé soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů.
Objasnění výkresů
Uvedený vynález bude blíže objasněn na následujících vyobrazeních, kde:
obr. 1 znázorňuje schematické vyobrazení zapojení.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů, zejména soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů instalované na budově je tvořeno sériově paralelním zapojením fotovoltaických panelů 1. Každý fotovoltaický nebo fotovoltaicko-termický panel 1 je na zadní straně opatřen přípojným bodem 2 opatřeným odpínačem 3. Odpínač 3 je tvořen řízenou závěrnou diodou, přičemž jednotlivé odpínače 3 jsou navzájem propojeny ovládacím kabelem 4. Ovládací kabel 4 je kabel datové UAN sítě s označením RJ-45. Odpínač 3 je drátově přes ovládací kabel 4 spojen s řídicí jednotkou 5. Závěrná dioda musí čerpat napětí přes ovládací kabel 4, jinak by odpojila panel L
Příklad 2
Příklad 2 se od příkladu 1 liší v tom, řídicí jednotka 5 je opatřena prostředkem pro bezdrátovou komunikaci s externím elektronickým zařízením 6 viz obr. 1, které může být mobil, tablet, ústředna hasičského sboru, nebo vzdálený počítač. Bezdrátové připojení je uskutečněno přes mobil, Wi-Fi nebo Bluetooth. Řídicí jednotka 5 také může být ovládána mobilní aplikací, či počítačovým programem. V případě požáru může velitel hasičů přes aplikaci ve svém mobilu, či tabletu, nebo přes program na počítači, vypnout jednotlivé fotovoltaické panely 1, nebo rovnou celou soustavu fotovoltaických panelů 1.
Příklad 3
Zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že připojení odpínačů k ovládacímu kabelu musí být nepřerušené, aby odpínače nechaly fotovoltaický nebo fotovoltaicko-termický panel v provozu. Jakmile dojde k narušení vazby odpínač - ovládací kabel, tak odpínače všechny panely v zapojení deaktivují. Tzn., že jakmile dojde k přerušení nebo k poškození ovládacího kabelu, např. při vzniku požáru nebo při propadu alespoň části střechy, tak se závěrné diody odpínačů ocitnou bez napětí, tím se uzavřou, čímž se deaktivují fotovoltaické nebo fotovoltaicko-termické panely.
V jiných příkladech uskutečnění může být odpínač 3 tvořen elektronickou sestavou součástek na desce plošných spojů. Odborníci z oblasti elektrotechniky budou schopni připravit paletu návrhů řešení, které plní stejný úkol. Rovněž budou schopni použít i jiné ovládací kabely 4, které snadno přehoří, či se dají mechanicky přerušit, a které dokážou přenášet signál vzájemné zpětné vazby pro udržení odpínačů 3 v neaktivní poloze.
-3 CZ 2021 - 125 A3
Průmyslová využitelnost
Zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů, zejména soustavy 5 instalované na budově, nalezne uplatnění při instalaci na domy a jiné objekty ve shodě s protipožárními předpisy.

Claims (5)

PATENTOVÉ NÁROKY
1. Zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů (1), zejména soustavy instalované na budově, sestávající z množiny navzájem propojených fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů (1), připojených do elektrické rozvodné sítě budovy nebo do distribuční elektrické sítě, přičemž každý panel (1) je opatřen přípojným bodem (2), vyznačující se tím, že každý přípojný bod (2) je opatřen odpínačem (3) pro přerušení generování stejnosměrného elektrického napětí, přičemž odpínače (3) jednotlivých fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů (1) jsou navzájem propojeny ovládacím kabelem (4).
2. Zapojení podle nároku 1, vyznačující se tím, že odpínač (3) je tvořen závěrnou diodou.
3. Zapojení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že ovládací kabel (4) je kabel pro datové LAN sítě.
4. Zapojení podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň jednu řídicí jednotku (5) připojenou ovládacím kabelem (4) k jednotlivým odpínačům (3) soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů (1).
5. Zapojení podle nároku 4, vyznačující se tím, že řídicí jednotka (5) obsahuje prostředek pro bezdrátovou komunikaci s externím elektronickým zařízením (6) pro ovládám řídicí jednotky (5), přičemž externí elektronické zařízení (6) je vybráno ze skupiny: tablet, chytrý telefon, notebook, ústředna hasičského sboru, počítač.
CZ2021125A 2021-03-12 2021-03-12 Zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů CZ308928B6 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2021125A CZ308928B6 (cs) 2021-03-12 2021-03-12 Zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů
EP21204375.6A EP4057464A1 (en) 2021-03-12 2021-10-25 The connecting an array of extra low dc voltage sources

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2021125A CZ308928B6 (cs) 2021-03-12 2021-03-12 Zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2021125A3 true CZ2021125A3 (cs) 2021-09-08
CZ308928B6 CZ308928B6 (cs) 2021-09-08

Family

ID=77553042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2021125A CZ308928B6 (cs) 2021-03-12 2021-03-12 Zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ308928B6 (cs)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2975816A1 (fr) * 2011-05-23 2012-11-30 Thierry Leguy Dispositif a contacts electro-pneumatiques permettant, aux services de secours ou autres, une coupure electrique d'urgence sur une unite ou un ensemble de production d'electricite photovoltaique
US9525286B2 (en) * 2013-01-03 2016-12-20 Tyco Electronics Corporation Shutdown system and method for photovoltaic system
CN204886841U (zh) * 2015-08-12 2015-12-16 杨田花 用于太阳能光伏发电系统的智能电力开关
US10672918B2 (en) * 2017-07-19 2020-06-02 Solantro Semiconductor Corp. Photovoltaic panel rapid shutdown and recovery

Also Published As

Publication number Publication date
CZ308928B6 (cs) 2021-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3189106U (ja) 太陽光発電システム
KR101984484B1 (ko) Dc 마이크로그리드용 dc 전력 서버
US20100300508A1 (en) Photovoltaic system
CN101904015B (zh) 高效的可远程控制的太阳能系统
KR101535589B1 (ko) 분산 인버터 및 지능형 게이트웨이
US10571868B2 (en) PV stop potential voltage and hazard stop system
TWI469497B (zh) 太陽能系統以及通訊裝置
TW201703380A (zh) 操作連接至電力網格網路之複數個光伏〈pv〉發電設施的方法及系統
Yang et al. Fire safety requirements for building integrated photovoltaics (BIPV): A cross-country comparison
TWI513144B (zh) Power supply system interconnection device, power consumption using the power interconnection system interconnection device to another system, and a disaster for the use of the power interconnection system, and the like.
CZ2021125A3 (cs) Zapojení soustavy fotovoltaických nebo fotovoltaicko-termických panelů
CN114665509B (zh) 一种发电建材用离散式逆变器系统和运行控制方法
CN203434163U (zh) 具有提高的寿命的太阳能发电站
CN205863847U (zh) 一种电力设备专用的安全可定位的母线槽
CN205160097U (zh) 一种分布式光伏发电系统
TWM631331U (zh) 太陽能保護系統
EP4057464A1 (en) The connecting an array of extra low dc voltage sources
CZ2021181A3 (cs) Zapojení soustavy zdrojů malého stejnosměrného elektrického napětí
CZ35993U1 (cs) Zapojení soustavy zdrojů malého stejnosměrného elektrického napětí
Lu et al. A novel fire control system for distributed photovoltaic station
Spataru et al. Firefighter safety for PV systems: Overview of future requirements and protection systems
CN212115268U (zh) 基于能源管理的电力运行监测系统
JP2012217255A (ja) 配電システム
KR102685129B1 (ko) 태양광 발전용 소방안전장치
JP6106388B2 (ja) 屋外スイッチギヤ