Zadanie egzaminacyjne
Instalacja fotowoltaiczna on-grid
W budynku został ukończony montaż instalacji fotowoltaicznej. Należy wykonać testy instalacji oraz
sporządzić i dostarczyć inwestorowi dokumentację, która powinna, między innymi, zawierać kartę
katalogową modułów fotowoltaicznych. Prawidłowo sporządzona dokumentacja jest dla inwestora
potwierdzeniem, że instalacja działa poprawnie, a dla instalatora, w przypadku pojawienia się problemów,
dowodem na prawidłowe działanie instalacji w momencie jej odbioru.
Zainstalowana u użytkownika instalacja fotowoltaiczna składa się z 12 szeregowo połączonych modułów PV
typu SV60P.4-260 o mocy maksymalnej 260 Wp każdy. Należy przeprowadzić testy instalacji, przekazać
inwestorowi dokumentację instalacji oraz przedstawić typowe wady i niesprawności modułów
fotowoltaicznych.
Określ czynności składające się na testy instalacji fotowoltaicznej, wpisując TAK lub NIE przy
wyszczególnionych czynnościach w Tabeli A.
Na podstawie danych katalogowych modułów serii SV60P zawartych w Tabeli 1. określ w Tabeli B. wybrane
parametry zainstalowanych modułów PV. Zainstalowane moduły cechują się dodatnią tolerancją mocy.
Podczas testów instalacji fotowoltaicznej okazało się, że szeregowe połączenie modułów w łańcuch do
falownika wykonano przewodami o zbyt małym przekroju, co skutkowało zbyt wysokimi stratami mocy. Na
podstawie szkicu połączenia modułów przedstawionego na Rysunku 1. oraz danych katalogowych modułu
zawartych w Tabeli B. określ parametry instalacji fotowoltaicznej, które zapisz w Tabeli C. Korzystając ze
wzorów zamieszczonych w Tabeli 2. dobierz właściwy przekrój przewodu, uwzględniając, że przewody
fotowoltaiczne produkowane są o przekrojach: 1; 2,5; 4; 6; 10 mm2. Obliczony, z dokładnością do dwóch
miejsc po przecinku oraz dobrany z typoszeregu przekrój przewodu PV zapisz w Tabeli C.
Na podstawie danych zawartych w tabeli C. oraz wzorów zamieszczonych w Tabeli 2. wyznacz straty mocy
na przewodach, które w instalacji PV po stronie DC nie powinny przekraczać 1 %. Wyniki obliczeń zapisz w
Tabeli D. Ponadto zapisz we wniosku, czy wyznaczona strata mocy na przewodach jest większa, mniejsza,
czy równa 1 %.
Wadom lub niesprawnościom modułów PV przyporządkowano w Tabeli 3. oznaczenia A, B, C, D, E, które
wpisz do Tabeli E., przyporządkowując je do odpowiednich rysunków.
Instalacja grzewcza zasilana pompą ciepła
Zakład zajmujący się instalacją i obsługą instalacji grzewczych zasilanych urządzeniami OZE otrzymał
zgłoszenia niesprawności od użytkowników sprężarkowych pomp ciepła. Użytkownicy zgłosili cztery różne
usterki. Należy ustalić możliwe przyczyny tych usterek.
Wypełnij Tabelę F przyporządkowując symbol grupy przyczyn występujących nieprawidłowości i alarmów
pomp ciepła zapisanych w Tabeli 4.
Tabela 1. Dane techniczne modułów fotowoltaicznych serii SV60P
Specyfikacja techniczna SV60P
Typ modułu
SV60P.4-260
SV60P.4-265
Moc maksymalna (-0;+5W)
Pmax [W]
260
265
Napięcie obwodu otwartego
Uoc [V]
37,7
38,2
Napięcie mocy maksymalnej
Umpp [V]
31,0
31,0
Prąd zwarcia
Isc [A]
8,90
8,95
Natężenie prądu mocy maksymalnej
Impp [A]
8,45
8,57
Współczynnik wypełnienia
[%]
77,2
77,5
Sprawność
[%]
16,0
16,3
Masa całkowita
[kg]
18,0
18,0
Ilość diod bypass
3
3
Specyfikacja szkła
3,2 mm; pryzmatyczne, hartowane
AR-antyrefleks w strukturze szkła
Wpływ natężenia promieniowania
G[W/m2]
1000
800
600
400
200
Pmax
[ % ]
0
-19,6
-40,8
-62,4
-82,7
Isc
[ % ]
0
-19,9
-39,9
-59,9
-83,0
Uoc
[ % ]
0
-0,9
-2,2
-4,0
-7,6
Tabela 2. Wzory do obliczeń
l.p.
wzór
1.
Wymagany przekrój przewodu A:
A =
𝑃∙ 𝑙
0,01∙ 𝑘 ∙ 𝑈2 ; [mm2]
gdzie: l - suma długości przewodów w instalacji PV [m];
k - przewodność właściwa dla miedzi [m/ Ώ· mm2];
P - moc łańcucha modułów PV [W];
U - napięcie łańcucha modułów PV [V];
2.
Straty mocy na przewodach PV:
Strata mocy % =
𝑃∙ 𝑙
𝐴∙ 𝑘 ∙ 𝑈2 100% ; [%]
gdzie: l - suma długości przewodów w instalacji PV [m];
k - przewodność właściwa dla miedzi [m/ Ώ· mm2];
P - moc łańcucha modułów PV [W];
U - napięcie łańcucha modułów PV [V];
A -przekrój zastosowanego przewodu [mm2];
Tabela 3. Typowe wady i niesprawności modułów PV
Wada lub niesprawność modułów fotowoltaicznych
Oznaczenie
Delaminacja folii EVA
A
Przebarwienia folii EVA
B
Hot - spoty (gorące punkty)
C
Uderzenia kamieniem i gradu
D
Mikropęknięcia ogniw (microcracks) tzw. ślimacze ścieżki
E
Tabela 4. Przyczyny nieprawidłowej pracy pompy ciepła
Przyczyny
Oznaczenie
uszkodzona sprężarka,
przenoszenie drgań rurociągów,
nieprawidłowe ustawienie pompy ciepła,
drgania tulei ochronnych na presostatach;
A
powietrze w instalacji grzewczej,
zamknięty główny kurek instalacji grzewczej,
zatkany filtr zanieczyszczeń w instalacji grzewczej,
zatkany skraplacz po stronie czynnika chłodniczego;
B
błąd czujnika pogodowego,
nieprawidłowo ustawiony w sterowniku tryb pracy,
nieprawidłowo ustawiona histereza zał./wył. pompy ciepła,
ustawienia sterownika nie są dostosowane do potrzeb użytkownika;
C
niedobór czynnika chłodniczego,
presostat otwiera się zbyt wcześnie,
przerwany lub niepodłączony kabel do presostatu,
zatkany parownik po stronie czynnika chłodniczego;
D
Liczba modułów w łańcuchu: n = 12
Długość przewodów modułu: lm = 2 m
Przewód miedziany; przewodność właściwa miedzi; k: 54 m/Ώ mm2
Ułańcucha = U1 + U2 + + Un
Płańcucha = P1 + P2 + + Pn
Rysunek 1. Szkic połączenia modułów PV z długościami przewodów
Czas przeznaczony na wykonanie zadania wynosi 180 minut.
Ocenie podlegać będzie 6 rezultatów:
czynności składające się na testy instalacji fotowoltaicznej ,
parametry modułu fotowoltaicznego,
dobór przewodu fotowoltaicznego,
straty mocy na przewodach instalacji fotowoltaicznej,
wady i niesprawności modułów PV,
przyczyny usterek pompy ciepła.
Tabela A. Czynności składające się na testy instalacji fotowoltaicznej
l.p.
Czynność wykonywana podczas testów instalacji fotowoltaicznej
TAK
lub NIE*
1.
Pomiar ciśnienia w instalacji
2.
Test wyłączników i zabezpieczeń
3.
Poprawność trybu pracy falownika
4.
Pomiar prądu zwarcia łańcuchów modułów
5.
Regulacja i pomiar wielkości strumienia przepływu
6.
Sprawdzenie mocowania kolektorów i połączeń rur
7.
Przegląd stanu uziemienia i połączeń wyrównawczych
8.
Pomiar napięcia obwodu otwartego łańcuchów modułów
9.
Pomiar prądów na poszczególnych łańcuchach przy normalnej pracy
falownika
10.
Przegląd stanu przewodów po stronie AC i DC i pomiar biegunowości
przewodów po stronie DC oraz pomiar rezystancji izolacji
Tabela B. Parametry modułu fotowoltaicznego
l.p.
Parametr
Wartość
Jednostka
1.
Moc max Pmax
2.
Napięcie obwodu otwartego Uoc
3.
Napięcie w punkcie mocy maksymalnej Umpp
4.
Prąd zwarcia Isc
5.
Natężenie prądu w punkcie mocy maksymalnej Impp
6.
Tolerancja mocy
Tabela C. Dobór przewodu fotowoltaicznego
l.p.
Parametr instalacji fotowoltaicznej
Wartość
Jednostka
1.
Liczba modułów n
12
szt.
2.
Napięcie modułu Umpp
3.
Moc modułu Pmax
4.
Długość przewodów modułu lm
2
m
5.
Łączna długość przewodów modułów l1 = n ∙ lm
6.
Długość przewodów powrotnych l2 = l1 + 7,5 · 2
7.
Suma długości przewodów l = l1 + l2
8.
Moc łańcucha 12 modułów P
9.
Napięcie łańcucha 12 modułów U = n · Umpp
54
m/Ώ mm2
11
Obliczony przekrój przewodu fotowoltaicznego *
Tabela D. Straty mocy na przewodach instalacji fotowoltaicznej
Strata mocy* = %
Wniosek: Strata mocy na przewodach jest (wpisz: > lub < lub = ) 1 %
Tabela E. Wady i niesprawności modułów PV
l.p.
Rysunek
Oznaczenie wady
lub niesprawności*
1.
2.
3.
4.
5.
*wypełnić na podstawie Tabeli 3 wpisując właściwe symbole literowe
Tabela F. Przyczyny usterek pompy ciepła
l.p.
Zgłoszona usterka
Możliwe przyczyny*
1.
Pompa ciepła nadmiernie hałasuje
2.
Alarm presostatu niskiego ciśnienia
3.
Alarm presostatu wysokiego ciśnienia
4.
Zbyt niska temperatura w pomieszczeniach
*wypełnić na podstawie danych zawartych w Tabeli 4 wpisując właściwe symbole literowe
Miejsce na obliczenia niepodlegające ocenie
Nazwa
kwalifikacji:
Eksploatacja urządzeń i systemów energetyki odnawialnej
Oznaczenie
kwalifikacji:
BD.18
Numer zadania: 01
Kod arkusza:
BD.18-01-19.06
Lp.
Elementy podlegające ocenie/kryteria oceny
R.1
Rezultat 1: Czynności składające się na testy instalacji fotowoltaicznej
W Tabeli A zapisane:
R.1.1
wiersz 1: NIE
R.1.2
wiersz 2: TAK
R.1.3
wiersz 3: TAK
R.1.4
wiersz 4: TAK
R.1.5
wiersz 5: NIE
R.1.6
wiersz 6: NIE
R.1.7
wiersz 7: TAK
R.1.8
wiersz 8: TAK
R.1.9
wiersz 9: TAK
R.1.10
wiersz 10: TAK
R.2
Rezultat 2: Parametry modułu fotowoltaicznego
W Tabeli B zapisane w kolumnie wartość oraz jednostka:
R.2.1
Moc max Pmax: 260 W (Wp)
R.2.2
Napięcie obwodu otwartego Uoc: 37,7 V
R.2.3
Napięcie w punkcie mocy maksymalnej Umpp : 31 V
R.2.4
Prąd zwarcia Isc: 8,90 A
R.2.5
Natężenie prądu w punkcie mocy maksymalnej Impp: 8,45 A
R.2.6
Tolerancja mocy: -0/+5 W lub 260÷265 W lub 1,90% lub 1,92%
R.3
Rezultat 3: Dobór przewodu fotowoltaicznego
Uwaga:
Jeżeli zdający w rezultacie 3.1 wyliczył inną wartość niż 24 m i w rezultatach 3.2, 3.3, 3.6
dokonał prawidłowych obliczeń to wyniki rezultatów należy uznać za spełnione.
W Tabeli C zapisane w kolumnie wartość oraz jednostka:
R.3.1
Łączna długość przewodów modułów l1: 24 m
R.3.2
Długość przewodów powrotnych l2: 39 m
R.3.3
Suma długości przewodów l = 63 m
R.3.4
Moc łańcucha 12 modułów P = 3120 W
R.3.5
Napięcie łańcucha 12 modułów U = 372 V
R.3.6
Obliczony przekrój przewodu fotowoltaicznego: 2,63 mm2
R.3.7
Dobrany przekrój przewodu fotowoltaicznego: 4 mm2 lub 6 mm2
R.4
Rezultat 4: Straty mocy na przewodach instalacji fotowoltaicznej
W Tabeli D zapisane:
R.4.1
Strata mocy: dla przewodu 4 mm2 wartość :0,65%÷0,66% lub dla przewodu 6 mm2 wartość:
0,43%÷0,44%
R.4.2
Wniosek: Strata mocy na przewodach jest < 1 %
R.5
Rezultat 5: Wady i niesprawności modułów PV
W Tabeli E zapisane:
R.5.1
wiersz 1: C lub odpowiadający oznaczeniu opis zgodny z Tabelą 3
R.5.2
wiersz 2: D lub odpowiadający oznaczeniu opis zgodny z Tabelą 3
R.5.3
wiersz 3: B lub odpowiadający oznaczeniu opis zgodny z Tabelą 3
R.5.4
wiersz 4: E lub odpowiadający oznaczeniu opis zgodny z Tabelą 3
R.5.5
wiersz 5: A lub odpowiadający oznaczeniu opis zgodny z Tabelą 3
R.6
Rezultat 6: Przyczyny usterek pompy ciepła
W Tabeli F zapisane:
R.6.1
Pompa ciepła nadmiernie hałasuje: A lub odpowiadający oznaczeniu opis zgodny z Tabelą
4
R.6.2
Alarm presostatu niskiego ciśnienia: D lub odpowiadający oznaczeniu opis zgodny z
Tabelą 4
R.6.3
Alarm presostatu wysokiego ciśnienia: B lub odpowiadający oznaczeniu opis zgodny z
Tabelą 4
R.6.4
Zbyt niska temperatura w pomieszczeniach: C lub odpowiadający oznaczeniu opis zgodny
z Tabelą 4