Fotovoltaiksystem Planeringshandbok

Transkript

1 Fotovoltaiksystem Planeringshandbok

2 Fotovoltaiksystem Planeringshandbok System för förnyelsebar energi används och byggs ut i allt större utsträckning. På så sätt erbjuder förnyelsebar energi bra alternativ till miljöskadlig förbränning av fossila bränslen och kärnkraft. För att kunna producera solarström får takytor en allt större betydelse. En viktig förutsättning för att kunna använda låglutande tak som uppställningsplats för fotovoltaiksystem, är högvärdig permanent tätning och värmeisolering för att spara energi. Ofta blir dock gränssnittet mellan de tre komponenterna tätning, värmeisolering och fotovoltaiksystem den svaga länken på sådana system. Följdskadorna är förprogrammerade. Du måste vara särskilt observant om du monterar fotovoltaiksystem på befintliga tak där tätningen har en begränsad livslängd eller där värmeisoleringen är otillräcklig enligt EnEV-föreskrifterna. Utifrån en energiteknisk helhetssyn måste du bygga om sådana tak. Denna planeringshandbok har som syfte att hjälpa dig att anpassa kraven på isolering och tätning på tak för fotovoltaiksystem. 1 Lämpade objekt Bedömning av låglutande tak Kontroll av befintliga låglutande tak Takkonstruktionens uppbyggnad Statik Tätning Värmeisolering Sätta fast FV-systemet Materialkompabilitet Vattenavrinning Konstruktionens särskilda egenskaper och detaljanslutningar Brandskydd 1.2 Justera modulens läge och lutningsvinkel Geografisk placering Planering Tillstånd Val av komponenter och placering Monteringssystem Moduler Växelriktare Kabeldragning Idrifttagande och överlämning av anläggningen Underhålla systemet... 9 Solar-Lexikon

3 3

4 Fotovoltaiksystem Planeringshandbok 1 Lämpade objekt Om ett låglutande tak lämpar sig för montering av fotovoltaiksystem beror i hög utsträckning på det geografiska läget, var skuggorna infaller samt värmeisoleringens och taktätningens skick. Du bör normalt undvika effektivitetsförluster på grund av skugga. Om det uppkommer skuggor på grund av konstruktionens utformning är det bättre att bara täcka delar av taket. Du måste redan beakta detta i planeringsfasen för ditt fotovoltaiksystem. När du analyserar projektdata måste du kontrollera följande: Kontrollera objektet, om det förekommer skuggor från omgivningen (träd, byggnader, berg eller liknande). Kontrollera takytan, om det förekommer skuggor från konstruktioner på taket (skorstenar, kupolfönster eller liknande). Kontrollera om det förekommer risker från omgivningen som t.ex. aggressiva ämnen (ångor eller damm), skadedjur eller ett utsatt läge (t.ex. risk för blixtnedslag). 1.1 Bedömning av låglutande tak Kontroll av befintliga låglutande tak Ett takläggningsföretag och/eller en arkitekt måste kontrollera en befintlig låglutande takkonstruktion. Även tätningens skick måste kontrolleras i förväg. Tätningens livslängd måste vara i minst ytterligare 20 år, eftersom detta normalt är livslängden för nya fotovoltaiksystem. Vid behov måste du byta ut eller renovera den gamla tätningen. Du måste vara särskilt observant på genomföringar, detaljer och anslutningar. Om du monterar ny tätning måste du vid behov även beakta EnEV-föreskrifterna. Låt en takläggare utföra de arbeten som krävs Takkonstruktionens uppbyggnad Du måste kontrollera att det låglutande takets olika funktionsskikt är i ett tekniskt och byggfysikaliskt felfritt skick. Detta gäller särskilt om du utför ombyggnad på det låglutande takets konstruktion eller om du ändrar användningen under taket Statik Fotovoltaiksystem medför att taktätningen och på så sätt även byggnadens värmeisolering utsätts för ytterligare belastning. Här måste du beakta den totala belastningen, t.ex. både själva solcellsanläggningens vikt och stormsäkringens eller infästningens vikt. Du måste även beakta belastningen på grund av snö. Du måste alltid kontrollera om den bärande konstruktionen klarar av denna extra belastning, vid behov genom att analysera konstruktionen Tätning Då måste i förväg kontrollera den befintliga tätningens skick. Om tätningen av asfaltdukar fortfarande är funktionsduglig men uppvisar tecken på åldrande som t.ex. optiska förändringar på ytan, kan du svetsa på ett renoveringslager av asfalt. Genom denna relativ enkla åtgärd förlänger du tätningens livslängd betydligt. Du måste normalt sett alltid använda tätningsdukar av hög kvalitet, vars produktegenskaper fungerar säkert under många år. Om asfalttätningen inte längre är funktionsduglig, eller om isoleringen utsatts för fukt, måste du ersätta takkonstruktionen. Om den gamla tätningen består av plastdukar, kan du lägga på ett ytterligare lager på dessa. Men du får inte svetsa på detta lager. Vid behov monterar du en ny tätning innan du monterar fotovoltaiksystemet. Detta är särskilt lämpligt vid befintliga gamla tätningar av PVC, eftersom tätningens förväntade totala livslängd ungefär motsvarar solcellsanläggningens livslängd. Detta är normalt inte nödvändigt på plastdukar av hög kvalitet som t.ex. sådana av FPO. Även monteringen och tillhörande arbeten på taket utgör en ytterligare belastning för tätningen. Därför måste du lägga ut skyddsmattor som du avlägsnar efter att monteringen slutförts. Även när FV-systemets komponenter som t.ex. metallskenorna expanderar på längden eller orsakar vibrationer utsätter detta underkonstruktionen för extra belastning. 4

5 1.1.5 Värmeisolering Du kan t.ex. kontrollera funktionen på det låglutande takets konstruktion genom att göra öppningar i taket på flera ställen och ex. undersöka om det finns vatten under tätningen eller den befintliga värmeisoleringens tjocklek och funktion. Om värmeisoleringen har utsatts för fukt, måste du byta ut denna och renovera taket innan du monterar FV-systemet. Om du konstaterar att värmeisoleringen och den gamla tätningen fungerar korrekt när du gör öppningar i taket. Men även här gäller att livslängden på det låglutande takets konstruktion måste överskrida FV-systemets livslängd och att värmeisoleringens tjocklek måste vara tillräckligt dimensionerad på lång sikt och räcka under minst 20 år. Endast så kan du undvika att FV-systemet och det låglutande takets konstruktion tröttas ut under sin livslängd och måste renoveras. Värmeisoleringen ska inte tryckas ihop med mer än 2 % av sin tjocklek på grund av belastningen från FV-systemet eller övriga påbyggnader. På så sätt förhindrar du att tätningen skadas eller att regnvatten ansamlas vid belastningspunkternas fördjupningar när isoleringen trycks ihop. fixerade tätningen. En förutsättning är att du använder ett testat och lämpligt system. Normalt sett uppvisar tillverkaren ett lämpligt certifikat. Om du leder genomföringar genom tätningen för t.ex. kablar eller mekaniska fästen, ska dessa lyftas bort från den nivå där vattnet leds bort Materialkompabilitet Vissa ämnen reagerar negativt med varandra vid direkt kontakt. På så sätt måste du skydda vissa metalldelar mot korrosion med rostskydd. På samma sätt kan vissa plastmaterial reagera negativt med varandra när de får direktkontakt som t.ex.: När PVC-tätning får direktkontakt med EPS-isolering När PVC-tätning får direktkontakt med obeskiktade gummigranulatmattor I sådana fall monterar du lämpliga separationsskikt mellan de olika ämnena. Kontakta tillverkaren för att få mer information om isoleringsmaterialets egenskaper och lämplighet. BauderPIR är tillförlitligt och lämpligt för detta ändamål. Vid behov kan du även lägga lastfördelningsplattor som t.ex. betongplattor på FV-systemets fästpunkter på skyddsskiktet för att göra stödytorna större. Extra mjuka isoleringsmaterial är inte lämpliga i detta fall Sätta fast FV-systemet Alla system som monteras på taket utsätts för påfrestningar på grund av vind. Beroende på vindriktningen kan detta vara skjuv-, drag- eller tryckkraft och ofta växlande belastning. På lutande tak tillkommer även permanent verkande skjuvkraft i ena riktningen. Du måste permanent överföra alla krafter till underkonstruktionen på ett säkert sätt. Detta kan ske genom tyngdbelastning, genom mekanisk infästning på underlaget eller genom att limma på den vindsäkra 5

6 Fotovoltaiksystem Planeringshandbok Vattenavrinning Avrinningen av regnvatten på taktätningen får inte hindras genom FV-systemets konstruktion och avloppen måste utgöra de djupaste punkterna. Det får inte heller bildas några nya vattenpölar på grund av FV-systemet och avloppen måste fortfarande vara åtkomliga för underhåll Konstruktionens särskilda egenskaper och detaljanslutningar Du måste alltid beakta konstruktionens särskilda egenskaper som t.ex. konstruktionens expansionsfogar eller anslutningar vid takgenomföringar. De måste även vara åtkomliga vid underhåll. 1.3 Geografisk placering Även solcellsanläggningens geografiska placering påverkar verkningsgraden och på så sätt även på lönsamheten i hög utsträckning. Solinstrålningen varierar mellan olika regioner. Årlig medelinstrålning i kwh/m² Brandskydd Om det finns särskilda krav som avser brandsäkerhet, t.ex. brandsektioner på industritak, måste du beakta detta. 1.2 Justera modulens läge och lutningsvinkel Även modulens läge och lutningsvinkel är avgörande för anläggningens verkningsgrad. Effekten på anläggningens verkningsgrad när du ändrar uppställnings- och lutningsvinkeln framgår av följande diagram: Källa: Deutscher Wetterdienst [tyska SMHI] Årlig instrålning i %

7 2 Planering 2.1 Tillstånd Planeringen bör ske i samråd med alla som medverkar vid byggarbetet. Bland andra: Byggherren Anläggningens planerare Takläggare Elektriker den som monterar blixtskyddsanläggningen Dessutom måste du ta reda på om du behöver bygglov för att montera ditt fotovoltaiksystem. Innan du påbörjar byggarbetet måste du kontrollera med ditt lokala elnätsbolag vilken effekt solcellsanläggningen ska avge till det lokala elnätet och var systemet ska anslutas till det detta elnät. När du har uppfyllt dessa förutsättningar för planeringen kontrollerar du aktuella gränssnitt för systemets konstruktion. 2.2.Val av komponenter och placering När du fäster fotovoltaiksystemet på den bärande byggkonstruktionen måste du beakta att materialen är kompatibla med varandra och att genomföringen tätas på ett fackmannamässigt sätt. På en lösning med ökad ballast måste du alltid beakta egenbelastningen (modulernas och underkonstruktionens vikt inkl. ballastvikten) och takets externa belastning på grund av t.ex. vind och snö. En byggnad måste normalt sett inte ha en blixtskyddsanläggning när du monterar en solcellsanläggning (med undantag för offentliga byggnader). Om det redan finns en blixtskyddsanläggning på ett projekt, ansluter du normalt sett alltid solcellsanläggningen till denna. Om du uppför en solcellsanläggning på en byggnad som inte har någon genomgående huvudpotentialutjämning, måste du ansluta komponenter av metall (t.ex. underkonstruktionen) till en direkt jordledare. Denna måste anslutas utifrån till en jordningspunkt på byggkroppen. De angränsande byggdelarnas funktion får inte påverkas när du monterar ett fotovoltaiksystem. Här måste du särskilt beakta kontakt-, korrosions- och temperaturexpansion. Dessutom måste du säkerställa tillräckligt med utrymme för underhåll och reparationer av angränsande komponenter när du planerar ditt fotovoltaiksystem. När den grundläggande planeringen är klar är det viktigt att du väljer rätt komponenter till ditt system Monteringssystem Det finns olika typer av möjligheter att fästa monteringssystemen: Montering på den bärande byggkonstruktionen (t.ex. takkrokar, uppställning med förankring eller klämmor) Ökad ballast för underkonstruktionen Systemspecifika modulfästen 7

8 Fotovoltaiksystem Planeringshandbok Moduler Stöd via EEG-subventioner kommer att utbetalas under 20 år. Därför bör du säkerställa att de solceller som du använder har en motsvarande livslängd. Fotovoltaiksolceller ska vara certifierade enligt följande normer: Kristallina solceller ska vara certifierade enligt DIN EN VDE Tunnfilmssolceller ska vara certifierade enligt DIN EN VDE Vid monteringen måste du hålla ett lägsta avstånd på 0,5 m till brandväggar. Vi rekommenderar att du avbryter solcellsytorna med solcellsfria avgränsningar. Dessa är avsedda som underhållsvägar som bl.a. kan användas vid brandbekämpning. När du utformar systemet måste du även säkerställa att du inte påverkar rök- och värmeventilationssystemen (RVV). Du kan få mer information om detta från Tageslicht und Rauchschutz e. V Växelriktare Beroende på monteringsplats måste du välja en lämplig skyddsklass för växelriktaren (skyddsklass för inomhusbruk IP 20, skyddsklass för utomhusbruk måste vara lägst IP 54 eller högre). Även växelriktare certifieras enligt normer. Dessa är:.din EN (Omformare för solcellsanläggningar, särskilda fordringar på växelriktare) När du väljer växelriktare och monteringsplatser måste du beakta följande punkter: Du måste alltid beakta tillverkarens uppgifter (t.ex. tillåten omgivningstemperatur och avstånd mellan olika apparater). Välj en uppställningsplats med så små temperaturskillnader som möjligt. Du måste skydda växelriktarna från aggressiva ångor. Växelriktare som är placerade utomhus måste skyddas mot direkt solljus. Förutom monteringsplatsen måste du säkerställa att den maximala tomgångsspänningen för alla hopkopplade solceller inte överskrider växelriktarens maximalt tillåtna spänningsgräns. Beakta nätoperatörens anslutningsvillkor Kabeldragning Vid kabeldragningen måste du först välja lämpliga tvärsnittsytor på kablarna. Om ledningssträckan från solcellerna till växelriktarna är lång måste du välja en större tvärsnittsyta på kablarna. Förutom kablarnas tvärsnittsytor måste du säkerställa att du väljer så kallade solarkablar. Dessa är särskilt UV-resistenta och klarar en tuff utemiljö. Du bör lägga kablarna i en kabelkanal eftersom detta ger kablarna ett extra skydd (och även skyddar dem mot annan påverkan från t.ex. skadedjur). För att hindra spridning av bänder ska du inte dra kablarna över brandväggar. Om du absolut måste dra kablarna över brandväggar ska du i sådana fall skydda kablarna t.ex. med ett kabelskott eller en brandskyddshylsa. För att säkerställa att skyddet fungerar under en längre tid måste du se till att de byggmaterial som du använder är avsedda för utomhusbruk och beständiga mot väderpåverkan och UV-strålning. När du drar kablarna på lik- och växelströmssidan måste du utföra arbetet i enlighet med erkända säkerhetstekniska regler. På likströmssidan måste du utföra arbetet extra omsorgsfullt eftersom det normala kortslutningsskyddet med överspänningsskyddet inte fungerar där. Du minimerar risken för jord- eller kortslutning genom en säker dragning av enkelledare. Du måste även undvika att dra kablarna över skarpa kanter. Om du måste dra en kabel genom tätningen på grund av växelriktarens placering, måste du täta kabelgenomföringen på ett fackmannamässigt sätt. 8

9 3 Idrifttagande och överlämning av anläggningen Du måste inmontera omkopplare för att kunna stänga av solcellsfältet på ett fotovoltaiksystem. När solcellerna är anslutna med varandra matas direkt likspänning! Du får endast ta systemet i drift i enlighet med normen för drift av elektriska anläggningar (VDE ) och gällande regler för arbetssäkerhet vid arbeten med elektrisk ström, varvid endast behöriga elektriker med lämplig utbildning och erfarenhet inom detta arbetsområde får utföra idrifttagandet. Tillvägagångssättet vid den första kontrollen av en elektrisk anläggning beskrivs i normen för kontroller (VDE ). Dessutom gäller ytterligare föreskrifter som du måste beakta vid idrifttagandet av fotovoltaiksystem och som fastställs i DIN EN (VDE ). Före idrifttagandet och överlämnandet till operatören måste du beakta följande punkter: Fullständig visuell inspektion av konstruktionen (konstruktionens mekaniska fästen, visuell inspektion av alla elektriska anslutningar, kabelsamlare och kabeldragning) Kontrollmätning av tomgångsspänning och polaritet innan växelriktaren ansluts och avstämning med apparatens data. Isoleringsmätning enligt DIN EN eller VDE Kortslutningsmätning av alla strängar Funktionskontroll Dessutom rekommenderar vi en undersökning med termografisk kamera för att hitta bristfälliga solceller eller elektriska anslutningar. När idrifttagandet har avslutats, måste du överlämna en fullständig dokumentation för fotovoltaiksystemet inklusive alla planerings- och apparatunderlag samt testprotokoll till operatören. Det finns en testrapportmall som bilaga till normen DIN EN (VDE ). 4 Underhålla systemet Endast kvalificerad personal får utföra tekniska kontroller och ev. nödvändiga reparationer på fotovoltaiksystemet. Även systemets operatör kan i hög utsträckning bidra till att systemet fungerar utan driftstörningar under många år bortsett från de tekniska kontrollerna. Till dessa räknas: Regelbundna visuella inspektioner Visuella inspektioner efter särskilda händelser (t.ex. storm eller åska) Om du utför regelbundna visuella inspektioner kan du upptäcka synliga skador (skadad isolering på kablar, skador på fördelardosor och skador på växelriktarna) i tid och åtgärda detta. När du utför visuella inspektioner efter särskilda händelser som storm eller åska, måste du särskilt beakta följande punkter: Har trädgrenar orsakat skador på taktätningen eller fotovoltaiksystemet? Har de hållare som säkrar underkonstruktionen eller solcellerna skadats eller förstörts? werden, beschädigt oder zerstört worden? Finns det synliga skador efter blixtnedslag eller överspänning? För att säkerställa en permanent säker drift ska du låta ett kvalificerat företag utföra en visuell inspektion av systemet en gång per år. Tyngdpunkten ligger här vid kontroller av tätningen och takets genomföringar samt kontroller av anläggningens komponenter avseende skador (t.ex. väderpåverkan, skador som orsakas av skadedjur, avlagringar och växtlighet). Även underkonstruktionens hållfasthet måste kontrolleras. Vart fjärde år måste du låta utföra en återkommande kontroll i enlighet med DIN EN Om en blixtskyddsanläggning är integrerad i fotovoltaiksystemet måste denna kontrolleras vart femte år. 9

10 Fotovoltaiksystem Solar Lexikon Ordbok Amorfa celler En amorf cell är en solcell som består av ett tunt skikt av kisel med ett bakre skikt av metall, glas eller plast. Atomerna fördelas inte i en kristallstruktur utan är osorterade. Fördelen med dessa celler är att de kan utformas i de mest varierande former, färger och storlekar. Återbetalningstid Den tid som krävs för att fotovoltaiksystemet ska ge tillbaka investeringskostnaden via matningen till elnätet. Återbetalningstiden beror på investeringskostnaden, löptiden och anläggningens specifika solinstrålning per år. Azimut (solazimut, azimutvinkel) Vinkeln mellan den geografiska sydriktningen och den lodräta projektionen för sträckan observatör - solen på horisontalplanet. Bypassdiod Rader med celler på en panel överbyggas med en bypassdiod för att bibehålla funktionen när panelen delvis är skuggad. DC- Direct Current Engelsk förkortning för likström. Diffusstrålning Diffusstrålning är den strålning som reflekterats eller spridits över himlavalvet innan den träffar en yta och som således inte kommer direkt från solen. Direktstrålning Direktstrålning är den instrålning som kommer direkt från solen. Dopning När man tillverkar en solcell dopas kisel i cellen. På så sätt uppnås antingen ett positivt eller negativt laddningsöverskott i kislet. Vid denna övergång (pn-övergång) mellan positiv och negativ laddning uppkommer solenergi. Intäkt för matning till elnätet Är det belopp per inmatad kwh som garanteras under 20 år [gäller i Tyskland]. Likström/Likspänning I motsats till växelström är likström elektrisk ström som alltid har samma riktning. Likström har tidsmässigt konstant elektrisk spänning och används för laddning av batterier och för strömförsörjningen av elektroniska omkopplare och apparater. Likspänningskällor är t.ex. batterier, ackumulatorer och solcellspaneler. Globalstrålning Summan av den direkta sol- och diffusa himmelsstrålningen mot en horisontell yta. Globalstrålningen på våra breddgrader ligger på ca. 1000W/m². Kilowattimme (kwh) Måttenhet för energi/effekt (1kWh = 1 000W) 10

11 Effekt Den energi som förbrukas eller alstras per tidsenhet. Lutningsvinkel Vinkeln mellan en lämplig nivå för solpanelerna och horisontalplanet. Det finns olika optimala lutningsvinklar beroende på breddgrad och solcellsanläggningens uppställningsplats. Nominell effekt och spänning Nominell effekt: max. effekt i Watt Nominell spänning: Spänning vid maximal effekt i Volt. Båda är inte bara beroende av solinstrålningen utan även av driftstemperaturen. Fotovoltaik En teknik med vilken man kan skapa ström med hjälp av solstrålning. Primärenergi Energi som kan utvinnas av naturliga källor (t.ex. sol, vind, vatten, råolja och naturgas) Sekundärenergi Uppkommer genom omvandling av primärenergi. Systemets verkningsgrad Hela solcellsanläggningens effektivitet under en längre tidsperiod, dvs. förhållandet mellan omvandlingen och instrålningen. Temperaturkoefficient Anger med hur många procent som cellernas effekt avtar när temperaturen sjunker. Växelriktare Omvandlar solcellernas likström till växelström som kan matas till det allmänna elnätet. Växelström, -spänning Som växelspänning ändrar växelström sin styrka och riktning enligt en särskild konstant. Verkningsgrad Solcellernas verkningsgrad anger hur många procent av den inkommande strålningsenergin som faktiskt omvandlas till elektrisk ström. Här hittar du mer information om hur du kan använda solenergi samt motsvarande subventioner: Kiselceller Kisel är kvartssand som är ett av jordens vanligaste grundämnen. Man skiljer mellan monokristallina och polykristallina celler. Monokristallina celler (utseende som en jämn cellyta) har en verkningsgrad som är ca. 2 % högre än för polykristallina celler (utseende som en fläckig cellyta). 11

12 Kontakt Sverige Tak och Tillbehör Maki AB Edvin Widéns Väg Vinslöv Sverige Telefon: Mobil: Paul Bauder GmbH & Co. KG Werk Stuttgart Korntaler Landstraße 63 D Stuttgart Telefon Telefax Werk Achim Zeppelinstraße 1 D Achim Telefon Telefax achim@bauder.de Werk Bernsdorf Dresdener Straße 80 D Bernsdorf Telefon Telefax bernsdorf@bauder.de Werk Bochum Hiltroper Straße 250 D Bochum Telefon Telefax bochum@bauder.de Werk Landsberg Brehnaer Straße 10 D Landsberg Telefon Telefax landsberg@bauder.de Alla uppgifter i denna broschyr utgår från senaste beprövade teknik. Med förbehåll för ändringar. Vid behov informerar du dig om aktuella tekniska förhållanden när du gör din beställning.