Stosowanie dobrych złączy fotowoltaicznych leży zarówno w interesie inwestorów jak i instalatorów

• Szanowna Pani, jak powstała firma Semicon, jak się rozwijała i czym się zajmuje?

Semicon powstał w 1987r. jako firma inżynierska zajmująca się m. in. produkcją neutralizatorów gazów poreakcyjnych dla istniejącego jeszcze wtedy polskiego przemysłu półprzewodnikowego (fabryki Unitra, Tewa). Tzw. reforma gospodarcza Wilczka z 1988 r. (ostatni rząd PRL premiera M. Rakowskiego) w szokujący wtedy sposób stworzyła podstawy wolności gospodarczej z czego skutecznie jako Semicon skorzystaliśmy. Od początku działalności zajęliśmy się dystrybucją podzespołó w elektronicznych, materiałów chemicznych dla przemysłu elektronicznego, elektromaszynowego jak też aparatury i akcesoriów pomiarowych. Działalność swoją oparliśmy na umowach dystrybucyjnych ze światowej klasy producentami. Wynik 33 lat działalności pokazuje, że ten sposób działania znakomicie się sprawdził. Jesteśmy partnerem ponad 80 firm oferując ich produkty i udzielając wsparcia technicznego polskim klientom.

• Zajmujecie się Państwo także działalnością produkcyjną.

To prawda. Od ponad 23 lat rozwijamy działalność produkcyjną - głównie w zakresie montażu płytek i urządzeń elektronicznych. Udział w kilku projektach Unii Europejskiej wydatnie przyczynił się do zakupu nowoczesnych linii montażu płytek w technologii powierzchniowej (SMT). Jesteśmy też producentem modułów laserowych oraz generatorów linii laserowej. Na ich bazie oparliśmy konstrukcję szeregu urządzeń do pomiaru małych przemieszczeń liniowych. Od kilku lat aktywnie poszerzamy nasz dział usług dla elektroniki. Poza montażem płytek elektronicznych oferujemy również wycinane laserowo szablony stalowe dla technologii SMT. Wycinamy też laserowo precyzyjne detale z folii stalowych, niklowych, molibdenowych, itp. W ostatnim czasie wzbogaciliśmy zakres naszych usług o cięcie logroli taśm (izolacyjne, klejowe, maskujące, itp.). Jesteśmy autoryzowanym dystrybutorem 3M, co przez dostęp do cen dystrybucyjnych i możliwości konwertingu materiałów czyni nas atrakcyjnym partnerem dla wielu dziedzin przemysłu.

• Szczególne miejsce w ofercie firmy zajmuje dział fotowoltaiki, jak rozwija się w Polsce ta branża i jakie ma perspektywy na przyszłość?

Zaangażowanie naszej firmy w sprawy fotowoltaiki wynika z dwóch powodów. Po pierwsze jesteśmy jedynym w Polsce autoryzowanym dystrybutorem oryginalnych złączy fotowoltaicznych MC4 szwajcarskiej firmy STÄUBLI EC (dawniej Muti-Contact ), która je stworzyła i jest ich jest największym producentem. Drugim powodem jest popieranie rozwoju technologii związanych z odnawialnymi źródłami energii, ponieważ wpłyną na wzrost bezpieczeństwa energetycznego kraju, wpłyną na powstanie nowych dziedzin przemysłu i zapewnią ochronę środowiska naturalnego. O poważnym podejściu naszej firmy do sprawy ochrony środowiska może świadczyć fakt wdrożenia w naszej firmie normy środowiskowej nr ISO 14001:2004.

• Od kiedy zajmujecie się sprzedażą złączy fotowoltaicznych MC4?

Sprzedajemy te złącza, ale i przewody solarne oraz narzędzia do ich montażu od 2010 roku. Wtedy to głównymi klientami były politechniki budujące pierwsze instalacje do celów dydaktycznych. Bardzo duży, wręcz lawinowy wzrost zainteresowania klientów produktami do budowania instalacji fotowoltaicznych rozpoczął się w 2012 r, kiedy to został opublikowany projekt Ustawy o Odnawialnych Źródłach Energii (OZE) bardzo korzystny i dający nadzieję na nowe możliwości na rynku pracy. Niestety zabrakło wtedy wsparcia ze strony państwa i nadzieje się nie spełniły.

• A jak wygląda teraz obraz rynku OZE jeżeli chodzi o możliwości inwestycyjne?

Obecnie sytuacja zmieniła się diametralnie, gdy inwestorzy otrzymali wsparcie w postaci dotacji oraz ulg podatkowych. W drugiej połowie 2019 r. nastąpił tak duży wzrost zapotrzebowania na wszystkie elementy systemów PV (fotowoltaicznych), że zaczęło ich powszechnie brakować. Przykładowo, w listopadzie 2019 r., nasza sprzedaż złączy wzrosła 5-krotnie i wcześniej odebraliśmy złącza, których odbiór planowaliśmy na początek 2020 r. Spowodowało to opóźnienia w ich dostawach na początku roku. Wzrost zapotrzebowania na złącza PV dynamicznie wzrósł również w całej Europie. Przysporzyło to tak nam jak i naszym Klientom wielu problemów. Wobec tak zwiększonego popytu firma STAUBLI EC podjęła decyzję o kolejnych inwestycjach w maszyny umożliwiające sprostanie wymaganiom rynku.

• A czy pandemia nie spowolniła tempa inwestycji w fotowoltaikę, co miałoby przełożenia na zmniejszenie Waszej sprzedaży?

Absolutnie nie. W zeszłym roku obawialiśmy, czy epidemia spowodowana koronawirusem nie zmniejszy zapotrzebowania rynku na nasze produkty, których zamówiliśmy bardzo dużo. Obawy się nie spełniły. To był bardzo dobry rok, który nasza firma dzięki sprzedaży szerokiego asortymentu fotowoltaicznego, zakończyła z pozytywnym wynikiem finansowym. Biorąc pod uwagę planowane budowy farm oraz mniejszych instalacji tendencja wzrostu się utrzyma.

 

Złącza fotowoltaiczne w symbolicznej instalacji

• Jak ważne jest stosowanie dobrych, oryginalnych złącz fotowoltaicznych. Jakich strat energii, a więc i pieniędzy pozwalają one uniknąć w porównaniu do tych pośledniej jakości? Można to jakoś wyliczyć stricte finansowo?

Oferowane przez nas złącza MC4 (firmy Muti-Contact po zmianie nazwy STAUBLI EC, gdzie MC to pierwsze litery nazwy producenta, a cyfra 4 to średnica kontaktu = 4 mm), stały się obowiązującym standardem. Ich popularność spowodowała, że powstały liczne europejskie i chińskie kopie, które wyglądają prawie identyczne, ale ich parametry mogą znacznie różnić się od wartości parametrów złączy oryginalnych. Złączom fotowoltaicznym stawia się bardzo duże wymagania. Muszą być wodoszczelne, odporne na wysokie i niskie temperatury, promieniowanie UV, zanieczyszczenie środowiska w postaci soli oraz amoniaku, a ponieważ, przez złącza fotowoltaiczne płyną prądy DC (stałe) muszą posiadać zabezpieczenie przed rozłączeniem, w wyniku którego mógłby powstać łuk elektryczny, a w konsekwencji - pożar. Takie zabezpieczenie zapewnia system zatrzaskowy. I te wszystkie wymagania muszą spełniać przez 20-25 lat działania. Bardzo ważnym parametrem, który decyduje o stratach wyprodukowanej w instalacji energii elektrycznej jest jak najmniejsza wartość rezystancji (wielkość oporu na przepływ prądu w obwodzie elektrycznym - przyp. red. Semicon) kontaktu w połączeniach złącze-złącze oraz złącze-przewód. Minimalna rezystancja kontaktu to efekt bardzo dobrego styku wewnątrz połączenia i minimalny spadek napięcia, a w konsekwencji minimalna strata wyprodukowanej przez moduły energii elektrycznej.

• A im mniejsze straty na złączu tym oczywiście większy zysk finansowy na instalacji...

Dokładnie. Oryginalne złącza MC4 gwarantują zachowanie swoich parametrów przez cały czas pracy instalacji czyli 20-25 lat. Podam przykład, aby go zobrazować, muszę posłużyć się wzorem z fizyki.

Do obliczenia strat energii na rezystancji kontaktu złączy wykorzystuje się znany wzór na energię: En=R x I²x t I np., jeżeli wykorzystujemy kopie złącz o dużej rezystancji kontaktu ≤ 5.0 mΩ, to obliczmy ile energii stracimy na jednym połączeniu w ciągu 1 godziny na rezystancji kontaktu R= 4 mΩ, dla prądu I=10A En=R x I²x t = 4mΩ x (10A)² x 1h=400 mWh= 0,4 Wh Na 100 połączeniach (wtyk/gniazdo), będzie to wartość 40 Wh, w ciągu 10 godzin - 400 Wh, w ciągu roku... to już jest naprawdę sporo.

 

Złącza MC4 (z lewej) i ich kopie

• A jak to wygląda dla oryginalnego złącza MC4 o małej rezystancji kontaktu?

Zdecydowanie korzystniej dla inwestora. Np. energia stracona na jednym połączeniu w ciągu 1 godziny na rezystancji kontaktu R= 0,25 mΩ, dla prądu I=10 A wynosi, En=R x I²x t = 0,25 mΩ x (10A)² x 1h=25 mWh= 0,025 Wh Na 100 połączeniach (wtyk/gniazdo) będzie to wartość tylko 2,5 Wh, więc 16 razy mniej.

• Czyli złe złącza w instalacjach fotowoltaicznych to jedne z głównych źródeł strat finansowych i zmniejszonej zyskowności?

Posłużę się kolejnym przykładem. Unia Europejska prowadziła projekt Solar Bankability (www.solarbankability.org), w ramach programu HORIZON 2020, który miał na celu zdefiniowanie profesjonalnej oceny ryzyka inwestycji na podstawie zebranych danych statystycznych dotyczących przyczyn awarii w instalacjach fotowoltaicznych.

Jednym z wyników projektu Solar Bankability było opracowanie listy 20 najważniejszych problemów technicznych w zakresie złączy i okablowania wpływających finansowo na rentowność instalacji wyrażonej w EUR/ kWp (KiloWatt peak (kWp) określa jaką ilość prądu (kWh) może wytworzyć instalacja fotowoltaiczna lub jeden moduł - przyp. red. Semicon). strat na rok. Okazało się, że największe straty przynoszą uszkodzone złącza (2,67 EUR/kWp) i nieprawidłowo wykonane połączenia kablowe ( 3,93 EUR/kWp). Ostatnio buduje się dużo instalacji o mocy 1 MW. Możliwe straty finansowe w ciągu roku wynikłe z powodu uszkodzonych złączy to 1000 kWp x 2,67 EUR/kWp = 2670 EUR/rok. Ten sam projekt wykazał, że złej jakości złącza są głównym powodem uszkodzeń modułów PV.

• Co daje jeszcze używanie dobrych złącz? Np w kwestii bezpieczeństwa?

Bezpieczeństwo to podstawowy problem, który rozwiązują dobre złącza. Ich obudowy wykonane są z dobrego plastiku, którego zatrzaski nie otwierają się łatwo niwelując zagrożenie powstania łuku elektrycznego i pożaru. Kontakt elektryczny jest tak umieszczony, aby w stanie rozłączenia nawet palec 3-letniego dziecka nie miał do niego dostępu. Dobre złącza o małej rezystancji nie grzeją się, co nie niszczy ich plastikowej izolacji i zapobiega rozłączeniu pod napięciem.

Stosowanie dobrych złączy leży zarówno w interesie inwestorów jak i instalatorów. Inwestorzy będą mieli większe zyski, a instalatorzy mniej problemów z serwisem gwarancyjnym.

• Jakie metale są używane w złączach, jakie są najlepsze i dlaczego, np. z punktu widzenia korodowania, które pogarsza i pomniejsza przesył energii z paneli do falowników?

Jak wspomniałam powyżej, duże wartości rezystancji kontaktu złączy są bardzo niekorzystne, a wręcz szkodliwe. Mając na uwadze zakładany długi czas pracy instalacji należy brać pod uwagę również wzrost rezystancji kontaktu w miarę upływu czasu z powodu korozji elektrochemicznej. Do budowy kontaktów elektrycznych swoich złączy MC4 firma Multi-Contact (obecnie STAUBLI EC) wybrała miedź pokrytą cyną ze względu na małą wartość różnicy potencjału cyna/miedź Cu/Sn wynoszącą 260 mV, dzięki czemu są bardziej odporne na korozję elektrochemiczną. Niektórzy producenci pokrywają kontakty elektryczne złączy PV srebrem i wbrew pozorom jest to gorszy wybór, ponieważ różnica potencjału miedź- srebro Cu/Ag wynosi 320 mV, czyli korozja będzie postępowała szybciej. Jest to jeszcze gorszy wybór dla połączenia cynowanych przewodów solarnych i srebrzonych kontaktów, ponieważ różnica potencjału cyna-srebro Sn/Ag wynosi 470 mV ).

• Jakie są koszty złączy, przewodów i puszek w całkowitej wartości instalacji fotowoltaicznej?

Według wyników wspomnianego Projektu UE Solar Bankability koszty złączy, przewodów oraz puszek przyłączeniowych w modułach PV to mniej niż 1% wartości całej inwestycji, a samych złączy nawet 0,003%.

Należy zastanowić się więc, czy warto podejmując decyzję o budowie elektrowni PV, ryzykować utratę bezpieczeństwa pożarowego i elektrycznego, niezawodności oraz spodziewanych zysków wybierając panele ze złączami niewiadomego pochodzenia oraz pozostałe tanie komponenty.

• Jak rozpoznać oryginalne, markowe złącza od kopii?

Na rynku produktów fotowoltaicznych istnieje wiele rodzajów złączy, które sprzedawane są jako MC4, co często wynika z braku wiedzy. Ważne jest, aby były sprzedawane pod nazwą jaką nadał im producent, którego nazwa również powinna być podana. Złącza, które mamy w ofercie nazywają się MC4 i nie są kompatybilne ze złączami innych producentów, jak deklaruje producent w swoim oświadczeniu. Kompatybilność kojarzy się z możliwością włożenia wtyku do gniazda, co nie jest prawdą. Złącza muszą spełniać dokładnie te same wymagania elektryczne, mechaniczne i środowiskowe, czego nie mogą gwarantować złącza różnych producentów.

W normie IEC 60364-7-712:2017, klauzula nr 712.526 istnieje zapis, pozwolę sobie już przytoczyć tłumaczenie, że "złącza męskie i żeńskie powinny być tego samego typu i tego samego producenta tzn. że złącze męskie jednego producenta i złącze żeńskie innego producenta lub odwrotnie nie będą używane do połączenia".

• Jak więc konkretnie i po szczegółach poznać oryginalne złącza MC4?

Przede wszystkim po - może przytoczę w punktach:

1. czarnej uszczelce w gnieździe (+) wykonanej z poliamidu PA odpornego na starzenie termiczne (kopie mają zwykle czerwone);
2. literach MC wytłoczonych na obudowie gniazda (+);
3. literach UL wytłoczonych na obudowie gniazda (+) informujących o posiadanym certyfikacie UL (kopie nie posiadają tego certyfikatu);
4. białych napisach na obudowie wtyku (-) "STOP" i "Do not disconnect under load".

• Jakie złącza oferuje Semicon, gdzie mogą być używane?

Jako autoryzowany dystrybutor producenta mamy w swojej ofercie złącza, przewody solarne, przewody z bezpiecznikami oraz narzędzia firmy STAUBLI EC. Obecnie oferujemy złącza serii MC4 oraz MC4 EVO 2 dostosowane do przekrojów przewodów 2,5; 4; 6; 10 mm² z trzema wymiarami średnic uszczelek, które można dobrać do średnicy zewnętrznej przewodu solarnego, aby zapewnić dobrą szczelność. W obu seriach oferujemy złącza szeregowe do montażu na przewodach, do montażu w obudowach urządzeń np. inwerterów czy też rozdzielnic DC/AC oraz złącza równoległe do równoległego łączenia łańcuchów paneli.

 

MC4 EVO2-nowa generacja złączy MC4

Nowa seria złączy MC4 EVO2 jest w pełni kompatybilna z serią MC4. Napięcie pracy tych złączy wynosi 1500 VDC bez względu na miejsce montażu (seria MC4 może pracować przy napięciu 1500 VDC w obszarze z ograniczonym dostępem osób, co stwierdza posiadany certyfikat). Dzięki mniejszej rezystancji kontaktu złącza EVO2 przenoszą prądy większe o prawie 50% w stosunku do serii MC4.

• Jak ważny jest poprawny montaż złącz?

W odpowiedzi na to pytanie muszę znowu wspomnieć o rezystancji, w tym przypadku o rezystancji , która istnieje w miejscach zaciśnięcia przewodu solarnego z kontaktem elektrycznym złącza. Najlepszą, jedyną metodą montażu złączy PV z przewodem jest zaciskanie. Niemieckie Forum Kablowe badało zależność rezystancji połączenia złącza i przewodu w zależności od temperatury. Wyniki zostały opublikowane (forumkabel.de) i pokazały, że rezystancja poprawnie zaciśniętego złącza zmienia się nieznacznie z upływem czasu, a nie poprawnego - szybko osiągając wysokie wartości. Dlatego bardzo istotne jest zadbanie o poprawny montaż z użyciem odpowiednich do tego narzędzi.

• Czy w przypadku pożaru, który był spowodowany użyciem nieodpowiednich dla instalacji złącz, które jak wiemy oddają straconą energię w postaci ciepła, istnieje ryzyko niewypłacenia odszkodowania?

Jak wspomniałam wcześniej, bardzo prawdopodobną przyczyną powstania pożaru byłby łuk elektryczny spowodowany rozłączeniem złączy pod napięciem. Takie rozłączenie byłoby skutkiem zniszczenia izolacji zbyt dużym grzaniem, uszkodzenia zatrzasków, zastosowania złączy różnych producentów itp. Gdyby powstał pożar i odkryto by, że w instalacji wbrew wytycznym norm UL 1703 oraz IEC 62548 połączono jednak złącza różnych producentów, mogłyby pojawić się problemy z wypłaceniem odszkodowania.

W obecnej sytuacji, gdy większość producentów paneli w specyfikacjach technicznych podaje, że zastosowano złącza "kompatybilne z MC4", bez podania nazwy i producenta, trudno jest dostosować się do w/w norm. Dlatego, aby wypełnić wymagania norm IEC62548 oraz UL1703, zabraniających łączenia złączy różnych producentów, dobrze przemyśleć sprawę złączy już na etapie projektowania i wyboru modułów PV. Istnieje ryzyko, że po otrzymaniu modułów okaże się, że zastosowane złącza nie są w Polsce dostępne. Z mojego doświadczenia wynika, że przy dużym zamówieniu paneli, ich producent może zastosować puszki ze złączami, jakich zażąda klient.

• Bardzo dziękuję za rozmowę

Dziękuję.

Wywiad przeprowadzony przez portal PASYWNY-BUDYNEK.PL.