Czy błędy popełniane przy montażu ogniw fotowoltaicznych można podzielić na bardziej lub mniej ważne? Które w dużym stopniu wpływają negatywnie na pracę systemu, a które w nieznacznym? – Otóż wszystkie są ważne i mają konsekwencje zarówno w trakcie realizacji inwestycji, jak i podczas eksploatacji systemu. Znając „pułapki montażowe”, łatwiej je kontrolować i ograniczyć lub wyeliminować.

Nie ukrywam, że gdy zostałem poproszony o napisanie kilku słów na temat podstawowych błędów wykonawczych związanych z realizacją instalacji fotowoltaicznych, miałem spory kłopot, który z kilkunastu możliwych do popełnienia błędów należałoby opisać. Poczynając od pierwszych instalacji, jakie wykonałem ponad 7 lat temu, aż do dzisiaj, możliwość popełnienia błędu przy montażu paneli fotowoltaicznych wciąż stanowi dla mnie realne zagrożenie. Wcześniej błędy popełniałem sam – z powodu niewiedzy. Później usterki pojawiały się najczęściej z powodu pracy w pośpiechu. Duże tempo pracy skutkowało brakiem dostatecznej kontroli i nadzoru podległych monterów, a także brakiem informacji zwrotnej od instalatorów. Po próbach pracy w systemie: „każdy wie, co robić, dogadamy się” pogodziłem się ze znienawidzonym wcześniej słowem: „procedury”. Ich wprowadzenie nie gwarantuje wprawdzie 100% perfekcji, ale znacząco obniża liczbę późniejszych poprawek czy napraw gwarancyjnych.

Kontrola wstępna

Chcąc dokonać innego niż w kategoriach: istotne – mało znaczące, a przy tym sensownego podziału błędów, postanowiłem skupić się na błędach popełnianych bez podjęcia działań wstępnych. Procedury kontroli wstępnej są równie ważne jak staranny montaż. Ich właściwe stosowanie powinno spowodować obniżenie liczby usterek montażowych co najmniej o połowę.

Podstawową procedurą przy realizacji instalacji fotowoltaicznych jest wykonanie prawidłowych oględzin technicznych obiektu pod inwestycję. Na skutek braku wizyty projektanta na dachu, a nawet na działce, z ponad 80 wykonanych przeze mnie instalacji więcej niż połowa zawierała błędy projektowe. Ich przyczyną jest zatem niedostateczne zapoznanie się z terenem inwestycji przed przygotowaniem projektu, ale także – zbyt małe doświadczenie wielu projektantów.

1. Maksymalny rozstaw podpór i wysuw modułu fotowoltaicznego	2. W celu sprawdzenia odległości separacyjnych na dachu pokrytym dachówką ceramiczną, przygotowywanym do położenia instalacji fotowoltaicznej, należy porównać łączne wysokości łat i grubości dachówek z uniesieniem haka montażowego

Moja wieloletnia praktyka zawodowa wykazała, że kolejne opóźnienia, postoje, kary umowne są jednak zdecydowanie droższe od opłaty za dodatkowe godziny pracy projektanta. Dość powiedzieć, że na wielu obiektach dopiero w trakcie budowy dokonuje się adaptacji nie ujętych w dokumentacji powykonawczej. Powody są różne, ale często okazuje się, że np. zmienione zostało poszycie dachu i rozstawy belek. Zmiany te nie docierały ostatecznie do projektantów instalacji. W takiej sytuacji jedynym sposobem, aby później nie mieć problemów ze zgodnością projektu z realizacją jest wykonanie przez kierownika budowy oględzin technicznych obiektu pod inwestycję. Pozwoli to zapobiec części błędów już na etapie projektowania, jednakże czekają nas jeszcze wspomniane na wstępie „pułapki montażowe”.

Błędy montażowe

Zacienienie modułów

Często można zaobserwować instalacje z modułami zamontowanymi w strefach dużego zacienienia. Taka instalacja nie tylko nie wygląda profesjonalnie, ale i zamysł jej działania jest zaburzony. Widać to przy porównywaniu wyników produkcyjnych: wydajność układu znajdującego się w strefie dużego zacienienia będzie znacząco niższa od wydajności układu prawidłowo zamontowanego, pomimo obiektywnie takich samych warunków nasłonecznienia. Powodów niewłaściwego usytuowania modułów może być kilka. Zdarza się np., że na planie obiekty zacieniające moduły znajdują się w zupełnie innym miejscu niż w rzeczywistości. A ponieważ szczegółowe omówienie procedury dokonania zmiany w projekcie wymagałoby osobnego artykułu, wymienię tylko najważniejsze wątki. Przede wszystkim przy stwierdzeniu przesunięcia obiektów na planie w stosunku do ich rzeczywistego położenia bądź stwierdzenia większej wysokości obiektu zacieniającego (komina, wentylatora, anteny itp.) niż wartości z projektu, należy skontaktować się z projektantem instalacji. Dość częstym przypadkiem jest nieuwzględnienie przy projektowaniu zacienienia od drzew. Nasze obawy powinna wzbudzić sytuacja, gdy kąt między wysokością któregoś z modułów PV a wysokością dowolnego fragmentu drzewa przekracza 20°. Podobnie – taki sam kąt wzajemnego zacieniania się rzędów konstrukcji uchylnej, co skutkuje dużymi stratami na obwodach z zacienionymi modułami. Sytuacje takie, z powodu niewiedzy, mogą być akceptowane przez urzędników przy udzielaniu dotacji, lecz dla większości inwestycji oznaczają istotne ograniczenie zysków, a tym samym zbyt długi okres zwrotu. Zasadniczo w każdej z opisanych sytuacji należy profilaktycznie upewnić się, czy zacienienia zostały uwzględnione w optymalizacji połączeń (dobory równo zacienianych modułów w obwody/ stringi). Wystąpienie zacienień świadczy najczęściej o wykonaniu projektu jedynie na podstawie planu obiektu, bez wizji lokalnej, lub po prostu o wspomnianym braku doświadczenia projektanta.

Podparcie systemów

W fazie projektowania musimy podać dostawcy stelaża montażowego następujące dane: adres inwestycji, kąt nachylenia płaszczyzny modułu, rodzaj modułów i zmierzone, maksymalne odległości między belkami czy legarami. Dostawca, analizując te dane, oraz wytrzymałość swoich komponentów, np. na gięcia, wyznaczy maksymalne rozstawy punktów podparcia. Jeśli faktyczne wymiary na dachu są większe od podanych przez dostawcę systemu stelaża, należy zamówić mocniejsze szyny nośne. W przeciwnym wypadku dojdzie do nadmiernego wyginania modułów między podporami. Z biegiem czasu spowoduje to mikropęknięcia cel. Należy też, bazując na projekcie i wymiarach modułów, rozrysować na dachu skraje planowanej płaszczyzny modułu bądź zestawu modułów. Następnym krokiem jest porównanie, jak daleko będą one wystawać poza osie ostatnich belek czy krokwi. Chodzi o niedopuszczenie do gięcia elementów na brzegach (efekt dźwigni). Maksymalny dopuszczalny wysuw płaszczyzny modułów wynosi zwykle 25-40 cm dla stelaży na dachu oraz 40-60 cm dla stelaży na glebie.

3. Skutkiem braku porównania grubości łaty i dachówki podczas posadowienia haków nośnych może być pękanie dachówek pod wpływem parcia wiatru i obciążenia śniegiem	4. Montując panele fotowoltaiczne na dachu z blachy falistej, należy pamiętać o zapewnieniu szczelności pokrycia przy wykorzystaniu specjalnych mas bitumicznych

Dokładny maksymalny wysuw zależy od rodzaju szyny nośnej oraz wytrzymałości ramy modułu i określa go dostawca. Nie ma możliwości prawidłowego montażu bez znajomości obu tych parametrów dla danego projektu. Dlatego też konsekwentnie powinniśmy wybierać do współpracy tych dostawców, którzy oferują wyliczanie potrzebnych wartości.

Ciągłość, rodzaj i wymiary poszycia
Skupmy się na najczęstszych rodzajach pokrycia: dachówce ceramicznej oraz blasze trapezowej i falistej. W przypadku dachówek ceramicznych przygotowywanych pod położenie instalacji fotowoltaicznej, musimy porównać łączne wysokości łat i grubości dachówek z uniesieniem haka montażowego celem stworzenia odległości separacyjnych (rys. 2). Bez tego nie da się prawidłowo posadowić haków nośnych, skutkiem czego dachówki mogą pękać pod wpływem parcia wiatru i obciążenia śniegiem (rys. 3). Każdy dostawca stelaża określa własną wysokość minimalną uniesienia ponad dachówkę. Najczęściej ten wymiar wynosi 8-10 mm, ale przy wzmocnionych hakach może mieć jedynie 5 mm. Należy więc dodatkowo zabezpieczyć możliwość regulacji wysokości, jeśli łączne odchylenia grubości łat i dachówek są znaczne. W tym celu można wykorzystać elementy regulacyjne haków lub wodoodporne sklejki o zróżnicowanej grubości. Jeżeli dach jest pokryty blachą trapezową, mamy do czynienia z innymi „pułapkami monterskimi”. Aby im zapobiec, przed przystąpieniem do montażu stelaża trzeba zmierzyć grubość blachy i przyjrzeć się jej ukształtowaniu. Przykładowo: zmniejszenie rzeczywistej grubości blachy trapezowej może spowodować potrzebę całkowitej zmiany posadowienia. Zamiast wkręcania śrub samowiertnych do boku fali należy wtedy zastosować śruby nośne wkręcane do krokwi lub legarów (system pokazany na rys. 1). Zignorowanie osłabienia blachy w porównaniu do założeń projektowych, rodzi groźbę zerwania modułu wraz z szyną przy silnych porywach wiatru. Stwarza to zagrożenie dla zdrowia i życia użytkowników, nie mówiąc o stratach finansowych. Przy pokryciach z blachy falistej należy dodatkowo sprawdzić, czy monterzy potrafią zapewnić szczelność pokrycia podczas wkręcania śrub nośnych dokładnie pośrodku spadku fali (rys. 4). Jeżeli nie będą stosować przy tym specjalnych, uszczelniających mas bitumicznych o dużej trwałości, nieszczelności nie da się zapobiec. Nie ma na rynku zróżnicowanych uszczelek pasujących do każdej pochyłości bocznej blach falistych.

5. Dozwolone przedziały montażu szyn podporowych dla paneli fotowoltaicznych

Dozwolony rozstaw szyn nośnych
Każdy dostawca modułów fotowoltaicznych określa, w jakich przedziałach zaleca montować szyny, na których opierać się będzie jego moduł (rys. 5). Im trwalsza rama, tym zakres tolerancji zamontowania szyn podporowych jest większy. Jest to szczególnie ważne w przypadku dachów pokrytych dachówką, ponieważ pokazany na rys. 2 sposób zamocowania haków nośnych nie zapewnia dowolności montażu linii szyn. Muszą one zawsze opierać się na hakach zamocowanych w takich odstępach jak łaty dachowe. Monter powinien zatem przesuwać te linie do momentu osiągnięcia wymaganych zakresów podporowych jednocześnie dla wszystkich rzędów modułów. Montaż szyn poza zakresy podporowe powoduje osłabienie wytrzymałości modułów fotowoltaicznych. Oprócz utraty gwarancji na moduły istnieje również duże prawdopodobieństwo spowodowania ich popękania, a w konsekwencji – spadku produktywności całego systemu.

Instalacja odgromowa
Z zasady staramy się odizolować instalację fotowoltaiczną od instalacji odgromowej, chociaż gdy mamy do czynienia z poszyciem blaszanym, utrzymanie separacji elektrycznej jest niemożliwe z powodu przewodności śrub, konstrukcji i blachy. Przy każdym innym wariancie pokrycia dachu należy sprawdzić, czy projekt instalacji zawiera wymagane minimalne odległości separacyjne. Ich wyznaczenie należy powierzyć specjaliście od instalacji odgromowych.

Zbytnie zbliżenie instalacji PV do,,odgromówki” w najlepszym razie może prowadzić do nieskuteczności instalacji przepięciowej i zniszczenia modułów. Czasami może jednak spowodować pożar. Bliskość instalacji odgromowej wymaga bowiem zastosowania innych urządzeń do wykonania zabezpieczenia przepięciowego SPD oraz większych średnic kabli – do wyrównania potencjału. Jeżeli tego nie ma, a instalacje są blisko, należy odmówić montażu bez wprowadzania korekt do projektu.

Moment obrotowy przy montażu

Poznanie zalecanego momentu obrotowego, z jakim dokręcamy klemy (elementy dociska jące moduł do szyny nośnej) jest niezwykle ważne. Moment ten jest zwykle zgodny z tym, jaki może wytworzyć monter stosujący w sposób umiarkowany zwykły klucz imbusowy. Dla niewprawionych instalatorów najbezpieczniejszym rozwiązaniem jest jednak zastosowanie klucza dynamometrycznego. Należy nastawić go na moment obrotowy bliski maksymalnemu dozwolonemu. Dużym zagrożeniem, często spotykanym na budowach, jest stosowanie do tego celu zbyt mocnych wkrętarek. Zdarzyło mi się np. zaobserwować zakręcanie śrub dociskających poprzez klemy i moduły do szyn za pomocą elektrycznych kluczy udarowych. W skrajnej sytuacji moment obrotowy takiego urządzenia przekraczał ponad 20 razy zalecenia dostawcy stelaża. Zamontowane w ten sposób moduły nadawały się tylko do wymiany, a nieznajomość tej zasady montażu przyniosła firmie wykonawczej straty w wysokości połowy wartości instalacji.

Udanych montaży!

Żywię przekonanie, że nie wystraszyłem przyszłych monterów czy inwestorów tak bardzo, by zaniechali swoich planów montażowo-inwestycyjnych. Instalacje fotowoltaiczne są jednymi z najprostszych w montażu i eksploatacji spośród OZE. Wbrew pozorom są też bardzo przewidywalne i do tego mało absorbujące podczas eksploatacji. Niestety, są wrażliwe na błędy opisane w tym artykule.
Sądzę też, że poznanie zasad prawidłowego montażu jest w gruncie rzeczy zadaniem stosunkowo prostym. Obecnie najbardziej efektywną metodą pozyskania takiej wiedzy jest udział w szkoleniu prowadzonym przez doświadczonego instalatora. Musi ono jednak zawierać przynajmniej kilkudniowe zajęcia z praktycznego montażu. Inną dobrą metodą jest odbycie praktyki w firmie mogącej wylegitymować się wykonaniem kilkudziesięciu układów na różnego rodzaju obiektach. Niestety, na razie nie ma dostępnych polskich bądź przetłumaczonych publikacji omawiających szerzej praktyczne aspekty montażu instalacji PV.

Autor: Krzysztof Czermak