Lakossági stringnél a szolár kábel keresztmetszetét szinte soha nem a terhelhetőség korlátozza: egy EN 50618 szerinti 4 mm²-es kábel 60 °C-os környezetben, szabadon vezetve 55 A-t bír, a string tervezési árama pedig 20 A alatt marad. A határt a feszültségesés húzza meg, és azt mindig az oda-vissza hosszal kell számolni.
Az akkumulátorkábelnél fordított a helyzet. Egy alacsony feszültségű (LV) tárolón 100 A fölötti áram is folyhat, ott a terhelhetőség, a biztosíték és a gyártói előírás dönt.
Mi az a szolár kábel, és miben más, mint egy sima vezeték?
A szolár kábel a napelemek egyenáramú (DC) oldalán használt egyerű vezeték: ez köti össze a modulokat, és ez viszi a string áramát az inverterig. A string az egymás után, sorba kötött modulok lánca, a feszültségük összeadódik, az áramuk megegyezik. Mivel a kábel évtizedekig a tetőn fekszik, napsütésben, fagyban és nagy egyenfeszültségen, a hagyományos épületvillamossági vezetéknél jóval szigorúbb követelményeknek kell megfelelnie.
Ezeket a követelményeket Európában az EN 50618 harmonizált szabvány rögzíti. Az ennek megfelelő kábel típusjele H1Z2Z2-K. A betűk jelentése:
- H: harmonizált európai kábeltípus.
- Z2 (kétszer): halogénmentes, térhálósított anyagú szigetelés és köpeny. Tűz esetén nem fejleszt korrozív, halogéntartalmú füstgázt.
- K: finom elemi szálas, hajlékony rézvezető, ami szerelés közben könnyebben kezelhető, mint a tömör vezető.
A gyakorlatban ez a következő határértékeket jelenti: 1,5 kV DC névleges feszültség (legfeljebb 1,8 kV DC), −40 és +90 °C közötti környezeti hőmérséklet, a vezetőn tartósan 90 °C, összesen 20 000 órán át 120 °C is megengedett. A kábel UV- és ózonállóságát szabványos vizsgálat igazolja, és a vezető ónozott réz, ami lassítja a korróziót.
A régebbi PV1-F jelölésű kábelek egy korábbi TÜV-specifikáció szerint készültek. Új telepítésnél a H1Z2Z2-K jelölést keresd a köpenyen, mert ez az uniós harmonizált szabványra utal. Ha a köpenyfeliraton sem a típusjel, sem az EN 50618 nem szerepel, az a kábel nem szolár kábel, akármi áll a csomagoláson.
A napelemes rendszerek létesítési előírásait Magyarországon az MSZ HD 60364-7-712 szabvány tartalmazza. A kábelválasztást, a vezetést és a védelmeket ennek a szabványnak és a beépített eszközök gyártói előírásainak együtt kell megfelelnie.
Mi dönti el, hogy 4 vagy 6 mm² szolár kábel kell?
Két feltételnek kell egyszerre teljesülnie: a kábel bírja tartósan a legnagyobb áramot, és a rajta eső feszültség ne vigyen el túl sok energiát. A kettő közül mindig a szigorúbb dönt.
Terhelhetőség: mekkora áramot bír a kábel?
A string kábelét a modul rövidzárási áramának (Isc, az az áram, ami rövidre zárt kimenetnél folyik) legalább 1,25-szörösére kell méretezni. Ez a szorzó a szabványos mérési feltételeknél erősebb besugárzásra ad tartalékot.
Vegyünk egy valós modult: az Astronergy ASTRO N7s 2.0 515 W napelem rövidzárási árama 15,79 A, munkaponti árama 14,96 A. A tervezési áram így 1,25 × 15,79 A = 19,74 A.
Az EN 50618 szerinti kábelek terhelhetősége 60 °C-os környezetben, egyetlen, szabadon vezetett kábelnél 4 mm²-en 55 A, 6 mm²-en 70 A. Felületre fektetve ez 52 A, illetve 67 A. Védőcsőben, kötegben vagy forró tetőfelület közelében az értéket a gyártói csökkentő tényezőkkel kell korrigálni, de a 19,74 A-hez képest még így is bőséges a tartalék. Egy stringnél tehát a terhelhetőség nem indok a 6 mm² mellett.
Feszültségesés: hogyan számold ki?
Az áram a kábelen oda és vissza is megteszi az utat, ezért a hurok hossza a nyomvonal kétszerese. A képlet:
ΔU = 2 × L × I × R′
ahol L a kábel egyirányú hossza méterben, I a munkaponti áram amperben, R′ pedig a kábel fajlagos ellenállása ohm per méterben. Ha az adatlap nincs kéznél, R′ a réz fajlagos ellenállásából is becsülhető: kerekítve 0,0175 Ω·mm²/m, ezt osztod a keresztmetszettel.
A számításhoz most a kábelgyártók által közölt legnagyobb megengedett 20 °C-os ellenállást használjuk, ami ónozott, finom elemi szálas vezetőnél kicsit magasabb a tiszta réz elméleti értékénél:
- 4 mm²: legfeljebb 5,09 Ω/km, azaz 0,00509 Ω/m
- 6 mm²: legfeljebb 3,39 Ω/km, azaz 0,00339 Ω/m
A feszültségesés százalékos értéke megegyezik a teljesítményveszteség arányával a kábelen, mert mindkettő I × R / U arányban nő. Ezért elég a feszültségesést figyelni. A DC oldalon a bevett tervezési cél 1% körüli feszültségesés a legnagyobb terhelésnél. Ez nem kötelező szabványos határérték, hanem az a pont, ahol a vastagabb kábel többletköltsége és a megtakarított energia nagyjából egyensúlyban van.
Számpélda: 4 vagy 6 mm² 20 és 50 méteren
Kiindulás: 12 darab Astronergy ASTRO N7s 2.0 515 W modul egy stringben. Munkaponti feszültség 12 × 34,42 V = 413,04 V, munkaponti áram 14,96 A, csúcsteljesítmény 12 × 515 W = 6180 W.
1. eset: 20 m egyirányú hossz, 40 m hurok
- 4 mm²: R = 40 × 0,00509 = 0,2036 Ω. ΔU = 14,96 × 0,2036 = 3,05 V, ami 3,05 / 413,04 = 0,74%. Veszteség: 14,96² × 0,2036 = 45,6 W.
- 6 mm²: R = 40 × 0,00339 = 0,1356 Ω. ΔU = 14,96 × 0,1356 = 2,03 V, azaz 0,49%. Veszteség: 30,3 W.
2. eset: 50 m egyirányú hossz, 100 m hurok
- 4 mm²: R = 100 × 0,00509 = 0,509 Ω. ΔU = 14,96 × 0,509 = 7,61 V, azaz 1,84%. Veszteség: 113,9 W.
- 6 mm²: R = 100 × 0,00339 = 0,339 Ω. ΔU = 14,96 × 0,339 = 5,07 V, azaz 1,23%. Veszteség: 75,9 W.
Melegben a veszteség nő: a réz ellenállása kelvinenként kb. 0,39%-kal emelkedik, így 60 °C-os vezetőnél nagyjából 16%-kal nagyobb, mint 20 °C-on. Részterhelésnél viszont csökken, mert a veszteség az áram négyzetével arányos, tehát egy átlagos nap alatt a csúcsértéknél jóval kisebb energia vész el.
20 méteren a 4 mm² is 1% alatt marad. 50 méteren a 6 mm² 1,23%-ot ad, az 1% alá csak 10 mm² vagy rövidebb nyomvonal vinné le.Meddig elég a 4 mm² szolár kábel?
A képletet átrendezve kiszámolható, hány méter egyirányú hosszig marad a feszültségesés 1% alatt: L = 0,01 × U / (2 × I × R′). A string feszültsége a modulszámmal arányos, ezért egy rövidebb string hamarabb eléri a határt. Az alábbi értékek 14,96 A munkaponti áramra és 20 °C-os ellenállásra vonatkoznak.
Legnagyobb egyirányú kábelhossz 1%-os feszültségeséshez, 14,96 A munkaponti áramnál| String | Munkaponti feszültség | 4 mm² | 6 mm² |
|---|
| 8 modul | 275,36 V | 18,1 m | 27,1 m |
| 12 modul | 413,04 V | 27,1 m | 40,7 m |
Más modulnál a saját munkaponti áramot és feszültséget írd a képletbe. Nagyobb áramú moduloknál, amelyek munkaponti árama 17-18 A körül van, a megengedett hossz arányosan rövidebb.
Családi háznál, ahol az inverter a padláson vagy a tető alatti falon van, a 4 mm² szolár kábel jellemzően elég. Ha az inverter a garázsban, a pincében vagy egy melléképületben áll, és a nyomvonal 30 méter fölé nyúlik, a 6 mm² a biztosabb döntés.
Csatlakozók: mit jelent az MC4-kompatibilis?
A szolár kábel végére szinte mindig MC4 típusú csatlakozót szerelnek. Az MC4 eredetileg egy gyártó termékneve, ma már a piacon számos „MC4-kompatibilis” csatlakozó létezik. A kompatibilitás itt csak annyit jelent, hogy a két fél mechanikusan összedugható. Azt nem, hogy a kötés villamosan is egyenértékű.
A PV-csatlakozók termékszabványa az IEC 62852. Az egyik meghatározó csatlakozógyártó álláspontja szerint a szabvány a saját minőségirányítási rendszerükben, saját tűrésekkel gyártott párokra érvényes, és nem alkalmas arra, hogy két különböző gyártó csatlakozójának összedugását biztonságosnak minősítse. Független vizsgálatok egyes márkapárokat rendben találtak, de ez nem általánosítható minden kombinációra.
A kockázat a gyakorlatban így néz ki: az eltérő érintkezőgeometria miatt nő az átmeneti ellenállás, a kötés melegszik, az idő múlásával tovább romlik, és végül ív keletkezhet. Egy 400 V fölötti egyenáramú ív nem alszik ki magától, ezért a csatlakozó a DC oldal egyik leggyakoribb tűzforrása.
- Egy kötésben azonos gyártó azonos típusú anya- és apacsatlakozója legyen.
- Ha a modul gyári csatlakozójához más márkát kell dugni, kérd el a gyártók írásos kompatibilitási nyilatkozatát, vagy cseréld le a modul felőli csatlakozót is.
- A csatlakozó illeszkedjen a kábel keresztmetszetéhez és külső átmérőjéhez, mert a tömítés csak a megadott átmérőtartományban zár.
- A krimpelést a csatlakozó gyártója által előírt szerszámmal végezd, kombinált fogóval soha.
- Az inverter oldalán az inverterhez adott csatlakozókat használd.
Hogyan vezesd a szolár kábelt a tetőn és az épületben?
A string pozitív és negatív kábelét egymás mellett, egy nyomvonalon vezesd. Így a két ér által bezárt hurok felülete kicsi marad, és egy közeli villámcsapás kisebb túlfeszültséget indukál benne. A tetőn a kábel ne feküdjön a fedésen, ne álljon benne a víz, és ne dörzsölje éles fém él.
- Rögzítés: UV-álló, kültéri kábelkötegelővel vagy rozsdamentes kábelklipsszel a szerelősínhez. A fehér, beltéri kötegelő a napon néhány év alatt elridegedik és elpattan.
- Védőcső: ahol a kábel szabadon, napnak kitéve futna a modulok alól az épületig, vagy mechanikai sérülésnek van kitéve, UV-álló védőcsőben vezesd. Épületen belül, padláson és falon át a védőcső a mechanikai védelmet és a későbbi cserélhetőséget szolgálja.
- Átvezetés: a tetőn és a falon tömített átvezetéssel menj át, hogy a víz ne jusson be a szerkezetbe.
- Hajlítás: tartsd a gyártói adatlapon szereplő legkisebb hajlítási sugarat, különösen a csatlakozók közvetlen közelében.
- Jelölés: a pozitív és negatív ér legyen egyértelműen megkülönböztetve, piros és fekete köpennyel vagy jelölőgyűrűvel, stringenként azonosítva.
A teljes telepítési folyamatot a napelem telepítéséről szóló cikkünkben lépésről lépésre végigvesszük. A tetőről lefutó szakaszhoz a védőcsöveket és kábelcsatornákat is a kábel mellé érdemes betervezni.
Akkumulátorkábel LV rendszernél: miért más a méretezés?
Az alacsony feszültségű (LV) energiatároló jellemzően 48 V vagy 51,2 V névleges feszültségen működik. Ugyanakkora teljesítményhez itt sokszorosan nagyobb áram kell, mint a stringen, ezért az akkumulátorkábel teljesen más kategória: rövid, vastag, és a méretét elsősorban a terhelhetőség és a biztosíték határozza meg.
Számpélda: 5 kW kisütés 48 V-os akkumulátorból
Áram: I = P / U = 5000 W / 48 V = 104,2 A. Ez alacsony töltöttségi szintnél, az inverter veszteségét még nem számolva. A valós áram ennél valamivel nagyobb.
Kábel: 2 m egyirányú hossz, 4 m hurok. A fajlagos ellenállást a réz 0,0175 Ω·mm²/m értékéből számoljuk.
- 25 mm² keresztmetszetnél: R′ = 0,0175 / 25 = 0,0007 Ω/m, R = 4 × 0,0007 = 0,0028 Ω. ΔU = 104,2 × 0,0028 = 0,29 V, azaz 0,61%. Veszteség: 104,2² × 0,0028 = 30,4 W.
- Ha valaki ide is 6 mm²-es kábelt tenne: R′ = 0,0175 / 6 = 0,00292 Ω/m, R = 0,0117 Ω. ΔU = 1,22 V, azaz 2,5%, a veszteség 126,7 W. Ennél súlyosabb, hogy a 104 A messze meghaladja a 6 mm²-es kábel 70 A-es terhelhetőségét, tehát a vezető túlmelegszik.
LV akkumulátornál a 25 mm²-es példakábel csak a nagyságrendet mutatja. A tényleges keresztmetszetet mindig az inverter és az akkumulátor telepítési kézikönyve, valamint a beépített biztosíték határozza meg.Az akkumulátorkábelnél ezekre figyelj:
- Legyen rövid. A hossz egyenesen arányosan növeli a veszteséget, a kábelt ezért úgy tervezd, hogy az inverter és az akkumulátor egymás közelében álljon.
- A gyártói keresztmetszet a minimum. Ha a kézikönyv kábelkészletet ad vagy keresztmetszetet ír elő, attól lefelé ne térj el. Ha egy kézikönyv több kiadásában eltérő érték szerepel, a nagyobbat vedd.
- A saru és a krimpelés legalább olyan fontos, mint a kábel. A rosszul préselt kábelsaru 100 A fölött gyorsan melegszik. Hidraulikus présszerszámmal, a keresztmetszethez illő saruval dolgozz.
- Biztosíték vagy megszakító. Az akkumulátor rövidzárási árama több ezer amper is lehet, ezért a kábelt a gyártó által előírt DC biztosítóval vagy megszakítóval kell védeni.
- Szolár kábel ide nem jó. Az akkumulátorkábelt a nagy áramra és a hajlékony szerelésre választják. A string kábele a nagy egyenfeszültségre és a kültéri igénybevételre készül.
HV energiatárolónál mi az eltérés?
A nagyfeszültségű (HV) tárolók több száz voltos feszültségen dolgoznak. Ugyanazon 5 kW-hoz például 400 V-on mindössze 12,5 A tartozik, ami nyolcadrésze a 48 V-os esetnek. A kábel így vékonyabb lehet, a feszültségesés és a hő elhanyagolható. Cserébe a feszültség miatt a szigetelésre, az érintésvédelemre és a csatlakozók egyenáramú feszültségtűrésére vonatkozó követelmények szigorúbbak. HV rendszernél jellemzően a gyártó adja vagy pontosan előírja a kábelt és a csatlakozót, ezt kell betartani.
Solar kábel 1×6 mm² fekete, méterre
Fekete, 6 mm²-es szolár kábel méterre vágva. Hosszabb nyomvonalon ezzel tartod 1% körül a feszültségesést.
Megnézem a terméket
Solar kábel 1×4 mm² fekete, méterre
Fekete, 4 mm²-es szolár kábel méterre vágva. A cikk 12 modulos számpéldájában nagyjából 27 m-ig marad vele 1% alatt a feszültségesés.
Megnézem a terméket
Stäubli MC4 csatlakozópár 4–6 mm²
Eredeti Stäubli MC4 csatlakozópár 4 és 6 mm²-es kábelhez. Ha a modulokon is MC4 van, a csatlakozásban nem keversz gyártót.
Megnézem a terméketMit válassz a saját munkádhoz?
Kábelválasztás tipikus telepítési helyzetekben| Helyzet | Javasolt kábel | Indok |
|---|
| Családi ház, inverter a padláson, 25 m alatti nyomvonal | 4 mm² szolár kábel | 1% alatti feszültségesés 12 modulos stringnél |
| Inverter garázsban vagy pincében, 30-50 m | 6 mm² szolár kábel | a 4 mm² már 1% fölé visz |
| Melléképület vagy földi rendszer, 50 m fölött | 6 mm² vagy nagyobb, számítás alapján | itt az inverter helyének áttervezése is megéri |
| LV energiatároló bekötése | gyártói keresztmetszet, saruval, biztosítékkal | 100 A fölötti áram |
| HV energiatároló bekötése | gyártói kábel és csatlakozó | nagy feszültség, kis áram |
Ha a nyomvonal a két érték határán van, a 6 mm²-t érdemes választani. A többletköltség egyszeri, a veszteség viszont a rendszer egész élettartama alatt jelentkezik, és a kábelt utólag cserélni a legdrágább munka a tetőn.
Kérdésed van? Keress bizalommal!
Segítek, ha elakadtál vagy tanácsra lenne szükséged.
Jankovits GergőA 4 és 6 mm²-es szolár kábelt piros és fekete köpennyel, méterre vágva és 100 méteres kiszerelésben is kínáljuk, a teljes választékot a kábelek kategóriában találod. Rövid nyomvonalhoz a 4 mm²-es szolár kábel, hosszabbhoz a 6 mm²-es szolár kábel a kiindulópont.
