Urządzenia, instalacje fotowoltaiczne i elektryczne
Izabela Góralczyk, Ryszard Tytko
rok wydania: 2013
stron: 347
format: B5
oprawa: miękka
wydawnictwo: Towarzystwo Słowaków w Polsce
Podręcznik kierujemy do uczniów, studentów, słuchaczy, instalatorów, Inwestorów, pragnących pogłębić swoją wiedzę z zakresu instalacji fotowoltaicznych i elektrycznych. Informacje w nim zawarte są oparte na bogatym doświadczeniu naukowym i technicznym autorów tej pracy. Mamy nadzieję, że informacje które przedstawiliśmy w książce zainteresują także szersze grono czytelników, głównie osób pragnących w przyszłości wykonywać instalacje fotowoltaiczne. Dedykujemy ją również Inwestorom (prosumentom) korzystającym z instalacji fotowoltaicznych, produkując prąd "ze słońca" na własne potrzeby, a nadwyżki sprzedając do sieci energetycznej.
Treść tej książki pozwoli odpowiedzieć na wiele pytań dotyczących budowy, montażu, eksploatacji mikroinstalacji fotowoltaicznych. Szeroki przekrój zagadnień podany przejrzyście i w nowoczesnym układzie powinien ułatwić korzystanie z podręcznika. W poszczególnych rozdziałach książki usystematyzowaliśmy aktualną wiedzę dotyczącą fotowoltaiki i instalacji elektrycznych, popartą własnymi badaniami.
SPIS TREŚCI:
Od autorów 11
Perspektywy rozwoju fotowoltaiki w Polsce 15
Wykaz wybranych oznaczeń, wielkości i ich jednostek 18
Symbole graficzne wg PN-EN 60617 stosowane w schematach elektrycznych 21
MODUŁ I
Bezpieczeństwo i higiena pracy. Ochrona przeciwpożarowa 33
1. Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP) 33
2. Instrukcje BHP 33
3. BHP a ergonomia 33
4. Stanowisko pracy 34
5. Elementy stanowiska pracy 34
6. Zadania służb BHP 35
7. Pierwsza pomoc 35
8. Bezpieczeństwo wykonywania prac przy urządzeniach elektrycznych 36
9. Sprzęt ochronny 37
10. Sposoby ratowania porażonych prądem elektrycznym 38
11. Ochrona przeciwpożarowa 40
12. Prewencja pożarowa 40
13. Zapobieganie pożarom 41
14. Sposoby ratowania osoby poszkodowanej w pożarze 41
15. Czynności ratujące 42
MODUŁ II
Rysunek techniczny 43
1. Znaczenie rysunku w przekazywaniu informacji 43
2. Rodzaje rysunków technicznych 44
3. Wymiary i kształt arkuszy rysunkowych 44
4. Obramowanie 45
5. Tabliczka rysunkowa 45
6. Podziałki rysunków 46
7. Rodzaje linii rysunkowych 46
8. Rodzaje rzutów aksonometrycznych i ich zastosowanie 47
9. Rzutowanie prostokątne 47
10. Układ trzech rzutni 48
11. Wymiarowanie 50
12. Podstawowe zasady wymiarowania 52
13. Wymiarowanie wg układu współrzędnych 53
14. Przekroje 54
15. Oznaczanie przekrojów 55
16. Pismo techniczne 55
17. Rysunki schematyczne 55
18. Wykresy i odczytywanie wykresów 56
MODUŁ III
Podstawy elektrotechniki 57
1. Prąd stały 57
1.1. Prąd elektryczny 57
1.2. Napięcie elektryczne 58
1.3. Obwody elektryczne 58
1.4. Prawo Ohma 59
1.5. Obliczanie rezystancji 59
1.6. Łączenie rezystorów 59
1.7. Zależność rezystancji od temperatury 60
1.8. Źródła prądu stałego 60
1.9. Prawa obwodu elektrycznego 61
1.9.1. Pierwsze prawo Kirchhoffa 61
1.9.2. Drugie prawo Kirchhoffa 62
1.10. Stany pracy źródeł energii elektrycznej 62
1.11. Moc prądu stałego 62
1.12. Energia prądu stałego 63
1.13. Prawo Joule'a - Lenza 64
2. Prąd przemienny jednofazowy 64
2.1. Analiza obwodów zawierających elementy R, L, C 65
2.1.1. Obwód elektryczny z rezystancją 65
2.1.2. Obwód elektryczny z cewką o indukcyjności L (reaktancją indukcyjną) 66
2.1.3. Obwód elektryczny z kondensatorem o pojemności C (reaktancją pojemnościową) 67
2.1.4. Obwód elektryczny szeregowy z elementami R, L, C 68
2.1.5. Obwód elektryczny równoległy z elementami R, L, C 69
3. Kondensatory 71
3.1. Pojemność kondensatora 71
3.2. Łączenie kondensatorów 72
4. Moc prądu przemiennego jednofazowego 72
4.1. Moc czynna 72
4.2. Moc bierna 73
4.3. Moc pozorna 74
5. Układy trójfazowe 74
5.1. Układ połączeń odbiorników w gwiazdę 74
5.2. Układ odbiorników połączonych w trójkąt 75
6. Pomiar mocy w układach 3 fazowych 76
7. Pomiar energii w obwodach trójfazowych 77
8. Zdjęcia przedstawiające autorów podręcznika w czasie zajęć laboratoryjnych z podstaw elektrotechniki z uczniami, studentami, słuchaczami w pracowni elektrycznej 79
MODUŁ IV
Urządzenia i instalacje elektryczne 81
1. Oznaczenia przewodów i zacisków 81
1.1. Wybrane oznaczenia kabli i przewodów według normy PN:[zasłonięte]60446
1.2. Przekroje przewodów 84
1.3. Wybrane przykłady oznaczeń przewodów 84
1.4. Podział przewodów ze względu na pełnioną funkcję 85
1.5. Oznaczenia przewodów i zacisków odbiorników 85
2. Łączenie przewodów 86
3. Wybrane zagadnienia ochrony przeciwporażeniowej w instalacjach elektrycznych do 1 kV 87
3.1. Oddziaływanie prądu elektrycznego na organizm ludzki 87
3.2. Warunki środowiskowe 88
3.3. Stopnie ochrony obudów urządzeń elektrycznych 89
3.4. Klasy ochronności urządzeń elektrycznych i elektronicznych 90
3.5. Napięcia i układy sieciowe 90
3.6. Układy sieci 91
3.7. Charakterystyka układów sieciowych 92
4. Środki ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym przy eksploatacji urządzeń elektroenergetycznych 94
4.1. Rodzaje ochron przeciwporażeniowych 94
4.1.1. Równoczesna ochrona przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim 94
4.1.2. Ochrona przed dotykiem bezpośrednim (ochrona podstawowa) 96
4.2. Ochrona przed dotykiem pośrednim (ochrona dodatkowa) 97
4.2.1. Ochrona przez zastosowanie samoczynnego wyłączenia zasilania 97
4.2.2. Wyłączniki nadmiarowo-prądowe 98
4.3. Urządzenia ochronne różnicowoprądowe 101
4.4. Ochrona przed dotykiem pośrednim przez samoczynne wyłączenie zasilania w układzie sieciowym TN 108
4.5. Ochrona przez zastosowanie urządzenia II klasy ochronności 110
4.6. Ochrona przez zastosowanie izolowania stanowiska 111
4.7. Ochrona przez zastosowanie separacji elektrycznej 111
4.8. Ochrona przez zastosowanie nieuziemionych połączeń wyrównawczych miejscowych 113
4.9. Połączenia wyrównawcze 114
5. Przewody ochronne, ochronno-neutralne i wyrównawcze 116
6. Uziomy i przewody uziemiające 117
6.1. Uziomy naturalne 118
6.2. Uziomy sztuczne 118
7. Ochrona przed przepięciami atmosferycznymi lub łączeniowymi 121
8. Przyłączanie urządzeń elektrycznych 124
9. Zasilanie budynku 125
10. Instalacje elektryczne w mieszkaniach i budynkach mieszkalnych 125
11. Wybrane zasady wykonania instalacji elektrycznej w budynku 130
12. Eksploatacja instalacji elektrycznych 131
13. Pomiar ciągłości przewodów 133
14. Pomiar rezystancji izolacji instalacji elektrycznej 133
15. Pomiar rezystancji izolacji podłóg i ścian 135
16. Pomiar rezystancji uziomu 136
17. Sprawdzenie skuteczności ochrony przed dotykiem pośrednim przez samoczynne wyłączenie zasilania 136
18. Sprawdzanie działania urządzeń ochronnych różnicowoprądowych 139
19. Protokół odbiorczy 139
20. Ogólne zasady eksploatacji urządzeń elektroenergetycznych 140
21. Dokumentacja techniczna 141
22. Przyjmowanie urządzeń do eksploatacji 142
23. Prowadzenie eksploatacji urządzeń elektroenergetycznych 142
24. Kontrola eksploatacji 143
25. Zdjęcia przedstawiające autorów podręcznika w czasie zajęć laboratoryjnych z urządzeń elektrycznych z uczniami, studentami, słuchaczami w pracowni urządzeń 143
MODUŁ V
Technologia wykonania i logistyka robot instalacyjnych 145
1. Kosztorysy - rodzaje i sposoby obliczeń 145
1.1. Kosztorys inwestorski 146
1.2. Kosztorys ofertowy 146
1.3. Kosztorys zamienny 148
1.4. Kosztorys powykonawczy 148
1.5. Rodzaje kalkulacji kosztorysowej 149
1.5.1. Kalkulacja uproszczona 149
1.5.2. Kalkulacja szczegółowa 150
2. Oferty w postępowaniu o udzielenie zamówienia publicznego 151
2.1. Treść projektu oferty 151
3. Specyfikacja Istotnych Warunków Zamówienia (SIWZ) 152
4. Przekazywanie SIWZ dla wykonawców 153
5. Przykładowa specyfikacja wykonania i odbioru robót i materiałów instalacyjnych 153
5.1. Przedmiot zamówienia 154
5.2. Przedmiot i zakres robót instalacyjnych 154
5.3. Prace towarzyszące i roboty tymczasowe 154
5.4. Teren budowy 154
5.4.1. Organizacja robót 154
5.4.2. Harmonogram robót 154
5.4.3. Wprowadzenie na budowę 155
5.4.4. Koordynacja robót 155
5.4.5. Zabezpieczenie interesów osób trzecich 156
5.4.6. Ochrona środowiska i zdrowia ludzi 156
5.4.7. Bezpieczeństwo i higiena pracy 157
5.4.8. Zaplecze budowy 157
5.4.9. Organizacja ruchu 158
5.4.10. Ogrodzenie 158
5.4.11. Zabezpieczenie chodników i jezdni 158
6. Wymagania dotyczące wyrobów instalacyjnych 158
7. Wymagania dotyczące sprzętu i maszyn 159
8. Wymagania dotyczące środków transportu 159
9. Sposób wykonania robót instalacyjnych 160
10. Kontrola oraz odbiór robót instalacyjnych 160
11. Wymagania dotyczące przedmiaru i obmiaru robót 162
12. Odbiór robót i przekazanie do użytku 164
13. Sposób rozliczenia robót tymczasowych i prac towarzyszących 165
14. Dokumenty normy i przepisy 165
MODUŁ VI
Energetyka słoneczna 167
1. Energia słoneczna 167
2. Atmosfera Ziemi 168
3. Oddziaływanie atmosfery z promieniowaniem 168
4. Wielkość energii słonecznej na Ziemi 169
5. Nasłonecznienie w Polsce 170
6. Zalety promieniowania słonecznego jako źródła energii 170
7. Wady promieniowania słonecznego jako źródła energii 170
8. Sposoby produkcji energii elektrycznej z wykorzystaniem energii słonecznej 171
8.1. Metoda heliotermiczna 171
8.2. Metoda helioelektryczna 172
9. Wiadomości wstępne z optoelektroniki 173
MODUŁ VII
Budowa, zasada działania fotoogniw (PV) 175
1. Budowa i zasada działania ogniw krzemowych 175
2. Podział ogniw PV 176
3. Ogniwa z krzemu monolitycznego 176
3.1. Budowa fotoogniwa 176
3.2. Technologia wytwarzania fotoogniwa 177
3.3. Przykłady krzemowych modułów fotowoltaicznych 178
4. Ogniwa polikrystaliczne 182
4.1. Budowa fotoogniwa 182
4.2. Rozwiązania konstrukcyjne fotomodułów płaskich polikrystalicznych 182
5. Ogniwa polikrystaliczne cienkowarstwowe 184
5.1. Budowa fotoogniwa 184
5.2. Technologia wytwarzania ogniwa PV 184
6. Ogniwa z krzemu amorficznego 185
6.1. Budowa i technologia wytwarzania fotoogniwa 185
7. Ogniwa cienkowarstwowe jedno- i wielozłączowe z arsenku galu 187
7.1. Budowa i technologia wytwarzania 187
7.2. Przykład rozwiązania konstrukcyjnego 188
8. Ogniwa fotowoltaiczne z materiałów organicznych 188
8.1. Budowa i technologia wytwarzania 188
8.2. Przykładowe rozwiązania konstrukcyjne ogniw PV, na podłożu polimerowym 189
8.3. Parametry polimerowych ogniw PV 191
8.4. Sposoby produkcji 192
9. Ogniwa fotowoltaiczne uczulane barwnikiem 192
9.1. Zasada działania 192
9.2. Budowa, parametry ogniwa 192
10. Hybrydowe panele słoneczne 193
10.1. Zasada działania 193
10.2. Budowa urządzenia 194
11. Dwustronne baterie słoneczne 195
12. Utrata mocy fotoogniw funkcji czasu pracy 195
12.1. Dioda bocznikująca fotoogniwo (by-pass) 195
13. Gorący punkt (hot spot) 198
13.1. Napięcie indukowane w module PID (Potential Induced Degradation) 199
MODUŁ VIII
Analiza pracy fotoogniwa 201
1. Podstawowe zależności 201
2. Wpływ temperatury na parametry fotoogniwa 203
3. Sposoby połączeń modułów PV 205
4. Wpływ promieniowania słonecznego na parametry modułu fotowoltaicznego 206
5. Wybrane wyniki badań modułów fotowoltaicznych 207
6. Wybrane wyniki badań instalacji fotowoltaicznej "podążającej za słońcem" 210
7. Zdjęcia przedstawiające autorów podręcznika w czasie zajęć laboratoryjnych z uczniami, studentami, słuchaczami 212
MODUŁ IX
Parametry osprzętu instalacji PV 221
1. Regulatory ładowania 221
2. Przetwornice napięcia 222
2.1. Przykładowe rozwiązanie 223
2.2. Parametry elektryczne pracy falownika 1-fazowego 223
2.3. Falowniki 3-fazowe 224
3. MPP traker 226
4. Modem komunikacyjny 227
4.1. Zasada działania 227
4.2. Charakterystyka urządzeń 227
5. Sposób łączenia przewodów po stronie DC 229
6. Mierniki instalacji fotowoltaicznych 229
MODUŁ X
Dobór parametrów instalacji fotowoltaicznych 233
1. Rodzaje instalacji PV 233
2. Mała instalacja fotowoltaiczna 233
3. Wybrane układy połączeń fotoogniw 236
3.1. Sieć autonomiczna (wydzielona) 236
3.2. Praca elektrowni PV na sieć "sztywną" 237
MODUŁ XI
Wytyczne montażowe 239
1. Etapy realizacji inwestycji 239
2. Projekt techniczny 239
3. Etapy budowy 239
4. Zagadnienia techniczne montażu instalacji 240
5. Sposób montażu ogniw PV w rzędach 242
6. Ochrona odgromowa instalacji fotowoltaicznych 244
6.1. Ochrona odgromowa - rodzaje ochrony 245
6.2. Ochrona odgromowa - ochrona zewnętrzna 245
6.3. System ochronny instalacji PV bez zewnętrznej ochrony odgromowej (zwodów pionowych) - ochrona wewnętrzna 247
7. Odbiór instalacji 249
MODUŁ XII
BHP przy montażu instalacji fotowoltaicznej 251
1. Zasady BHP przy montażu instalacji fotowoltaicznych 251
2. Kompletność dostawy materiałów i urządzeń 252
3. Transport i składowanie 252
4. Dokumentacja techniczna 253
5. Narzędzia i sprzęt dodatkowy 253
6. Informacje ogólne 253
7. Przepisy bezpieczeństwa 253
8. Ochrona przeciwporażeniowa 254
9. Ochrona przeciwpożarowa 254
10. Bezpieczeństwo wykonywania prac przy urządzeniach elektrycznych 254
11. Oznaczenia i symbole 255
MODUŁ XIII
Montaż instalacji fotowoltaicznej 257
1. Systemy montażowe dla modułów skrzynkowych 257
1.1. Montaż na dachu spadzistym 257
1.2. Montaż ogniw PV na dachu płaskim lub płaszczyźnie poziomej 259
1.3. Sposób montażu modułów 260
1.4. Eliminacja prądów upływu i szczątkowego 261
1.5. Sposoby montażu fotoogniw polimerowych elastycznych na dachu płaskim 261
1.6. Montaż fotoogniw "podążających za słońcem" 263
1.7. Inne rozwiązania techniczne montażu instalacji fotowoltaicznych 264
2. Przykłady nieprawidłowego montażu modułów fotowoltaicznych 265
3. Zdjęcia przedstawiające montaż modułów fotowoltaicznych na płaszczyźnie poziomej 265
4. Przykład montażu modułu fotowoltaicznego na konstrukcji drewnianej w warunkach laboratoryjnych 267
5. Zdjęcia przedstawiające autorów podręcznika z uczniami ZSE nr 1 w czasie wykonywania pomiarów parametrów energetycznych modułów fotowoltaicznych 268
6. Montaż instalacji fotowoltaicznej na konstrukcji aluminiowej na dachu płaskim 269
7. Montaż instalacji fotowoltaicznej na dachu spadzistym pokrytym dachówką betonową 272
8. Montaż instalacji fotowoltaicznej na konstrukcji aluminiowej na dachu płaskim pokrytym blachą falistą 275
9. Montaż instalacji fotowoltaicznej na dachu spadzistym pokrytym blachodachówką 276
MODUŁ XIV
Eksploatacja instalacji fotowoltaicznych 277
1. Wymiana uszkodzonego modułu 277
2. Mycie instalacji fotowoltaicznej 277
3. Sprawdzenie mocowania paneli 277
4. Usuwanie śniegu 278
5. Stan przewodów zasilających w instalacji prądu stałego (DC) 278
6. Sprawdzenie stanu technicznego falownika 279
7. Czynniki wpływające ujemnie na produkcję energii z elektrowni fotowoltaicznej 279
MODUŁ XV
Przykładowy projekt budowlano-wykonawczy 281
Procedury formalno-prawne związane z budową instalacji fotowoltaicznej 281
MODUŁ XVI
Zanieczyszczenie środowiska i jego wpływ na klimat 321
MODUŁ XVII
Egzamin teoretyczny dla instalatorów instalacji fotowoltaicznych 325
1. Przebieg testowania 325
2. Przykładowy test wielokrotnego wyboru z jedną poprawną odpowiedzią, standaryzowany 326
3. Przykładowa karta odpowiedzi 333
MODUŁ XVIII
Egzamin praktyczny dla instalatorów instalacji fotowoltaicznych 335
1. Przebieg testowania 335
2. Przykładowe tematy zadań praktycznych dotyczących montażu i eksploatacji instalacji fotowoltaicznych 336
3. Przykładowa karta odpowiedzi 339
Literatura 341
