Instalacja elektryczna dostosowana do zasilania energią odnawialną
Domowa instalacja elektryczna służy do zasilania odbiorników energią elektryczną. Składa się ona ze złącza, rozdzielnicy głównej budynku oraz obwodów zakończonych gniazdami wtykowymi lub wypustami oświetleniowymi. Czasem w jej skład chodzą również dodatkowe rozdzielnice.
Punktem początkowym wszystkich, rozchodzących się po domu, obwodów jest rozdzielnica główna, w której umieszczone są przede wszystkim zabezpieczenia nadmiarowo-prądowe, różnicowo-prądowe oraz przepięciowe, a także różnorodne elementy sterujące, regulacyjne, pomiarowe, itp. Każdy obwód wyprowadzany z rozdzielnicy głównej powinien mieć swoje własne zabezpieczenie nadmiarowo-prądowe, dzięki czemu, w wyniku jego zadziałania, obwód ten zostaje całkowicie odłączony od napięcia bez szkody dla odbiorników zasilanych przez inne obwody.
Z uwagi na rozdzielenie obwodów domową instalację elektryczną przeważnie projektuje się na dwa sposoby:
- Podział obwodów pod względem pomieszczeń- Oznacza to, że oddzielne obwody zasilają elektrycznością wszystkie odbiorniki w konkretnych pomieszczeniach. W tym sposobie wykonania poszczególne obwody instalacji elektrycznej zakończone są zarówno gniazdami wtykowymi, jak i wypustami oświetleniowymi i obsługują jedno lub kilka pomieszczeń. Zadziałanie zabezpieczenia nadmiarowo-prądowego w takim obwodzie spowoduje odcięcie dopływu elektryczności do całego pomieszczenia, co oznacza, że zgaśnie światło w pomieszczeniu oraz zaniknie napięcie we wszystkich gniazdach wtykowych.
- Podział obwodów pod względem przeznaczenia- Podział taki oznacza, że obwody wydziela się pod kątem zasilanych odbiorników, a nie pomieszczeń, jak ma to miejsce w pierwszym przypadku. W tym sposobie wykonania poszczególne obwody instalacji elektrycznej zakończone są wyłącznie gniazdami wtykowymi lub wyłącznie wypustami oświetleniowymi. Obwody takie mogą ponadto dotyczyć odrębnych pomieszczeń (np. oświetlenie łazienki, gniazda wtykowe salonu) lub grup pomieszczeń (np. oświetlenie piętra, gniazda wtykowe w pokoju 1 i pokoju 2).
Przy zasilaniu budynku z publicznej sieci elektroenergetycznej niema różnicy czy instalacja zaprojektowana jest wg. pierwszego, czy drugiego sposobu, ponieważ przy zaistnieniu przerwy w zasilaniu i tak cały budynek zostaje odcięty od elektryczności.Sposób wykonania instalacji ma jednak duże znaczenie w przypadku zasilania odbiorników samodzielnie wyprodukowaną elektrycznością, pochodząca ze źródeł odnawialnych. Jest to ważne przede wszystkim z punktu widzenia finansowego oraz konieczności zapewnienia ciągłości zasilania.
Wpływ wykonania instalacji na koszt systemu OZE
Nie zawsze urządzenia do samodzielnego wytwarzania energii w oparciu o źródła odnawialne są dobierane w celu pokrycia całkowitego zapotrzebowania obiektu na elektryczność. Często służą one do pokrycia tylko części takiego zapotrzebowania. W takim przypadku rozpatruje się dwie metody doboru urządzeń:
a. dobór służący zasilaniu wszystkich obwodów instalacji przez pewien czas,
b. dobór służący ciągłemu zasilaniu wybranych obwodów instalacji.
Dobór „a” charakteryzuje się tym, że system OZE pracuje na cały budynek, co oznacza, że po naładowaniu akumulatorów są z nich zasilane wszystkie odbiorniki w domu. Sytuacja taka trwa do chwili rozładowania akumulatorów, po czy zasilanie zostaje przełączone na publiczną sieć elektroenergetyczną, co zapobiega przerwom w dostawie elektryczności. W tym czasie akumulatory są ponownie ładowane. W chwili naładowania akumulatorów zasilanie zostaje ponownie przełączone na zestaw OZE i sytuacja powtarza się. W takiej sytuacji budynek jest zasilany energią odnawialną cyklicznie. Inaczej wygląda sytuacja, gdy urządzenia zostaną dobrane zgodnie z metodą „b”. W takim przypadku system OZE dobiera się dla potrzeb ciągłego zasilania wybranego obwodu lub obwodów. W systemie takim akumulatory pracują w trybie buforowym, co oznacza, że jednocześnie są ładowane przez urządzenia OZE i rozładowywane przez odbiorniki.
Parametrem zwykle najbardziej różniącym przedstawione powyżej przypadki jest moc zasilanych odbiorników. Można się bowiem domyślać, że większa moc odbiorników będzie w przypadku zasilenia całej domowej instalacji elektrycznej, niż w przypadku zasilenia tylko kilku jej wybranych obwodów. Od mocy zasilanych odbiorników zależy dobór przetwornicy napięcia (inwertera), czyli ważnego elementu systemu OZE. Należy pamiętać, że im większa jest wartość tej mocy, tym droższa będzie przetwornica. Ponieważ cena przetwornicy jest bardzo znaczącą składową wartości całego systemu, jasnym jest jak bardzo na cenę systemu wpływa decyzja o tym, które obwody mają być zasilone z systemu, a więc sposób wykonania instalacji elektrycznej, umożliwiający wydzielenie pożądanej grupy odbiorników.
Obrazowo można to przedstawić na przykładzie budynku, w którym, we wszystkich pomieszczeniach, zastosowano wyłącznie oświetlenie LED o łącznej mocy 300 W, natomiast odbiorniki podłączane do gniazd wtykowych są standardowymi urządzeniami wykorzystywanymi w gospodarstwach domowych o mocach od 50 W do 2000 W. W zależności od wykonania instalacji elektrycznej zasilanie obiektu energią odnawialną można zrealizować na dwa przykładowe sposoby:
- w przypadku wydzielenia obwodów oświetleniowych wystarczy zestaw OZE wyposażony w przetwornice o mocy 300 W do zasilenia całego oświetlenia budynku.
- w przypadku gdy jeden obwód to oświetlenie i wszystkie gniazda wtykowe w danym pomieszczeniu, to do zasilenia wyłącznie jednego pomieszczenia budynku wymaga zestawu OZE wyposażonego w przetwornicę o mocy co najmniej 2500 W, ponieważ już samo włączenie w tym pomieszczeniu odkurzacza o mocy 2000 W, telewizora o mocy 150 W i oświetlenia LED o mocy 20 W to pobór mocy równy 2170 W, a przecież odbiorników może być tam znacznie więcej.
Konieczność zapewnienia ciągłości zasilania
Często w domu znajdują się urządzenia, których przerwy w działaniu są szczególnie niekorzystnie odczuwane przez domowników. Należą do nich m.in. pompy obiegowe instalacji c.o. i c.w.u., automatyka kotła grzewczego lub kominka z płaszczem wodnym, a także centrala wentylacyjna i pompa ciepła. Przerwy w dostawie elektryczności, powodujące chwilowe lub długotrwałe zaprzestanie pracy takich urządzeń wpływa znacznie niekorzystniej na domowników niż np. zgaśnięcie światła lub odłączenie telewizora, ponieważ może spowodować np. spadek temperatury w pomieszczeniach, kłopoty z wentylacją, itp. W związku z tym korzystne może okazać się zaopatrzenie budynku w rezerwowe źródło zasilania dla takich urządzeń, działające w chwilach przerw w dostawie elektryczności z publicznej sieci zasilającej. Takim dodatkowym źródłem zasilania może być spalinowy agregat prądotwórczy, jak również system do samodzielnej produkcji elektryczności w oparciu o OZE (najczęściej mikroelektrownia słoneczna, wiatrowa lub hybrydowa). Niezależnie czym będziemy zasilali takie urządzenia, bardzo korzystne jest, aby były one zasilane z oddzielnych (wydzielonych) obwodów elektrycznych. W związku z tym, należy mieć to na uwadze już na etapie projektowania instalacji elektrycznej. Tak wydzielone obwody umożliwią dobranie odpowiedniej mocy systemu OZE lub agregatu prądotwórczego, pracującego wyłącznie na ich potrzeby. Dzięki temu zapewni się ciągłość zasilania szczególnie ważnych urządzeń domowych bez konieczności ponoszenia dodatkowych, niepotrzebnych nakładów finansowych na zakup systemu OZE lub agregatu prądotwórczego o zawyżonej mocy, koniecznej do zasilenia wszystkich odbiorników podłączonych do obwodu wraz z najważniejszymi urządzeniami, które chcemy zasilić. Jak widać, sposób wykonania instalacji elektrycznej może mieć duży wpływ na koszty systemu OZE, jak również na zadowolenie mieszkańców budynku spowodowane jego użytkowaniem. W zależności od sposobu wykonania instalacji, w niektórych przypadkach, można bowiem niskim kosztem zasilić wiele odbiorników (np. całe oświetlenie obiektu) podłączając system nawet do kilku obwodów, a w niektórych do zasilenia jednego obwodu, doprowadzającego elektryczność wyłącznie do pojedynczego pomieszczenia konieczny jest zakup dużo droższego systemu.
Pogłębiaj swoją wiedzę, czytaj poradniki
Opracowanie: mgr inż. Joanna Kopica, mgr inż. Radosław Turski.
Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji.
