Złącza fotowoltaiczne MC4 to niedoceniany element instalacji PV - wywiad z mgr inż. Alicją Miłosz przeprowadzony przez Magazyn Fotowoltaika
Od kiedy Semicon jest zaangażowany w polski rynek fotowoltaiczny? Złącza fotowoltaiczne MC4
Głównym powodem uczestnictwa w polskim rynku fotowoltaicznym jest bezpośrednia umowa dystrybucyjna podpisana ze szwajcarską firmą Stäubli EC (dawniej Multi-Contact). Przeszło 20 lat temu firma ta stworzyła powszechnie znane złącza fotowoltaiczne MC4 (MC to pierwsze litery nazwy firmy, a cyfra 4 to średnica kontaktu gniazdo/wtyk). W ciągu wspomnianych 20 lat wybudowano w świecie elektrownie fotowoltaiczne o mocy ok. 400 GW, w których użyto oryginalnych złączy MC4 produkowanych przez Stäubli. Firma posiada kilka automatycznych linii produkujących złącza, m.in. w Essen w Niemczech, w których kontrola jakości odbywa się on-line. Sprzedażą złączy fotowoltaicznych MC4, przewodów solarnych oraz narzędzi do ich montażu zajmujemy się od 2010 roku. Wtedy to głównymi klientami były uczelnie wyższe (np. Akademia Górniczo-Hutnicza, Politechnika Warszawska i Łódzka) budujące pierwsze instalacje do celów dydaktycznych. W tym czasie zrealizowaliśmy też bardzo duże zamówienie na wykonanie przewodów fotowoltaicznych z końcówkami MC4 dla firmy Jabil. Rok 2012 przyniósł bardzo duże zainteresowania klientów fotowoltaiką, co było efektem opublikowania projektu Ustawy o odnawialnych źródłach energii (OZE). Ustawa była bardzo korzystna i dawała nadzieję na nowe możliwości na rynku pracy. Niestety, zabrakło wtedy wsparcia ze strony państwa i nadzieje się nie spełniły. Sytuacja zmieniła się diametralnie, gdy inwestorzy (szczególnie prosumenci) otrzymali wsparcie finansowe w postaci dotacji oraz ulg podatkowych. Sprzedaż złączy rosła, aż w II połowie 2019 roku nastąpił wręcz lawinowy wzrost zapotrzebowania na złącza oraz wszystkie elementy systemów PV.
Czy gwałtowny wzrost liczby instalacji fotowoltaicznych wpłynął na dostępność produktów? Złącza fotowoltaiczne MC4
Wzrost zapotrzebowania na komponenty systemów PV spowodował powszechne problemy z ich dostępnością. Przykładowo, w listopadzie 2019 nasza sprzedaż złączy wzrosła 5-krotnie i musieliśmy znacznie przyspieszyć odbiór złączy od producenta. Złącza planowaliśmy odebrać w I kwartale 2020 roku. W konsekwencji wystąpiły opóźnienia w ich dostawach na początku roku. Przysporzyło to zarówno nam, jak i naszym klientom wielu problemów. Wzrost zapotrzebowania na złącza PV dał się odczuć również w całej Europie. Wobec tak zwiększonego popytu firma Stäubli EC podjęła decyzję o kolejnych inwestycjach w maszyny, dzięki czemu mogła sprostać wymaganiom rynku. W efekcie tej decyzji zwiększone dostawy zapewniły natychmiastową realizację zamówień klientów. W 2020 roku obawialiśmy się, czy epidemia spowodowana koronawirusem nie zmniejszy zapotrzebowania rynku na nasze produkty, których zamówiliśmy bardzo dużo. Obawy się nie spełniły. To był bardzo doby rok, przez który dzięki sprzedaży produktów fotowoltaicznych nasza firma przeszła z pozytywnym wynikiem finansowym. Do tej pory nie mieliśmy problemów z dostępnością złączy. Obawiamy się jednak, czy tak pozostanie. Coraz częściej słyszy się o braku np. plastiku do produkcji izolatorów, miedzi do produkcji kontaktów i przewodów. Na rynku zaczyna brakować również elementów elektronicznych.
Jaki wpływ na instalację ma złącze fotowoltaiczne? Złącza fotowoltaiczne MC4
Złącza to najtańszy element instalacji. Według informacji podanych w broszurze „Small components. Big impact” firmy Stäubli EC1 koszt przewodów, puszek połączeniowych w modułach oraz złączy stanowi ok. 1% kosztów całej inwestycji, a koszt złączy to nawet 0,003%. Jednak to złącza oraz przewody decydują o bezpieczeństwie elektrycznym i pożarowym oraz o wyniku finansowym. Ze względu na trudne warunki pracy złączom stawia się bardzo duże wymagania. Muszą być wodoszczelne, odporne na wysokie i niskie temperatury, promieniowanie UV, zanieczyszczenie środowiska w postaci soli oraz amoniaku. Muszą posiadać zabezpieczenie przed rozłączeniem, w wyniku którego mógłby powstać łuk elektryczny, a w konsekwencji – pożar. Muszą zapewniać minimalne straty wyprodukowanej energii elektrycznej. Powodem straty energii, która. Na zdjęciu od lewej: Jacek Tomaszewski prezes SEMICON, Alicja Miłosz product manager ds. fotowoltaiki w firmie SEMICON, Patrick Argast z firmy Stäubli wywiad magazyn fotowoltaika 3/2021 25 wydziela się w postaci ciepła, jest zbyt duża rezystancja kontaktu (opór elektryczny) w połączeniu gniazda i wtyku. Zbyt duża temperatura złącza niszczy plastikową izolację i może doprowadzić do rozłączenia, a w konsekwencji łuku elektrycznego i pożaru. Oryginalne złącza MC4 wyposażone są w specjalne elementy sprężyste MULTILAMs®, dzięki którym rezystancja kontaktu jest minimalna i stabilna w czasie całego okresu pracy instalacji (ok. 25 lat). W wyniku przeprowadzonego testu starzeniowego możemy gwarantować, że rezystancja kontaktu poprawnie zaciśniętych oryginalnych złączy MC4 ani razu nie przekroczy wartości 0,35 mΩ w ciągu ponad 25 lat. Wybierając złącza złej jakości, narażamy się na obniżenie zysków z powodu straty energii elektrycznej wyprodukowanej przez moduły, stratę wynikającą z przerw serwisowych, kosztów zakupu nowych komponentów, a w najgorszym wypadku z powodu pożaru. Unia Europejska sfinansowała projekt Solar Bankability2, który miał na celu zdefiniowanie profesjonalnej oceny ryzyka inwestycji na podstawie istniejących badań i zebranych danych statystycznych dotyczących awarii w instalacjach fotowoltaicznych. Jednym z wyników projektu Solar Bankability było opracowanie listy 20 najważniejszych problemów technicznych w zakresie złączy/okablowania wpływających finansowo na rentowność instalacji wyrażonej w EUR/ kWp strat na rok. Według statystyki największe straty przynoszą uszkodzone złącza (2,67 EUR/kWp) i nieprawidłowo wykonane połączenia kablowe (3,93 EUR/kWp). Projekt wykazał również, że łączenie złączy różnych producentów jest najczęstszą przyczyną uszkodzeń modułów.
Czy klienci wymagają wsparcia technicznego i co proponuje Semicon w tym zakresie? Złącza fotowoltaiczne MC4
Złącza fotowoltaiczne mają z pozoru bardzo prostą konstrukcję, a ich montaż też nie jest skomplikowany. Wydaje się więc, że można nie docenić ich znaczenia w instalacji. A ponieważ na rynku jest mnóstwo kopii złej jakości, postawiliśmy na techniczne argumenty w celu przekonania klientów, że na złączach nie warto robić oszczędności. Przykładowo, niektórzy producenci pokrywają miedziane kontakty elektryczne srebrem i w pierwszej chwili wydaje się to lepszym wyborem w porównaniu do cyny w oryginalnych MC4. Dopiero informacja, że między srebrem a miedzią występuje większy potencjał elektrochemiczny (320 mV), co w długim czasie (powyżej 25 lat) powoduje wzrost korozji, a więc straty energii, daje powód do rozwagi. Wybór srebra jest znacznie gorszy, gdy weźmiemy pod uwagę połączenie miedzianego cynowanego przewodu z posrebrzonym kontaktem elektrycznym. Potencjał elektrochemiczny między cyną a srebrem wynosi 470 mV, a między cyną a miedzią – 260 mV. Podkreślamy też znaczenie używania tylko profesjonalnych narzędzi do zaciskania. Zdobytymi informacjami od 2012 roku dzielimy się z klientami, uczestnicząc w targach, konferencjach, pisząc artykuły. Sądząc po liczbie sprzedawanych obecnie oryginalnych złączy MC4, nasza praca dała bardzo dobre efekty.
Jak odróżnić oryginał od kopii?
Na rynku produktów fotowoltaicznych istnieje wiele rodzajów złączy, które sprzedawane są jako kompatybilne z MC4, co często wynika z braku wiedzy. Ważne jest, aby były sprzedawane pod nazwą nadaną im przez producenta, którego nazwa również powinna być podana. Złącza, które mamy w ofercie, nazywają się MC4 i według oświadczenia firmy Stäubli EC nie są kompatybilne ze złączami innych producentów. Wielu osobom 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: „Male and female connectors mated together shall be of the same type from the same manufacturer i.e. a male connector from one manufacturer and a female connector from another manufacturer or vice versa shall not be used to make a connection”. Tłumaczenie brzmi: „Złącza męskie i żeńskie powinny być tego samego typu i tego samego producenta, tzn. że złączy męskich jednego producenta i złączy żeńskich innego producenta lub odwrotnie nie należy używać do połączenia”.
Oryginalne złącza MC4 można poznać po:
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”.
Jak rozpoznać oryginalne złącza MC4?
1. Na obudowie wtyku (-) znajdują się białe napisy: z jednej strony „STOP”, z drugiej „Do not disconnect under load” („Nie rozłączaj w czasie przepływu prądu”).
2. Czarny kolor uszczelki wykonanej z polia-midu (PA) o bardzo wysokiej odporności na starzenie termiczne.
3. Na obudowie gniazda (+) widnieją wytło-czone litery nazwy firmy czyli MC oraz UL informujące o posiadanym amerykański certyfikacie UL.
W którym momencie inwestor powinien podjąć decyzję, jakie złącza zastosować?
Celem inwestowania w fotowoltaikę jest osiągnięcie zysków, które jak wykazałam, zależą od jakości złączy. Większość złączy w instalacji to złącza w puszkach przyłączeniowych modułów. Uważam więc, że w momencie projektowania, a przed zakupem, trzeba szukać modułów z dobrymi złączami, posiadającym swoją
nazwę w specyfikacji technicznej modułu, których producent jest znany i są one dostępne na polskim rynku. Nie wolno zadowolić się informacją, że są jakoby kompatybilne z MC4. Ostatnio wzrosła świadomość klientów, że zgodnie z normą IEC 60364-7-712:2017 nie mogą łączyć różnych złączy, aby nie ryzykować braku odszkodowania w razie wystąpienia pożaru. Wykonawcy szukają więc złączy w Polsce, a potem w świecie; odcinają złącza na końcach stringów… Po odcięciu złączy instalatorzy rozwiązują swój problem braku kompatybilności, ale inwestor, szczególnie duży, w długiej perspektywie traci swój zysk. Wiem od kilku producentów modułów, że inwestor planujący budowę farmy (co wiąże się z dużą liczbą modułów) ma możliwość wpływu na złącza użyte w puszkach. W momencie składania zapytania ofertowego może jasno określić, jakie złącza chce mieć w modułach.
Czy w najbliższym czasie firma poszerzy ofertę w zakresie fotowoltaiki?
Umowa dystrybucyjna zobowiązuje nas do sprzedaży wyłącznie produktów fotowoltaicznych firmy Stäubli EC. Rozszerzenie oferty zależy więc od producenta. Chcielibyśmy natomiast zainteresować klientów produktami firm 3M i Schurter. Spośród materiałów 3M oferujemy taśmy i folie służące do laminacji i hermetyzacji modułów w trakcie produkcji. Ponadto posiadamy możliwość wycinania dowolnych kształtów z folii, np. do montażu puszek połączeniowych na tylnej powierzchni modułów. W celu zabezpieczenia instalacji przed przepięciami, napięcia i zwarciami polecamy warystory AVTS firmy Schurter w oprawach
na szynę DIN oraz szeregowe bezpieczniki ASO. Oferta tego producenta jest znacznie bardziej obszerna i obejmuje oprawy bezpiecznikowe do skrzynek połączeniowych, filtry DC i cewki linearne DFKF.
Jak Semicon jest przygotowany na dalszy rozwój fotowoltaiki w Polsce, w szczególności wielkopowierzchniowych elektrowni?
Do tej pory wiele farm wybudowano z naszymi złączami MC4 i MC4 EVO2 (wzajemnie kompatybilnymi). Staramy się, aby nadal nasi klienci otrzymywali potrzebną liczbę złączy oraz też przewodów w ciągu 2–3 dni, nawet jeśli w grę wchodzą tysiące par. Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom, dostarczamy złącza bezpośrednio na teren budowy farm.
Oryginalne złącza MC4 firmy Stäubli możecie Państwo znaleźć w naszym sklepie internetowym: tutaj.
Wywiad przeprowadzony z mgr inż. Alicją Miłosz przez Magazyn Fotowoltaika.