HUOM! Kaapeleiden ja sulakkeiden mitoitus on aina tapauskohtaista, joten tällä sivulla me annamme ainoastaan viitteellisiä ohjeita siitä, kuinka mitoituksen voisi tehdä. Tarkka kaapelien kuormitettavuus riippuu mm. kaapelityypistä ja asennustavasta. Käänny tarvittaessa sähköalan ammattilaisen puoleen.

Tässä osiossa esitellään kaapelien mitoitusperusteita aurinkosähköjärjestelmän eri osissa.

Mitoitusperusteita ovat:
- Kaapelin kuormitettavuus, joka tarkoittaa suurinta jatkuvaa virtaa, joka kaapeleista saa kulkea, ilman että kaapelin lämpeneminen on liian suurta.
- Laitteiden toiminnan kannalta on tärkeää, että jännitehäviö ei kasva liian suureksi. Liian suuri jännitehäviö kaapeleissa voi estää laitteen toiminnan kokonaan.
- Kolmantena huomioitavana seikkana on sulakekoko ja oikosulkuvirta, joilla suojataan kaapeleita ylikuumenemiselta ja mahdolliselta tulipalolta vikatilanteissa.
- Lisäksi täytyy huomioida kaapeleiden jännitteenkesto. Tämä ei yleensä ole ongelma off-grid järjestelmissä, kunhan käytetään oikeaan tarkoitukseen tarkoitettuja kaapeleita.

Kaikki yllä olevat perusteet on otettava huomioon kaapelointia valittaessa.

Sulakkeen ja kaapelien valinnan järjestys:

Laitteen nimellisvirta < sulakekoko < kaapelin kuormitettavuus

Esimerkki: 40A lataussäätimelle voidaan asentaa 60A sulake, ja käyttää 16mm² yksinapaista kaapelia, jonka kuormitettavuus on 85A. Myös 10mm² yksinapaista kaapelia voisi käyttää (kuormitettavuus 63A).

40A < 60A < 85A.

Alla olevissa kappaleissa on viitteellinen jännitehäviölaskuri ja lisäksi taulukko, johon on koottu yleisimpien asennuskaapeleiden suurin sallittu jatkuva kuormitettavuus, jota ei saa ylittää.

KAAPELIEN KUORMITETTAVUUS

Kuormitettavuus on määritetty SFS 6000:2017 Pienjännitesähköasennusten standardisarjan mukaan, eli kaapelien lämpeneminen rajoittaa suurinta sallittua jatkuvaa virtaa. Huomaa, että koska kaapelien lämpeneminen tapahtuu suhteellisen hitaasti, saa virta hetkellisesti ylittää taulukoidut arvot, mutta kuitenkin sulakekoon valinnassa on käytettävä jatkuvaa kuormitettavuutta ylärajana. Lisäksi jännitehäviö vaikuttaa mitoitukseen, ja siitä puhutaan lisää seuraavissa kappaleissa. Alla olevassa taulukossa on tyypillisen moninapaisen asennuskaapelin sallittu kuormitettavuus kupari- (OFC) ja alumiinikaapeleilla (CCA).

SFS 6000:2023-standardi
PVC eristeiset kupari- tai alumiinijohtimet, johtimen lämpötila max. 70 °C ja ilman lämpötila max. 30 °C. Eristetyt johtimet lämpöeristetyyn seinään upotetussa putkessa, joten sopii myös pinta-asennettujen johtojen mitoitukseen.

Alla olevaan taulukkoon on koottu suurempien johtimien poikkipinta-aloja ja niiden kuormitettavuuksia. Taulukon kuormitettavuusarvot ovat yksinapaisille johtimille, eli esimerkiksi invertterien ja isojen lataussäätimien kaapeleille, joissa on erilliset plus- ja miinusjohtimet.

SFS 6000:2023-standardi
PVC eristeiset kuparijohtimet pinta-asennettuna seinälle, johtimen lämpötila max. 70 °C ja ilman lämpötila max. 30 °C. Mitoitussääntöä voi toki soveltaa myös johtolinjoihin, joissa johdot ainakin osan matkasta ilmassa, kuten akun johdot.

Kaapelit aurinkopaneelin ja akun välillä

Pienissä muutaman paneelin off grid-järjelmissä aurinkopaneelien ja lataussäätimen välinen kaapeli, joka siirtää sähköä aurinkopaneeleilta lataussäätimelle, toimii noin 30-70V jännitteellä. Jännitetaso riippuu aurinkopaneelien jännitteestä ja kytkentätavasta. Tämän ansiosta siirtohäviöt pysyvät varsin pieninä ja kaapeleiden virrat ovat pieniä, eikä kuormitettavuus vaadi suuria kaapelikokoja. Aurinkopaneeleiden siirtokaapelina tulee käyttää kaapelia, joka on tarkoitettu ulkokäyttöön ja siinä on UV-suojaus. Jännitehäviön kaapelissa voit laskea allaolevalla laskurilla. Erityisesti, jos paneelijännite on matala ja siirtomatkat ovat pitkiä, on jännitehäviö merkittävä ja määrittelee pienimmän kaapelin poikkipinta-alan.

Aurinkopaneelin ja lataussäätimen välille tulee asentaa turvakytkin, jonka avulla paneelit voidaan irrottaa järjestelmästä esimerkiksi huollon ajaksi.

Lataussäätimen ja akun välisessä kaapelissa jännite pudotetaan vastaamaan akuston jännitettä, jolloin sähkövirta kasvaa (MPPT lataussäätimissä). Tällöin kaapelin pinta-alaakin tulee vastaavasti kasvattaa ja useimmiten lataussäätimien ohjekirjassa annetaan suositus kaapeleiden mitoituksesta. Lataussäätimissä olevat kaapelikytkennät eivät tyypillisesti ole ainakaan liian suuria, joten tässä kaapelikytkennässä kannattaa yleensä käyttää niin suurta kaapelikokoa, kuin mitä lataussäätimeen saa kytkettyä. Kaapelikoot ovat tyypillisesti laitteen sähkövirroista riippuen välillä 6-35 mm². Liian suuri jännitehäviö kaapeloinnissa lataussäätimen ja akuston välillä saattaa häiritä akuston tehokasta latausta. Jännitehäviöön vaikuttaa poikkipinta-alan ja virran lisäksi kaapelin pituus. Koska kaapelikoko akun ja lataussäätimen välillä on suurempi, kuin aurinkopaneelin ja lataussäätimen välillä, kannattaa lataussäädin asentaa lähelle akkua.

Kesämökin tai veneen 12/24V käyttösähkö

12/24V järjestelmässä sisälle asennettavat sähköä käyttävät kaapelit tulee mitoittaa siten, että ne kestävät pitkäaikaista kuormitusta ja jännitehäviö ei kasva liian suureksi (ks. kuormitettavuustaulukko ja jännitehäviölaskuri). Tähän käyttötarkoitukseen käytettäväksi kaapelityypiksi riittää perinteinen asennuskaapeli ilman erityisiä ominaisuuksia. Matalalla jännitteellä ja pitkillä siirtomatkoilla jännitehäviö vaikuttaa myös mitoitukseen, tämän voit helposti laskea alla olevalla laskurilla. Jännitehäviötä laskettaessa käytä suurinta hetkellistä tehoa mitoitusperusteena.

Invertterin kaapeli

Kun tehdään mitoitus invertterin kaapelia varten, tulee huomioda ainakin seuraavat kohdat:

• Paljonko jännite saa pudota akuston ja invertterin välillä, jotta invertteri toimii?
  • Tarkista invertterisi manuaalista mikä on minimijännite jolla invertteri vielä toimii
  • Akuston sisäinen resistanssi vaikuttaa jännitteenalenemaan ja on tyypillisesti huomattavasti suurempi kuin kaapelin jännitehäviö.
    
  • Käytä jännitehäviön laskennassa suurinta hetkellistä tehoa jota invertteri voi tuottaa
• Invertterin ottama sähkövirta nousee jännitehäviön myötä. Esimerkiksi jos 2000W invertteri saa akustolta 12,5V, niin sähkövirta on 2000W/12,5V=160A, kun invertterin hyötysuhdetta ei huomioida. Jos jännite putoaa ohuiden kaapeleiden vuoksi siten, että jännite olisikin 11V, niin sähkövirta samalla teholla onkin jo 2000W/11V=182A.
• Kaapeleiden kuormitettavuus? Käytännössä tämä on yleensä se ehto, jonka mukaan voidaan valita pienin kaapelikoko. ks. kuormitettavuustaulukko jatkuvasta kuormitettavuudesta. Hetkellisesti kaapelit kestävät suurempia virtoja, joten kaapeli- ja sulakekokoa ei tarvitse valita invertterin hetkellisen tehon perusteella. Eli valitse kaapeli- ja sulakekoko invertterin jatkuvan virran perusteella. Katso myös Tietopankin kohta Invertterit, jossa on annettu taulukko yksijohdinkaapeleiden minimipoikkipinta-alasta jatkuvassa kuormituksessa. Mikäli invertterin ja akun välisten kaapelien pituus on tavanomaista pidempi (useita metrejä), tulee myös jännitehäviötä tarkastella!

Invertterin johdot ovat tyypillisesti huomattavasti suurempia, kuin muut järjestelmän kaapelit ja tähän tarkoitukseen soveltuvia kaapeleita käytetään aurinkosähköjärjestelmien lisäksi hitsaus- ja autoviihdekaapeleina. Koska suurikokoiset kaapelit maksavat rahaa, on yleensä tarkoituksenmukaista asentaa invertteri lähelle akustoa.

KAAPELIN JÄNNITEHÄVIÖLASKURI

• Teho: Suurin teho, joka kulkee johdon läpi
• Jännite: Valitse käyttämäsi jännite (esim. akusto 12,8V, aurinkopaneeli 33V tms.)
• Kaapelin materiaali: Kupari- vai alumiinikaapeli (OFC=Oxygen Free Copper vai CCA=Copper Cladded Aluminium)
• Kaapelin pituus: Kaapelin pituus metreinä päästä päähän, esim. matka paneelilta lataussäätimelle (laskuri itse tuplaa kaapelimäärän, kun käytössä on + ja - johtimet)
  
• Sallittu jännitehäviö: Syötä tähän sallittu jännitehäviö.
• Suuntaa antavia arvoja:
• Invertteri: 0,5V/12V, 1,0V/24V
• Pitkät siirtolinjat esim. valaistukselle: 1,5V/12V, 3,0V/24V
  Aurinkopaneelikaapeli: 5-10 % paneelijännitteestä

• Sähkövirta: Sähkövirta, joka lähtee akustolta tai esimerkiksi aurinkopaneelilta. Ei täytetä itse vaan laskuri laskee sen