Determine Total Battery Amp-Hours
from Watt-Hours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128
Sample Calculations for Sizing an Off-Grid,
Standalone PV System: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128
Cable Conversion and Adjustment Losses . . . . . . . . . . . .130
Design Outcome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
Summarization of Calculation Methods for
Designing a PV Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
Wire Sizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132
Charge Controller Cable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134
Inverter Use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
System Labels and Warnings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .135
Chapter 7 PV Technology—Cells, Panels, Arrays, Balance of
System, and Inverters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Shading and Shading Checklists . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
PV Array Configuration and System Concept . . . . . . . .140
Facts About Shading Cells, Panels, and Strings . . . . . . .142
Balance of System Locations and Layout . . . . . . . . . . . . . 145
Building Survey and PV System Checklists . . . . . . . . . . . . 145
PV System Checklist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .146
Determining a System Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Choosing Modules and Inverters . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149
Adapting Mechanical System Design . . . . . . . . . . . . . . .151
Adapting the Electrical System Design . . . . . . . . . . . . . .157
Charge Controllers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
Low Voltage Disconnect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .169
Generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
PV Gas/Diesel Hybrid System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170
Contents ix
Generators in the NEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170
Point-of-Utility Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Optional Standby System Panels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Chapter 8 Connecting the Sun to the Home and the Utility . . . . . . 175
System Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Example Installation of a Grid-Connected
PV System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178
Preparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .178
Preparing for the Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179
Photovoltaic Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Module Marking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .181
Wiring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182
Tracking Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187
Terminals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .188
Transition Wiring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .188
Module Connectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .189
Array Grounding Continuity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .189
Splices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190
Conductor Color Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
AC Wires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190
DC Wires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190
PV Array Ground-Fault Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
PV Array Installation and Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Grounding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .192
System Grounding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .192
Equipment Grounding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193
AC Grounding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .194
x Contents
DC Grounding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .195
Grounding Electrode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .195
Conductor Ampacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Standalone Systems—Inverters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .196
Overcurrent Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Ampere Rating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .197
Amperes Interrupting Rating (AIR)—
Short-Circuit Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .197
Fusing of PV Source Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198
Standalone PV System Current-Limiting Fuses . . . . . . .198
Fuse Servicing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199
Disconnecting Means . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
PV Array Disconnects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199
PV Disconnect Location . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199
Equipment Disconnects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200
Battery Disconnect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200
Charge Controller Disconnects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200
Ungrounded Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .201
Multiple Power Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .201
Chapter 9 The Evolving PV System: From Concept
to Certification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Inspection Guidelines for PV Systems . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Permit Guidelines for Small-Scale PV Systems . . . . . . . . . 208
Basic Site Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .208
Inverter Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .210
Module Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .210
Battery Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .211
PV Arrays and Array Mounting Systems . . . . . . . . . . . . .213
Contents xi
Wiring and Overcurrent Protection . . . . . . . . . . . . . . . .213
PV System Disconnecting Means . . . . . . . . . . . . . . . . . . .214
Grounding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .214
Permitting a PV System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .214
Securing a Permit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Neighborhood Concerns and Homeowner
Associations (HOAs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Connecting to the Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Getting Through to the Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .218
Utility Interconnection Standards, Agreements,
Sign-Offs, Warranties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Permits and Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220
Utility and Inspection Sign-offs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220
PV System Warranties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220
Insurance Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Property Damage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .221
Liability Coverage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .222
PV System Inspections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
Structure Attachments According to
Plans and Directions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .223
Appropriate Signs Installed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .223
As-Built Drawings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
Chapter 10 Quality Control, Testing, Troubleshooting, Monitoring,
and PV System Operations and Maintenance . . . . . . . . . . 229
Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
Guarantees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
Breakdowns, Typical Faults, and Maintenance for
PV Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .233
xii Contents
Installing Subsystems and Components
at the PV Site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
Testing and Programming Equipment . . . . . . . . . . . . . . . 234
Performance Inspection and Monitoring . . . . . . . . . . . . . 235
Maintaining and Troubleshooting a PV System . . . . . . . . 239
Array and Battery Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
Array Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .240
Battery Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .243
Inverter and Charge Controller Maintenance . . . . . . . .244
Maintenance Tools and Equipment . . . . . . . . . . . . . . . . .245
Performance Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .247
Troubleshooting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
Monitoring Operating Data and Presentation . . . . . . . . . 249
Internet-Based System Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Web-Based Data Transmission and Evaluation . . . . . . . . 250
Presentation and Visualization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Long-Term Behavior of PV Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
Quality and Reliability of Inverters . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
Contents xiii
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