RELAZIONE TECNICA SPECIALISTICA

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1 RELAZIONE TECNICA SPECIALISTICA Progetto per la realizzazione di un impianto fotovoltaico da 17,95 kwp da installare nella copertura del Liceo PROGETTO DEFINITIVO-ESECUTIVO Documento: REL_TEC_01 Pag. 1

2 Oggetto e scopo In seguito all incarico di progettazione affidato dall Amministrazione Provinciale Ogliastra all Ing. Orrù Mario Angelo, è stata redatta la presente relazione tecnica a supporto del lavoro di realizzazione di un impianto fotovoltaico da installare sulla copertura della palestra del Liceo Scientifico A. Businco, situato nel comune di Jerzu in località su forreddu. Con la seguente relazione verranno illustrate nel dettaglio le considerazioni che hanno portato alle diverse scelte progettuali le caratteristiche prestazionali e descrittive dei materiali prescelti, nonché i criteri di progettazione degli impianti per quanto riguarda la sicurezza, la funzionalità e l'economia di gestione. La scelta dei componenti in funzione dei parametri elettrici, delle condizioni ambientali e di utilizzazione, è stata eseguita prendendo come riferimento alcuni componenti commerciali esistenti al fine di poter individuare le caratteristiche necessarie per effettuare i calcoli (ad esempio energia specifica passante ed energia sopportata dalle condutture); ciò non costituisce vincolo per la scelta delle marche di apparecchiature. Pertanto, qualunque apparecchiatura certificata dalle norme che risponda alle specifiche di capitolato e che sia in grado di garantire la sicurezza ed il funzionamento dell impianto secondo la regola dell arte, sarà presa in considerazione; occorrerà comunque comunicare alla Direzione dei Lavori le soluzioni proposte onde verificare la congruenza del coordinamento con i dati di progetto. Lo stesso impianto deve essere realizzato seguendo la regola dell arte in materia, in modo da minimizzare il rischio per l incolumità delle persone e dei danni alle cose. L impianto ha la funzione di produrre energia elettrica per i propri fabbisogni mediante il servizio di scambio sul posto stabilito dalla Delibera AEEG n. 74/08 - Condizioni tecnico-economiche del servizio di scambio sul posto dell energia elettrica prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili. In generale l applicazione della tecnologia fotovoltaica consente: produzione di energia elettrica senza alcuna emissione di sostanze inquinanti; il risparmio di combustibile fossile nessun inquinamento acustico soluzioni di progettazione del sistema compatibili con le esigenze di tutela architettonica o ambientale (es. l impatto visivo); il possibile utilizzo per l installazione dell impianto di superfici marginali (tetti, solai, terrazzi, ecc.) Documento: REL_TEC_01 Pag. 2

3 Requisiti di rispondenza a norme leggi, regolamenti L'impianto dovrà essere realizzato a regola d arte, come prescritto dal nuovo DM 22/01/08 N 37 regolamento concernente l'attuazione dell'art. 11-quaterdecies, c. 13, lett. a) della legge n. 248 del 2 dicembre 2005, recante riordino delle disposizioni in materia di attivià di installazione degli impianti all'interno degli edifici. Le caratteristiche dell'impianto stesso, nonché dei loro componenti, devono essere in accordo con le norme di legge e di regolamento vigenti ed in particolare essere conformi: -alle prescrizioni di autorità locali, comprese quelle dei VVF; -alle prescrizioni e indicazioni della Società distributrice di energia elettrica; -alle norme CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano). NORMATIVA TECNICA DI RIFERIMENTO NORME PER LA REALIZZAZIONE DELL IMPIANTO CEI 81-1 Protezione delle strutture contro i fulmini CEI Guida integrazione nell edificio degli impianti elettrici CEI 64-8 Nuova norma per impianti elettrici in bassa tensione ( ultima edizione) CEI Verifiche e prove quadri elettrici usi domestici e similari CEI 17/13 Quadri distribuzione elettrica CEI Impianti di produzione di energia elettrica e gruppi di continuità CEI EN Compatibilità elettromagnetica (EMC) Parte 3 Sezione 2 CEI EN Disturbi nelle reti di alimentazione CEI EN Rilievo delle prestazioni dei sistemi fotovoltaici CEI EN (CEI 82-24): Componenti di sistemi FV moduli esclusi CEI EN (CEI 17-13): Apparecchiature di protezione e di manovra per bassa tensione (quadri BT) NORME PER LA SCELTA DEI MATERIALI CEI EN Dispositivi fotovoltaici Parte 1 Misura CEI EN Dispositivi fotovoltaici Parte 2 Prescrizioni CEI EN Dispositivi fotovoltaici Parte 3 Principi CEI EN Sistemi fotovoltaici Caratteristiche interfaccia CEI EN Moduli fotovoltaici in silicio cristallino CEI EN Scaricatori CEI EN Fogli informativi e dati di targa per moduli FV Documento: REL_TEC_01 Pag. 3

4 CEI CEI CEI CEI CEI CEI CEI CEI CEI CEI Guida alla realizzazione di sistemi di generazione FV Involucri per apparecchiature elettriche parte II Involucri per apparecchiature elettriche parte I Tubi per le installazioni elettriche Interruttori differenziali Tubi protettivi rigidi in pvc Cavi elettrici, non propaganti la fiamma Cavi elettrici, non propaganti l incendio Cavi elettrici in pvc per Uo 450/750Vca Cavi elettrici in gomma per Uo 450/750Vca TABELLE CEI-UNEL-EN CEI-UNEL 0722 Colori distintivi dei conduttori CEI-UNEL Cadute di tensione cavi in gomma e pvc CEI-UNEL Portata dei cavi in pvc CEI-UNEL Cavi per energia in gomma CEI-UNEL Cavi per energia in pvc CEI-UNEL Cavi per energia in pvc non propaganti l incendio CEI-UNEL Tubi protettivi in pvc serie P PRINCIPALI LEGGI E DECRETI Legge n. 186 del G.U n. 77 del Disposizioni produzione di materiali, apparecchiature, macchinari, installazioni ed impianti elettrici ed elettronici. Legge n. 791 del G.U n. 298 del Attuazione direttive CEE 73/23 relative alle garanzie di sicurezza che deve possedere il materiale elettrico etc. D.lgs 22 gennaio 2008 n. 37 (37/08) DPR n. 547/55 e D. Lgs. E successive modificazioni, per la sicurezza e la prevenzione degli infortuni sul lavoro elettrica D.lgs n 81 del 9 aprile 2008 Testo unico sulla salute e sicurezza del lavoro; Attuazione dell'articolo 1 della legge 3 agosto 2007,n.123, in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro Documento: REL_TEC_01 Pag. 4

5 DM del Criteri e modalità per incentivare la produzione di energia elettrica mediante conversione fotovoltaica della fonte solare, in attuazione dell art. 7 del DLG n.387. Di tutte le norme anche non espressamente citate sarà considerato valido l'ultimo aggiornamento, compresi gli eventuali supplementi. Nell esecuzione dei lavori si dovranno altresì ottemperare alle: prescrizioni dell'ente erogatore dell'energia elettrica ENEL; Normativa ENEL DK 5940 / 5950 Ed 2.2 per i dispositivi di interfaccia Caratteristiche generali dell impianto L impianto fotovoltaico in oggetto, classificato come integrato, è di tipo retrofit, ha una potenza di picco pari a 17,952 kwp quale somma delle potenze nominali dei singoli moduli fotovoltaici costituenti il generatore. L architettura del campo fotovoltaico è studiata in maniera da ottimizzare le prestazioni dell inverter per consentirne sempre il funzionamento all interno della finestra di MPPT. E previsto l utilizzo di due inverter trifasi collegati ciascuno alle tre fasi, parallelati in modo da avere una unica uscita trifase, e gestiti da un idoneo dispositivo di controllo della rete esterno (conforme alla prescrizione Enel DK5940 ed.2.2 che effettua la disinserzione automatica dell impianto fotovoltaico quando non dovessero sussistere per qualsiasi ragione le condizioni per operare in parallelo alla rete. Il campo fotovoltaico è collegato ad un quadro Q-CC in CC nel quale viene eseguito il parallelo, il sezionamento e la protezione delle stringhe. Nel quadro (avente grado di protezione IP65) sono infatti previsti i sezionatori con fusibili estraibili, (una coppia per ognuna delle otto stringhe in cui è suddiviso l impianto) i diodi di bypass e gli scaricatori di sovratensione. Il quadro generale Q-CC è posizionato in un locale esistente all interno del quale verranno ubicati anche i 2 inverter, il quadro generale lato AC a valle degli inverter e il misuratore M2 dell energia prodotta dall impianto, di proprietà del gestore di rete locale. Il quadro lato AC è costituito da tre interruttori di manovra sezionatori che separano singolarmente i tre inverter e un interruttore automatico magnetotermico quadri polare che separa tutto l impianto fotovoltaico dall utenza. A valle del Magneto termico quadri polare è collegato il contatore M2; a seguire è presente la diramazione dell impianto verso la linea elettrica di alimentazione dell utenza ed infine Documento: REL_TEC_01 Pag. 5

6 il dispositivo generale, costituito da un sezionatore quadri polare esistente, che in condizioni di aperto esclude l intera rete del cliente produttore dalla rete pubblica. Il contatore Enel, dell utenza attuale, verrà sostituito con un contatore detto M1 (bidirezionale ) che misura sia l energia prodotta ed immessa in rete che quella prelevate dalle utenze della scuola. Ubicazione e prestazioni del sistema fotovoltaico L impianto oggetto della presente descrizione tecnica verrà realizzato a jerzu (OG) alla latitudine di 40 nord circa. L indagine clinometrica del profilo dell orizzonte non riporta particolari problemi di ombreggiamento nelle varie stagioni, anche se nell ultima ora della sera si rileva una piccola perdita dovuta alla presenza del rilievo montuoso verso ovest che impedisce al sole la sua azione, penalizzando la produzione annua di un aliquota inferiore al 3%. La produzione prevista con un efficienza di impianto del 78% circa risulta pari a kwh/anno circa (1392 kwh/anno per kwp installato). I moduli avranno una inclinazione sul piano dell orizzonte di circa 5 gradi. Tale producibilità elettrica media annua è stata valutata tenendo conto della radiazione solare del sito determinabile ricorrendo a banche dati:uni 10349b (vedi tabella), Atlante Solare Europeo, ENEA, dell angolo di inclinazione dei moduli fotovoltaici e di eventuali ombre temporanee. Per la valutazione dell efficienza del sistema si tiene conto delle prestazioni tecniche dei moduli fotovoltaici, dell inverter e degli altri componenti dell impianto. Segue la tabella di calcolo della radiazione solare incidente al suolo secondo la norma UNI per la località ove è ubicato l impianto e il grafico dell energia prodotta dall impianto in oggetto durante tutto l arco dell anno: Documento: REL_TEC_01 Pag. 6

7 Calcolo irraggiamento su piano inclinato ed orientato (ENEA) Località: Tortolì IRRAGGIAMENTO Latitudine 39,92 Nord MJ/mq/giorno kwh/mq/giorno kwh/mq/giorno ro Piano Orizzontale Piano Orizzontale Azimut= 60 Tilt= 5 GENNAIO 0,2 6,90 1,92 2,18 FEBBRAIO 0,2 9,50 2,64 2,89 MARZO 0,2 14,80 4,11 4,37 APRILE 0,2 18,10 5,03 5,15 MAGGIO 0,2 22,00 6,11 6,12 GIUGNO 0,2 23,70 6,58 6,52 LUGLIO 0,2 23,80 6,61 6,58 AGOSTO 0,2 20,80 5,78 5,86 SETTEMBRE 0,2 16,20 4,50 4,71 OTTOBRE 0,2 11,80 3,28 3,57 NOVEMBRE 0,2 8,10 2,25 2,55 DICEMBRE 0,2 6,30 1,75 2,03 Irrag. Medio giorno 15,17 4,21 4,38 Irrag. Medio anno 5535,8 1537,7 1597,7 Energia totale prodotta nell arco dell anno Documento: REL_TEC_01 Pag. 7

8 Descrizione del sistema fotovoltaico Il campo fotovoltaico è costituito da 132 moduli da 136 Wp in silicio amorfo raggruppati in 2 sottocampi da 4 stringhe da 16 e 17 moduli collegati in serie. Le 8 stringhe sono collegate in parallelo a due a due in modo da avere per ogni inverter trifase due ingressi, per un totale di quattro ingressi agli inverter (2 per ognuno). Il parallelo delle stringhe viene effettuato nel quadro di campo QCC. Ogni parallelo tra due stringhe viene protetto con una coppia di scaricatori di sovratensione, mentre ogni singola stringa viene sezionata con una coppia di sezionatori con fusibili estraibili L impianto è composto come segue: Potenza impianto FV [kwp] 17,952 Corrente di cortocircuito di stringa [A] 5,1 Numero tot moduli FV 132 Corrente di stringa alla Pmax [A] 4,1 Superficie totale [m2] 285 mq Tensione di stringa alla Pmax stc [V] 561 e 528 Tecnologia modulo amorfo Tensione Vmp Max -10 C [V] 785 e 739,2 Potenza modulo[ Wp] 136 Tensione a vuoto a -10 C [V] 890 Numero stringhe 8 Corrente di cortocircuito 10.2 Numero di moduli in serie per 16 e 17 Corrente di campo alla PMAX 8.2 stringa Le caratteristiche tecniche/elettriche dei moduli sono di seguito riportate: UNISOLAR PVL-136 Silicio Amorfo alta efficienza CARATTERISTICHE MODULO FOTOVOLTAICO Potenza max in condizioni std* (PMAX) [Wp] 136 Tolleranza [%] ±3 Celle Silicio amorfo alta efficienza Rendimento modulo [%] 6,29 Tensione nel punto di potenza max ( VMPP ) [V] 33,0 Corrente nel punto di potenza max ( IMPP ) [A] 4,1 Tensione a vuoto ( VOC ) [V] 46,2 Documento: REL_TEC_01 Pag. 8

9 Corrente di corto circuito ( ISC ) [A] 5,1 Tensione massima di sistema [V] 1000 Dimensioni (lunghezza x larghezza) [mm] 5486 mm x 394 mm *condizioni std : Intensità della radiazione 1000 W/m2, Temperatura della cella: 25 C Spettro solare: AM* Gruppo di conversione (inverter) Gli inverter utilizzati sono del tipo a commutazione forzata, idonei alla conversione, al condizionamento e trasferimento della potenza del generatore fotovoltaico alla rete. Ciascun inverter gestisce 1/2 della potenza prodotta dal campo fotovoltaico riversandola sulle tre fasi, i dati di targa del convetitore sono Pcc,max=11000 W, Pca,nom= 10000W Gli inverter sono dotati di tutti i dispositivi di sicurezza richiesti dalle normative, sia lato CC, che lato AC, quali: - dispositivo per il controllo di isolamento, - trasformatore per separazione galvanica, - dispositivo di interfaccia di rete conforme alle prescrizioni ENEL DK 5940 ED 2.2 Le caratteristiche tecniche dell inverter sono di seguito riportate: CARATTERISTICHE INVERTER Dati d ingresso Potenza CC max [W] Tensione CC max [V] 900 Range di tensione FV, MPPT [V] Corrente d ingresso max [A] 18 per ciascun Ripple di tensione [%] < 10 Numero max di stringhe (in parallelo) 4 Varistori controllati termicamente si Monitoraggio della dispersione verso terra si Protezione contro l inversione della polarità Diodo di cortocircuito Dati d uscita Potenza CA stimata in uscita [W] 8297 Potenza nominale inverter CA [W] THD CA [%] < 4 Tensione nominale CA [V] Frequenza nominale CA [Hz] Fattore di potenza (cos φ) 1 Resistenza a i cortocircuiti Si, regolazione corrente Documento: REL_TEC_01 Pag. 9

10 Grado di rendimento Grado di rendimento max [%] 97,7 Rendimento europeo [%] 97,25 Tipo di protezione (secondo DIN EN 60529) IP65 Caratteristiche meccaniche Larghezza/altezza/profondità 650/620/200 Peso [kg] 38 Verifiche di compatibilita campo fotovoltaico inverter L inverter ed il campo fotovoltaico devono essere correttamente accoppiati in termini di tensioni e correnti al fine di ottenere un corretto funzionamento dell impianto ed un buon rendimento dello stesso nelle diverse condizioni in cui questo si troverà a lavorare, con particolare riferimento al all influenza che la temperatura delle celle riveste sulla tensione. GRANDEZZE CAMPO GRANDEZZE INVERTER VERIFICA FOTOVOLTAICO Tensione a vuoto a -10 C [V] 890 < Tensione Voc max [V] 900 Verificato Tensione a Voc Min a 40 C 636 > Tensione limite inf finestra MPPT 360 Verificato [V] Tensione alla Pmax stc [V] 622 < Tensione [V] limite sup finestra MPPT 750 Verificato Corrente di campo alla Pmax [A] 8.71 < [V] Corrente d ingresso max [A] 18 Verificato Quadro di campo in C.C Q-CC Nel quadro di campo avviene il sezionamento, la protezione ed il parallelo delle stringhe. Del quadro di campo fanno parte i sottoquadri di parallelo stringhe dei 4 sottocampi fotovoltaici FV1FV2 FV3 FV4. All interno del quadro di campo e dei quadri di parallelo sono alloggiati: Fusibili sezionatori di stringa (un sezionatore per ogni stringa) Diodi di blocco (uno per ogni stringa) Scaricatori di sovratensione lato CC(sul parallelo delle stringhe) Dispositivo per il parallelo delle stringhe e il sezionamento dell intero campo fotovoltaico Documento: REL_TEC_01 Pag. 10

11 I dati delle apparecchiature sopra menzionate sono riportati nella tabella sottostante Apparecchiatura numero caratteristiche Portafusibili e fusibili sezionatori di stringa Diodo di blocco Scaricatore di sovratensione lato CC 16 Interrutore magnetoternmico per il sezionamento dei sottocampi fotovoltaici Sezionatore porta fusibile a due poli Vn 1000cc L/R 1 ms corrente nominale 20 A. Fusibili 10,3X38 In = 8A, Vn = 900 Vcc, curva di intervento gr potere di interruzione 30kA V L =1000V DC I avg =8A-85A Isolato per guida DIN Scaricatori di sovratensione SPD di tipo 2 bipolare idoneo all'utilizzo con tensioni fino a 1000 Vcc, corrente massima di scarica ka 8/20ms Interruttore magneto termico lato Dc tensione nominale Ue=1000 Vcc, corrente nominale In=32A I dispositivi sopraelencati sono contenuti all interno di un quadro in resina da 54 moduli per posa a parete con porta trasparente munita di serratura avente grado di protezione IP 65. Quadro di generatore lato AC Q-AC A valle degli inverter sul lato AC è posizionato il quadro di dispositivo di generatore. Tale dispositivo è costituito da tre interruttori automatici magnetotermico che comandano i 2 sottocampi gestiti da ogni singolo inverter, da un interruttore automatico magnetotermico differenziale che seziona l intero sistema di generazione, dagli scaricatori di sovratensione un visualizzatori di parametri di funzionamento del sistema con interruttore dedicato. Apparecchiatura Interruttore automatico magnetotermico Interruttore automatico magnetotermico differenziale Dispositivo di interfaccia interno ai due convertitori Scaricatore di sovratensione lato AC numero caratteristiche 4 poli 3P+N In=32 A Caratteristica di intervento magnetotermico 2 Tipo C Potere di interruzione nominale Icn=4.5 ka Poli3P+N I=63A I n=30ma Caratteristica di intervento differenziale AC Caratteristica di intervento magnetotermico C Icn=25kA Scheda elettronica di controllo parametri di rete Trifase (V, Hz) (Sistema di interfaccia),e presenza rete secondo norme CEI e DK5940 SPD di tipo 2 3P+N corrente massima di scarica 40 ka tensione massima continuativa L-PE = 440 V Documento: REL_TEC_01 Pag. 11

12 Dispositivo di interfaccia Il dispositivo di interfaccia, integrato all interno di ciascun convertitore, deve provocare il distacco dell intero sistema di generazione in caso di guasto sulla rete elettrica. Il riconoscimento di eventuali anomalie sulla rete avviene considerando anormali le condizioni di funzionamento che fuoriescono da una determinata finestra di tensione e frequenza così caratterizzata: - Tensione min 0,8 Vn - Tensione max 1.2 Vn - Frequenza min 49,7 Hz - Frequenza max 50,3 Hz La protezione offerta dal dispositivo di interfaccia impedisce, tra l altro, che l inverter continui a funzionare, con particolari configurazioni di carico, anche nel caso di black-out esterno. Questo fenomeno detto funzionamento in isola, deve essere assolutamente evitato, soprattutto perche può tradursi in condizioni di pericolo per il personale addetto alla ricerca e alla riparazione di guasti. Per evitare un eventuale funzionamento in isola, il convertitore è dotato di un sistema di disinserzione automatico di protezione detto Anti-Islanding. Il modello AURORA PVI-10.0/12.5-OUTD-xx-IT è equipaggiato con un avanzato sistema di protezione anti-islanding certificato secondo le seguenti normative: CEI e Regolamento ENEL DK-5940 (in Italia) Linea da locale Quadri a Quadro generale palestra Tra il locale quadri, dove andranno ubicati il Qcc, il QCA, il contatore di energia prodotta all impianto fotovoltaico, e il quadro generale palestra, dovrà essere realizzata una linea elettrica trifase con neutro. La linea partirà dal contatore di produzione (situato nel locale quadri all ultimo piano dell edificio scolastico), all interno di una canala metallica in acciaio zincato, attraversa internamente tre piani dell istituto scolastico, fino al piano terra ; da qui prosegue orizzontalmente nel medesimo piano fino ad intercettare il cavedio dove passano i cavi che arrivano al quadro generale palestra. In questo quadro e possibile intercettare la linea che arriva dal contatore Enel generale dell istituto. La linea che arriva attualmente dal punto di consegna ENEL, dove è presente il quadro generale, al quadro palestra ha una sezione pari a 25mmq. La linea (trifase più neutro con unipolare tipo FG7OR 0,6/1 kv) oggetto dell intervento tra contatore di produzione (nel locale quadri) e linea di alimentazione principale (nel quadro palestra), Documento: REL_TEC_01 Pag. 12

13 avrà una sezione di 16 mmq e in ogni piano vi sarà una scatola di derivazione di tipo stagno in PVC ed avrà una lunghezza di circa 40 m. Verrà protetta da un interruttore automatico magnetotermico differenziale da 10 ka da 63 A tipo modulare, da integrare su guida din nel Quadro Generale Palestra [QG-PAL] esistente che andrà opportunamente certificato. Quadro elettrico generale Il quadro elettrico generale è installato in prossimità del punto di consegna dell ente distributore di energia in un centralino per posa a parete. Nel quadro avviene il collegamento in parallelo con la rete pubblica ed è installato il dispositivo generale (interruttore magnetotermico) che in condizioni di aperto esclude l intera rete del cliente produttore dalla rete pubblica. Dimensionamento dei conduttori I cavi di energia (230/400 V) saranno adatti a tensione nominale (U0/U ) non inferiori a 450/750 V (simbolo di designazione 07), non inferiori a 0,6/1 kv per eventuali sezioni di impianto posate in cavidotto di PVC interrato. I conduttori impiegati nell esecuzione dell impianto saranno contraddistinti dalle colorazioni stabilite dalle vigenti norme di unificazione CEI-UNEL E In particolare il conduttore di neutro sarà di colore blu chiaro e quello di protezione bicolore giallo-verde; i conduttori di fase saranno contraddistinti in modo univoco in tutto l impianto dai colori nero, grigio o marrone. La sezione dei cavi lato CC e lato CA viene determinata in maniera da comportare cadute di tensione < 2%. Cablaggio linee in corrente continua ( DC) Criteri di scelta La scelta delle sezioni dei cavi dell impianto oggetto della relazione è stata effettuata in base a due criteri:criterio della caduta di tensione e criterio termico. Criterio di caduta di tensione Nella norma CEI- UNEL 64-8/5 non è presente una raccomandazione specifica per impianti di produzione fotovoltaici per ciò che concerne la caduta di tensione massima ammissibile in un impianto. l unico riferimento è una caduta di tensione massima del 4% tra l origine di un impianto utilizzatore e un carico. Perciò si è deciso di procedere alla scelta delle sezioni dei cavi Documento: REL_TEC_01 Pag. 13

14 da installare considerando una caduta di tensione massima del 2%della tensione in DC e di un altro 2% nella parte AC. La caduta di tensione V in una linea di corrente continua risponde all espressione: V= 2 x I S,DC x ρ x L / S Dove: ρ = resistività del rame Ω x mm 2 /m L =lunghezza del cavo nel tratto considerato S =sezione del cavo in[ mm 2 ] I S,DC =intensità di corrente nella stringa in [A] L intensità di corrente considerata sarà l intensità di corrente di corto circuito della stringa (I=5,1 A per il modulo Unisolar 136W) Eseguendo i calcoli è stato verificato che la per tutte le 8 stringhe dell impianto fotovoltaico che vanno dal campo fotovoltaico al quadro di campo, per ottenere una caduta di tensione V<2%, è sufficiente utilizzare cavi con sezioni di 4 e 6 mmq (in funzione delle diverse distanze percorse). Criterio Termico La sezione scelta del conduttore del circuito deve essere tale da sopportare una intensità di corrente per lo meno pari a quella ottenuta aumentando di un fattore 1,25 l intensità massima di corrente della linea. Per quanto riguarda le singole stringhe si è scelto il valore di 5,1 A x 1,25. L intensità massima ammissibile per i cavi elettrici in relazione al materiale di costruzione e alle condizioni di posa è riportata nelle norme CEI-UNEL e CEI-UNEL Per reperire un valore di I zamm per cavi in rame con guaina i calcoli sono stati effettuati considerando valori forniti da case costruttrici di cavi. Sono stati presi in considerazione alcuni tipi di posa: Cavi passanti in tubazioni fissate alle strutture Cavi posati su passarelle perforate La corrente I amm fornita deve essere modificata considerando i fattori di correzione adeguati: I zamm = I 0 x K 1 x K 2 Documento: REL_TEC_01 Pag. 14

15 I 0 = portata in aria a 30 relativa al metodo di installazione previsto, ricavata dalle tabelle K 1 = fattore di correzione per temperature ambiente diverse da 30 C;Tabella III norma CEI UNEL 35024; K 2 = fattore di correzione Cablaggio linee in corrente alternata ( AC) Anche La scelta delle sezioni dei cavi di corrente alternata dell impianto oggetto della relazione è stata effettuata in base a due criteri:criterio della caduta di tensione e criterio termico. Criterio di caduta di tensione Si è deciso di procedere alla scelta delle sezioni dei cavi da installare considerando una caduta di tensione massima del 2% della tensione dall inverter al contatore di produzione e da questo al contatore di energia scambiata con la rete.( le cdt sono conformi al punto 525 delle Norme CEI 64-8) La caduta di tensione V in una linea di corrente alternata trifase risponde all espressione: V= 3 x I S,DC * ρ * L / S u= V*1000/ I*L Dove: U = caduta di tensione unitaria ρ = resistività del rame Ω x mm 2 /m L = lunghezza del cavo nel tratto considerato S =sezione del cavo in[ mm 2 ] I L,AC = intensità di corrente nella linea in [A] L intensità di corrente considerata sarà l intensità di uscita dei convertitori ( I=30 A per l inverter urora PVI OUTD) Il potere di corto circuito (Icu) degli interruttori sarà minimo 6 ka curva C. Per la protezione contro i contatti diretti e indiretti saranno utilizzati differenziali alta sensibilità Idn 0,3A. La portata Ib della linea che alimenta il quadro generale sarà calcolata e dimensionata per una potenza di 17,95 kw, in ogni caso la sezione minima per ogni fase non sarà inferiore a 16 mmq. Tutte le strutture metalliche dell impianto fotovoltaico saranno collegate al circuito di protezione. Con la sezione pari a 16 mmq e con una corrente d impiego di 25 A la caduta di tensione che è stata calcolata per il tratto di di conduttura che va dal quadro Q-CA (quadro corrente alternata posto nel locale inverter e contatore di produzione) al quadro generale Palestra,che è pari a 40m circa non Documento: REL_TEC_01 Pag. 15

16 supera l 1,3 %. Tale valore è abbondantemente inferiore rispetto al limite consentito dalle norme sopra elencate. Criterio Termico La sezione scelta del conduttore del circuito deve essere tale da sopportare una intensità di corrente per lo meno pari a quella ottenuta aumentando di un fattore 1,25 l intensità massima di corrente della linea. Per quanto riguarda le singole stringhe si è scelto il valore di 5,1 Ax 1,25 L intensità massima ammissibile per i cavi elettrici in relazione al materiale di costruzione e alle condizioni di posa è riportata nelle norme CEI-UNEL e CEI-UNEL Per reperire un valore di Izamm per cavi in rame con guaina i calcoli sono stati effettuati considerando valori forniti da case costruttrici di cavi. Sono stati presi in considerazione alcuni tipi di posa: Cavi passanti in tubazioni fissate alle strutture Cavi posati su passarelle metalliche Tubi prottettivi e canali Tutti i conduttori saranno protetti e salvaguardati meccanicamente, mediante condotti passacavo, alloggiati in tracce o ancorate mediante staffe alle pareti per i tratti nell edificio. Il tracciato dei condotti passacavo avrà un andamento rettilineo orizzontale (con minima pendenza per favorire lo scarico di eventuale condensa) o verticale; le curve saranno effettuate con raccordi o con piegature che non danneggino il tubo e non pregiudichino la sfilabilità dei cavi. Ad ogni brusca deviazione resa necessaria dalla struttura muraria dei locali ed ad ogni derivazione da linea principale e secondaria, il condotto verrà interrotto mediante cassette di derivazione; eventuali giunzioni dei conduttori dovranno essere eseguite all interno delle cassette di derivazione mediante l impiego di opportuni morsetti o morsettiere. Il tutto è previsto in ottemperanza alle norme CEI La sezione occupata dai cavi sarà tale da risultare inferiore alla metà di quella interna disponibile dell intera canalizzazione. CRITERI DI SICUREZZA Protezione contro i contatti diretti Per quanto riguarda la protezione dai contatti diretti la protezione è costituita dall isolamento principale delle parti attive per componenti come i cavi (CEI 64-8/4), e da involucri o barriere per Documento: REL_TEC_01 Pag. 16

17 quadri elettrici, strumentazione, apparecchiature (inverter) e moduli fotovoltaici tali da assicurare il grado di protezione IP XXB ( B = impedisce l accesso con un dito) per superfici verticali e IP XXD (impedisce l accesso con un filo impugnato ) per superfici orizzontali. Protezione contro i contatti indiretti Gestendo il generatore come un sistema IT la norma CEI 64-8 prescrive il controllo dell isolamento del sistema DC tramite un controllore continuo dell isolamento verso terra il quale deve segnalare con un segnale acustico e/o visivo il verificarsi di un primo guasto verso terra senza interrompere il circuito e quindi il servizio dando agli operatori la possibilità di intervenire in maniera tempestiva nella ricerca ed eliminazione del guasto. Deve comunque essere soddisfatta la condizione che la corrente di primo guasto a terra non deve essere tale che, circolando nel dispersore di terra cui sono collegate le masse, dia luogo a tensioni superiori ai 50 V, indipendentemente dal tempo. Si raccomanda comunque di interrompere il circuito e quindi il servizio nella suddetta eventualità e di individuare e risolvere il primo guasto al fine di scongiurare i pericoli derivanti da un secondo guasto, potenzialmente pericoloso anche se il generatore è stato sezionato. In accordo con la Norma CEI 64-8, la protezione è assicurata mediante l utilizzo di componenti elettrici in classe II e di componenti in Classe I abbinati ad un sistema di interruzione automatica dell alimentazione. In particolare saranno di Classe II: tutti gli involucri in materiale plastico dei componenti a vista le condutture realizzate in cavo H07RN-F ed FG7OR indipendentemente dal tipo di posa i moduli fotovoltaici La protezione dai contatti indiretti per interruzione automatica dell alimentazione è realizzata mediante interruttori automatici magnetotermici differenziali. Deve essere soddisfatta la relazione R A *I A 50 dove: R A è la somma delle resistenze del dispersore e dei conduttori di protezione delle masse in Ohm I A è la corrente che provoca il funzionamento del dispositivo automatico di protezione Documento: REL_TEC_01 Pag. 17

18 in Ampere che, nel caso di dispositivo di protezione a corrente differenziale, coincide con la corrente nominale differenziale Id. L impianto di terra a cui verranno connesse le masse del generatore fotovoltaico corrisponde all impianto di terra attualmente esistente asservito all edificio in oggetto. A seguito dell installazione dell impianto fotovoltaico il valore della resistenza di terra dell impianto di dispersione verrà verificato mediante apposita misura. Protezione contro le sovracorrenti Sul lato AC la protezione delle linee contro le sovracorrenti verrà realizzata tramite interruttori di tipo automatico magnetotermico con curva C, in modo che lo stesso dispositivo assicuri sia la protezione contro sovraccarico che contro cortocircuito (Norma CEI 64-8/4) La norma CEI 64-8 prescrive che Ib IN Iz If 1,45 Iz Dove Ib= corrente di impiego [A] In= corrente nominale del dispositivo di protezione [A] Iz= portata massima del conduttore [A] If= corrente convenzionale di funzionamento [A Nella fattispecie Ib = 30 A ( massima corrente erogabile dal singolo inverter ) In = 60 A (interruttore automatico magnetotermico del dispositivo di generatore collocato nel quadro QAC a valle dell inverter). Iz = 66 A (cavo FG7OH2R 2X10 con posa dei cavi in tubo in aria) Dispositivi di misura dell energia prodotta, immessa ed assorbita La misura dell energia elettrica prodotta dall impianto fotovoltaico avviene tramite il contatore M2 installato dal gestore contraente (Enel). È inoltre presente il contatore bidirezionale M1 che misura Documento: REL_TEC_01 Pag. 18

19 sia l energia assorbita dalla rete che quella immessa. Anche la responsabilità per l installazione e la manutenzione del contatore M1 è a carico dell Enel. Struttura di sostegno dei moduli fotovoltaici La struttura di sostegno sarà realizzata mediante profilati di alluminio, staffe di acciaio inox, bulloneria e ferramenta appositamente studiate per installazione di tipo retrofit su copertura in lamiera grecata. Esistendo in commercio tipologie di strutture equivalenti come funzione ma differenti nella geometria dei profili e delle staffe di supporto, queste vengono solitamente dimensionate dagli stessi fornitori. Ad ogni modo la struttura dovrà essere calcolata per resistere alle seguenti sollecitazioni di carico: Carichi permanenti (peso strutture e peso moduli) Sovraccarichi (spinta vento, carico neve) Prove di accettazione e messa in servizio : Collaudo dei materiali in cantiere I materiali e/o apparecchiature costituenti l impianto sono progettati, verranno costruiti e sottoposti alle prove previste nelle norme e alle prescrizioni di riferimento. Verifica tecnico funzionale La verifica tecnico- funzionale dell impianto consiste nell accertare: La continuità elettrica e le connessioni tra i moduli; La messa a terra di masse e scaricatori; L isolamento dei circuiti elettrici dalle masse; Il corretto funzionamento dell impianto fotovoltaico nelle diverse condizioni di potenza generata e nelle varie modalità previste dal gruppo di condizionamento e controllo della potenza (accensione, spegnimento, mancanza rete, ecc.) I seguenti vincoli sulla potenza: Pcc > 0,85 * Pnom * Irr/Istc Pca > 0,9 * Pcc dove Pcc Potenza in c.c. misurata all uscita del generatore fotovoltaico, precisione > ± 2% Pnom Potenza nominale del generatore fotovoltaico Irr Irraggiamento (W/mq) misurato sul piano del moduli, precisione > ± 3% Documento: REL_TEC_01 Pag. 19

20 Istc Uguale a 1000 W/mq irraggiamento in condizioni di prova standard (I > 600 W/mq) Pca Potenza attiva in c.a. misurata uscita gruppo conversione c.c. in c.a, precisione > 2%. Manutenzione moduli fotovoltaici La manutenzione ordinaria sui singoli moduli fotovoltaici non necessita della messa fuori servizio di parte o dell'intero impianto fotovoltaico. Essa consiste in un' ispezione visiva e controllo delle cassette di terminazione. L'ispezione visiva serve per verificare eventuali danneggiamenti dei vetri anteriori, verificare lo stato di pulizia dei moduli, verificare se presente un eventuale deterioramento del materiale usato per l'isolamento interno dei moduli e se presenti microscariche per perdita di isolamento. Nel caso in cui si noti la presenza evidente di sporcizia (polvere, sabbia, escrementi di uccelli, foglie etc.) è conveniente provvedere mediante getti di acqua possibilmente senza detergenti alla rimozione di questi. Generalmente, quando i moduli sono sufficientemente inclinati, la semplice azione della pioggia è sufficiente a mantenerli puliti. L'azione della pioggia riesce ad eliminare le leggere impurità come polvere o polline, mentre i residui più consistenti vanno tolti con un'azione di pulizia sopra indicata. Si consiglia di verificare la crescita di piante nell area al contorno. Resta inteso che la manutenzione ordinaria deve essere effettuata da personale specializzato. Manutenzione quadri elettrici La manutenzione ordinaria sui quadri elettrici non richiede la messa fuori servizio dell'impianto. Essa consiste nel: - effettuare un ispezione visiva il cui scopo è quello di identificare la presenza di eventuali danneggiamenti dell'armadio e dei componenti posti al suo interno; - verificare che i diodi di blocco non abbiano subito danneggiamenti e in caso di rottura provvedere alla loro sostituzione; - verificare il serraggio di tutti i componenti elettrici con prova di sfilamento (in questa fase è opportuno mettere fuori servizio l'impianto) e il serraggio dei morsetti; - verificare l'efficienza degli scaricatori di sovratensione; -verificare l'efficienza degli organi di manovra (interruttori, sezionatori, morsetti sezionabili). Questo tipo di manutenzione preventiva va di norma eseguita una o più volte all'anno, possibilmente in seguito a condizioni meteorologiche di scirocco oppure in seguito a lunghi periodi di siccità. Documento: REL_TEC_01 Pag. 20

21 Manutenzione strutture di sostegno E' altamente consigliato il controllo delle strutture di sostegno dei moduli, verificando che non si abbiano deformazioni e/o depositi di ruggine, e che l'azione del vento non abbia provocato modifiche o piegature anche leggere alla geometria dei profili. Nel caso in cui siano presenti strutture in acciaio zincato è necessario controllare se si evidenziano strati di ruggine sulle strutture. In tal caso è bene rimuovere lo strato di ossido idrato di ferro formatosi e provvedere ad una nuova zincatura a freddo eseguibile da personale specializzato. Controllo impianto di terra E' consigliabile procedere a controlli con frequenza annuale sulla continuità dei collegamenti equipotenziali, secondo le normative CEI dell'impianto di terra al quale è collegato l'impianto. Il controllo deve essere esteso a tutti i sistemi di protezione differenziali ove presenti. Manutenzione stringhe fotovoltaiche La manutenzione ordinaria sulle stringhe viene realizzata dal quadro elettrico in continua, e cosi come per i moduli non richiede la messa fuori servizio di parte o tutto l'impianto. Il suo scopo è quello di controllare le grandezze elettriche mediante l'ausilio di un multimetro. Bisogna misurare la tensione a vuoto delle stringhe e confrontarla con i dati di progetto verificando che il valore rilevato sia pari alla somma delle tensioni a vuoto di ogni singolo modulo fotovoltaico presente nella stringa. Se tutte le stringhe sono nelle stesse condizioni di esposizione, sono accettabili scostamenti nell'ordine del 10%. Inoltre si dovrà controllare la corrente di corto circuito al fine di verificare che non ci siano interruzioni lungo una stringa, e che le correnti di corto circuito delle varie stringhe siano sensibilmente simili. Manutenzione inverter E' preferibile eseguire la manutenzione ordinaria con impianto fuori servizio. L'ispezione visiva consente di accertare l'assenza di: - eventuali danneggiamenti all'armadio di contenimento; - infiltrazioni d'acqua; - formazioni di condensa. E' importante inoltre controllare i vari parametri elettrici (tensione, corrente, potenza) e la produzione energetica soprattutto nei primi periodi successivi alla messa in servizio dell'impianto in modo da poterne verificare il suo corretto funzionamento. In occasione di Documento: REL_TEC_01 Pag. 21

22 ogni manutenzione periodica si consiglia di simulare il distacco dell'alimentazione di rete: l'inverter deve spegnersi istantaneamente, per riaccendersi dopo il ritorno del segnale di rete. Nota La manutenzione visiva, consigliata annualmente, è eseguibile dal Responsabile dell impianto fotovoltaico, mentre per controlli più specializzati si consiglia l intervento di un tecnico specializzato. Si consiglia di istituire un libretto d impianto al fine di confrontare la produzione annua, ed analizzare eventuali cali di resa dell impianto. Per quanto riguarda l accesso all area del campo FV per effettuare la manutenzione si faccia riferimento a quanto indicato dal responsabile della sicurezza in relazione all impianto in oggetto. Progettisti:.. Documento: REL_TEC_01 Pag. 22