Verifiche delle prestazioni degli impianti fotovoltaici da parte di organismi terzi secondo le nuove indicazioni normative e legislative

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1 Technology Focus Internazionale QUALITÀ TECNICA, PRESTAZIONI ENERGETICHE E VALORE ECONOMICO DEGLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI Verifiche delle prestazioni degli impianti fotovoltaici da parte di organismi terzi secondo le nuove indicazioni normative e legislative Salvatore Guastella RSE Segretario Tecnico CEI CT82

2 2 Indice 1. Introduzione 2. La verifica delle prestazioni degli impianti FV 3. La verifica degli impianti FV secondo le norme internazionali 4. La verifica degli impianti FV secondo le nuove indicazioni normative e legislative italiane: verifica in potenza e in energia 5. La misura dell irraggiamento solare 6. Conclusioni

3 3 La verifica degli impianti FV Introduzione Il successo di un impianto FV dipende fortemente della qualità del progetto e dell installazione Analisi specifiche delle caratteristiche tecniche sono fondamentali per valutare la qualità di un impianto fotovoltaico Tuttavia, le procedure per eseguire tali analisi non sono oggetto di norme internazionali (e la qualità non è oggetto di certificazione) Gli operatori fotovoltaici adottano procedure basate sulle migliori pratiche e / o su accordi contrattuali, che non sono ampiamente riconosciuti Le nuove indicazioni normative e legislative italiane intendono supplire a queste mancanze

4 4 La verifica degli impianti FV Motivazioni gestionali Gestione dell impianto Valutazione delle prestazioni dell impianto e dei suoi componenti Diagnostica e previsione dei guasti Manutenzione dei componenti --> a cura del Gestore dell impianto Motivazioni tecno-qualitative Attestazione delle prestazioni dell impianto e dei suoi componenti Correlazione fra l effettiva misura della radiazione solare e l energia prodotta Garanzia delle prestazioni energetiche Stima dell invecchiamento dei componenti --> a cura di Organismi terzi

5 5 La verifica degli impianti FV Verifiche iniziali Valutazione documentazione Analisi della consistenza e della funzionalità Verifiche periodiche Valutazione invecchiamento dei moduli e diminuzione della potenza erogata Misure in sito degli indici qualitativi e dell energia prodotta Verifiche tramite monitoraggio continuativo Analisi dei dati operativi Andamento dell energia prodotta e degli indici qualitativi (in particolare Performance Ratio, PR)

6 6 Riferimenti normativi per la verifica di impianti FV CEI EN ( ) Sistemi fotovoltaici collegati alla rete elettrica - Prescrizioni minime per la documentazione del sistema, le prove di accettazione e prescrizioni per la verifica ispettiva (solo stringhe FV!!) CEI 64-8/6 Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua Parte 6: Verifiche Guida CEI ( ) Guida alla realizzazione di sistemi di generazione fotovoltaica collegati alle reti elettriche di Media e Bassa Tensione DM conto energia FV - Allegato 1

7 7 La verifica delle prestazioni in energia Norma EN CEI 61724: Rilievo delle prestazioni dei sistemi fotovoltaici Linee guida per la misura, lo scambio e l'analisi dei dati Metodi usualmente adottati da esperti in FV: IP PERFORMANCE Performance Evaluation & Assessment of PV IEA PVPS Task XIII - PV Performance and Reliability PR (Performance Ratio o Fattore di prestazione) Energia prodotta (in ca) PR = Energia producibile (in ca) Energia producibile = Pn * Ei / Gstc evidenzia le perdite sulla energia prodotta dall impianto per: 1) temperatura dei moduli 2) sfruttamento incompleto della radiazione solare 3) perdite nel BOS (incluso il rendimento dell inverter) 4) guasti dei componenti 5) fuori servizi dell impianto

8 8 La verifica dei grandi impianti fotovoltaici: procedure correntemente utilizzate Collaudo senza interconnessione (collaudo statico): Esame a vista, verifiche documentali ed elettriche, azionamenti Collaudo dell impianto di rete per la connessione: verifica documentazione e realizzazione, misura resistenza di terra Collaudo con interconnessione: parallelo con la rete, taratura protezioni, avviamento inverter, contatori Verifica in potenza stesse procedure del Collaudo GSE (3 C.En.) Prove di accettazione provvisoria Misura PR e Rapp MT/BT Prove di accettazione intermedia Misura PR e Rapp MT/BT Prove di accettazione definitiva Misura PR e Rapp MT/BT

9 9 GUIDA Progettazione, installazione e verifica di impianti FV in parallelo alla rete elettrica di MT e BT Variante 1 Tiene conto del DM 5 maggio conto energia FV - Allegato 1 Verifica delle prestazioni dell impianto FV in potenza e in energia

10 10 La verifica degli impianti FV (1/2) Verifica consistenza impianto Verifica dichiarazione di conformità dell impianto alle regole dell arte Corrispondenza dell impianto realizzato alla documentazione finale di progetto (incluso potenza nominale) Controllo certificazione di moduli e inverter Ispezione visiva dell impianto FV Stato delle strutture e dell ancoraggio dei moduli Stato dei quadri di stringa e dei cavi afferenti Stato dell inverter, del trasformatore e delle cabine MT corretto funzionamento dell impianto nelle diverse condizioni operative

11 11 La verifica degli impianti FV (2/2) Misure elettriche del generatore FV continuità elettrica e connessioni tra moduli messa a terra di masse e scaricatori isolamento dei circuiti elettrici dalle masse Misura delle tensioni a vuoto e delle correnti di cortocitcuito delle stringhe FV Misure prestazionali Impianto Generatore fotovoltaico inverter

12 12 La verifica delle prestazioni Determinazione degli Indici prestazionali in potenza (1/3) PRp = Pca _ 1 Rfv2 = 1 - (Tcel-40 )* Pca Pca = producibile _( Gp,Pn,Tcel ) Gp Rfv2 GSTC (se Tcel 40 C) γ (se Tcel > 40 C) 100 Pcc Pcc 0, 78 (se Pinv 20kW) > 0,80 (se Pinv > 20kW) Pn Pca Pcc Gp DM 4 conto energia CEI Var.1 ( )

13 13 La verifica delle prestazioni Determinazione degli Indici prestazionali in potenza (2/3) PRp = Pca _ 1 Rfv2 = 1 - (Tcel-40 )* Pca Pca = producibile _( Gp,Pn,Tcel ) Gp Rfv2 GSTC (se Tcel 40 C) γ (se Tcel > 40 C) 100 Pcc Pcc 0, 78 (se Pinv 20kW) > 0,80 (se Pinv > 20kW) Pn Pca Pcc Gp DM 4 conto energia CEI Var.1 ( )

14 14 La verifica delle prestazioni Determinazione degli Indici prestazionali in potenza (3/3) PRp = Pca _ 1 Rfv2 = 1 Pca Pca = producibile _( Gp,Pn,Tcel ) Gp Rfv2 GSTC - (Tcel-40 )* γ 100 (se Tcel 40 C) (se Tcel > 40 C) Pn 0, 78 > 0,80 Condizioni per la verifica di PRp in fase di avvio dell impianto: irraggiamento sul piano dei moduli (Gp) superiore a 600 W/m² (se Pinv 20kW) (se Pinv > 20kW) verifica sulle sezioni d impianto caratterizzate da: stessa inclinazione e orientazione dei moduli stessa classe di potenza dell inverter (Pinv > 20 kw o Pinv <= 20 kw) stesso tipologia di modulo (stesso valore di gamma) stessa tipologia di installazione dei moduli (stessa Tcel). DM 4 conto energia CEI Var.1 ( )

15 15 La verifica delle prestazioni Determinazione degli Indici prestazionali in energia (1/3) P Re = Eca_ 1 Rfv2 = 1 - (Tcel-40 )* Eca Eca = producibile _( Hi,Pn,Tcel ) Hi Rfv2 G (se Tcel 40 C) γ (se Tcel > 40 C) 100 Ecc Ecc STC 0, 78 (se Pinv 20kW) > Pn 0,80 (se Pinv > 20kW) Eca Hi Ecc DM 4 conto energia CEI Var.1 ( )

16 16 La verifica delle prestazioni Determinazione degli Indici prestazionali in energia (2/3) P Re = Eca_ 1 Rfv2 = 1 - (Tcel-40 )* Eca Eca = producibile _( Hi,Pn,Tcel ) Hi Rfv2 G STC (se Tcel 40 C) γ (se Tcel > 40 C) 100 0, 78 (se Pinv 20kW) > Pn 0,80 (se Pinv > 20kW) Condizioni per la verifica di PRe in fase di avvio dell impianto: numero minimo di misure valide (calcolate come indicato di seguito) verifica sulle sezioni d impianto caratterizzate da: stessa inclinazione e orientazione dei moduli stessa classe di potenza dell inverter (Pinv > 20 kw o Pinv <= 20 kw) stesso tipologia di modulo (stesso valore di gamma) stessa tipologia di installazione dei moduli (stessa Tcel). DM 4 conto energia CEI Var.1 ( )

17 17 La verifica delle prestazioni Determinazione degli Indici prestazionali in energia (3/3) Numero minimo di misure valide : Misura di Hi-15: Misura di Eca-15: Misura di Tcel-15: Condizioni di validità di ciascuna misura: integrale su 15 min delle acquisizioni di Gp integrale su 15 min delle acquisizioni di Pca media su 15 min delle acquisizioni di Tcel facente parte di una sequenza di almeno 4 misure consecutive con Hi-15 > 0,050 kwh/m² (Gp = 200 W/m² per 15 min) rete del distributore disponibile in servizio tutti gli inverter dell impianto o della sezione in esame Durata del periodo di misura: almeno 20 misure valide con intervallo di campionamento max di 1 min DM 4 conto energia CEI Var.1 ( )

18 18 Misura dell irraggiamento solare Misure e sensori dell irragiamento solare (art. C1 della Guida 82-25) 25) Solarimetri - Piranometri (a termopila) - Celle FV di riferimento Raccomandazioni per Celle FV di riferimento - Tarature periodiche presso laboratorio accreditato CEI EN Costruzione dei solarimetri FV conforme alla CEI EN : - Evitare solarimetri con coefficiente di calibrazione troppo bassi < 10 mv/(kw/m2) o troppo alti (> 70 mv/(kw/m2)

19 19 Campo di applicazione dei solarimetri Misura dell irraggiamento solare per collaudo o verifiche periodiche dell impianto FV Incertezza di misura del solarimetro < 3% (CEI 82-25). un piranometro Secondary standard, purchè durante la prova, le condizioni meteorologiche siano stabili (per almeno 1 min) un solarimetro a effetto fotovoltaico, purché: sia realizzato con una cella avente una risposta spettrale simile a quella dei moduli Misura continuativa dell irraggiamento solare per valutare le prestazioni energetiche dell impianto FV Incertezza di misura del solarimetro < 5% (CEI 82-25). - un piranometro secondary standard o first class - un solarimetro a effetto fotovoltaico, purché: sia realizzato con una cella avente una risposta spettrale simile a quella dei moduli

20 20 Conclusioni Le verifiche prestazionali sono fondamentali per valutare la qualità di un impianto fotovoltaico (è opportuno che siano effettuate da Organismi terzi) Le verifiche prestazionali in potenza sono eseguibili in tempi brevi, ma solo in ristrette condizioni meteorologiche, in energia richiedono più tempo La misura dell irraggiamento solare può condizionare fortemente i risultati delle verifiche sia in potenza che in energia Le procedure di verifica sia in potenza che in energia non sono adeguatamente definite da norme, né condivise in ambito internazionale E necessario definire procedure chiare e condivise per la qualifica prestazionali soprattutto dei grandi impianti fotovoltaici Il CT82 del CEI si sta facendo promotore di nuovi progetti normativi internazionali per consentire la certificazione della qualità degli impianti FV

21 21 Grazie per la vostra attenzione Il lavoro di RSE è stato finanziato dal Fondo di Ricerca per il Sistema Elettrico nell'ambito dell'accordo di Programma tra RSE e Ministero Sviluppo Economico