Relazione tecnica impianto Fotovoltaico

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2 INDICE 1. GENERALITA E SCOPO DEL PROGETTO AMBITO DEL PROGETTO TERMINOLOGIA RIFERIMENTI LEGISLATIVI E NORMATIVI DATI DI PROGETTO Dati di progetto di carattere generale Dati di progetto relativi all utilizzazione dell edificio Dati di progetto relativi all impianto fotovoltaico Dati di progetto, rilievo clinometrico SITO DI INSTALLAZIONE Sito di installazione e criteri di valutazione sul posizionamento del generatore fotovoltaico COMPONENTI DELL IMPIANTO Caratteristiche e configurazione del generatore fotovoltaico Modulo fotovoltaico Gruppo di conversione Struttura di supporto dei moduli Condutture elettriche. Dimensionamento e protezione contro le sovracorrenti Quadro di parallelo lato c.c Quadro di parallelo lato a.c. ed interfaccia con la rete Rete di terra MODALITA DI CONDUZIONE E MANUTENZIONE Manutenzione ordinaria preventiva Moduli fotovoltaici Stringhe fotovoltaiche Struttura di sostegno Quadri elettrici Convertitore statico Collegamenti elettrici

3 RELAZIONE TECNICA 1. GENERALITA E SCOPO DEL PROGETTO Lo scopo del presente progetto definitivo è quello di fornire le indicazioni per la realizzazione di un impianto fotovoltaico di potenza nominale pari a 9,90 kwp, destinato a operare in parallelo alla rete elettrica di distribuzione, da inserire sulla copertura dell edificio scolastico Montegrillo, di proprietà del Comune di Monte di Procida. 2. AMBITO DEL PROGETTO Il progetto è inserito nel ambito del PROGRAMMA OPERATIVO NAZIONALE Ambienti per l Apprendimento FESR IT 16 1 PO 004 Asse II Qualità degli ambienti scolastici. Obiettivo C incrementare la qualità delle infrastrutture scolastiche, l ecosostenibilità e la sicurezza degli edifici scolastici; potenziare le strutture per garantire la partecipazione delle persone diversamente abili e quelle finalizzate alla qualità della vita degli studenti. 3. TERMINOLOGIA Cella fotovoltaica Dispositivo semiconduttore che genera elettricità quando è esposto alla luce solare. Modulo fotovoltaico Assieme di celle fotovoltaiche elettricamente collegate e protette dagli agenti atmosferici, anteriormente mediante vetro e posteriormente con vetro e/o materiale plastico. Il bordo esterno e protetto da una cornice in alluminio anodizzato. Pannello fotovoltaico Un gruppo di moduli fissati su un supporto metallico. Stringa fotovoltaica Un gruppo di moduli elettricamente collegati in serie. La tensione di lavoro dell'impianto è quella determinata dal carico elettrico "equivalente" visto dai morsetti della stringa. Campo fotovoltaico Un insieme di stringhe collegate in parallelo e montate su strutture di supporto, generalmente realizzate con profilati in acciaio zincato. Corrente di cortocircuito di un modulo o di una stringa Corrente erogata in condizioni di cortocircuito, ad una particolare temperatura e radiazione solare. Tensione a vuoto di un modulo o di una stringa Tensione generata ai morsetti a circuito aperto, ad una particolare temperatura e radiazione solare. Caratteristica corrente-tensione di un modulo o di una stringa Corrente erogata ad una particolare temperatura e radiazione, tracciata quale funzione della tensione di uscita. Potenza massima di un modulo o di una stringa Potenza erogata, ad una particolare temperatura e radiazione, nel punto della caratteristica corrente-tensione dove il prodotto corrente-tensione ha il valore massimo. 3

4 Condizioni standard di funzionamento di un modulo o di una stringa Un modulo opera alle "condizioni standard" quando la temperatura delle giunzioni delle celle è 25 C, la radiazione solare e 1000 W/m² e la distribuzione spettrale della radiazione e quella standard (AM 1,5). Condizioni operative di funzionamento di un modulo o di una stringa Un modulo lavora in "condizioni operative" quando la temperatura ambiente e di 20 C, la radiazione di 800 W/m2 e la velocità del vento di 1 m/s. Potenza di picco Potenza erogata nel punto di potenza massima alle condizioni standard. Efficienza di conversione di un modulo Rapporto tra la potenza massima del modulo ed il prodotto della sua superficie per la radiazione solare, espresso come percentuale. Quadro protezioni di sottocampo B.T. Quadro in cui vengono convogliate le terminazioni di tutte le stringhe e dove ne viene eseguita la messa in parallelo; Quadro di parallelo B.T. Quadro in cui viene eseguita la connessione in parallelo di tutti gli inverter. Il quadro è fornito di protezioni all'ingresso delle linee ac dagli inverters e all'uscita in trifase o monofase con interruttore magnetotermico differenziale per la consegna in parallelo rete dell impianto. Convertitore cc/ca (Inverter) Convertitore statico in cui viene effettuata la conversione dell'energia elettrica da continua ad alternata, tramite un ponte a semiconduttori, opportune apparecchiature di controllo, che permettono di ottimizzare il rendimento del campo fotovoltaico, e un trasformatore. 4. RIFERIMENTI LEGISLATIVI E NORMATIVI Nella redazione del presente progetto, sono state e dovranno essere considerate, le disposizioni di legge vigenti in materia e le norme tecniche del CEI. In particolare, si richiamano le seguenti norme: CEI 11-1 Impianti di produzione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica. Norme generali CEI 11-8 Impianti di produzione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica. Impianti di terra CEI Materiali isolanti elettrici solidi - Metodi di prova per la determinazione della resistenza di isolamento. CEI Impianti di produzione di energia elettrica e gruppi di continuità collegati a reti di I e II categoria. CEI Attrezzi di lavoro a mano per lavori sotto tensione fino a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua. CEI 17-13/1 Apparecchiature assiemate di protezione e di manovra per bt (quadri bt). PARTE I CEI Cavi isolati con gomma con tensione nominale non superiore a 450/750 V. CEI Cavi isolati con polivinilcloruro con tensione nominale non superiore a 450/750 V. CEI Prova dei cavi non propaganti l'incendio. CEI Tubi protettivi flessibili in PVC e loro accessori. CEI Tubi per le installazioni elettriche. Parte 1: Prescrizioni generali. 4

5 CEI Cavidotti in materiale plastico rigido. CEI 64 (fasc. S/423) Impianti di terra negli edifici civili. Raccomandazioni per l'esecuzione. CEI 64-8 Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua. CEI 70-1 Gradi di protezione degli involucri (codice IP). CEI-En , 2, 3 e 4 Protezione contro i fulmini DPR 547(1955) Definizione delle aree di segregazione degli impianti elettrici e dei livelli di tensione. Legge It. 46/90 Norme per la sicurezza degli impianti. Norme CEI/IEC per la parte elettrica convenzionale; Norme CEI/IEC e/o JRC/ESTI per i moduli fotovoltaici; Conformità al marchio CE per i moduli fotovoltaici e il gruppo di conversione; Norme EN e IEC 439 per i quadri elettrici; Norme CEI e le CEI per il contenuto di di armoniche e i disturbi indotti sulla rete dal gruppo di conversione; Norme CEI 110-1, CEI e CEI per la compatibilità elettromagnetica e la limitazione delle emissioni in RF. DPR 547/55 e D.Lgs. 626/94 e successive modificazioni, per la sicurezza e la prevenzione degli infortuni sul lavoro; Norma CEI per il collegamento alla rete pubblica; Norme CEI EN per la misura e acquisizione dati; Legge 133/99, articolo 10, comma 7, per gli aspetti fiscali; Deliberazione n. 224/00 dell Autorità per l energia elettrica e il gas del 6 dicembre 2000: Disciplina delle condizioni tecnico-economiche del servizio di scambio sul posto dell energia elettrica prodotta da impianti fotovoltaici con potenza nominale non superiore a 20 kw Direttiva 89/336/EWG Compatibilità Elettromagnetica. Direttiva 93/68/EWG Marchio CE Standard Europei EN , EN Prescrizioni ente distributore: DK , DV1604; Struttura di sostegno: DM MLP 12/2/82, DM 9/1/96, DM 16/1/96, CNR-UNI10011, CNR-UNI CNR-UNI CEI 7-6; Sicurezza e lavori pubblici: DPR 547/55, DPR 164/56, DPR 303/56, L. 46/90 ed attuativi, L. 109/94 con modifiche ed attuativi, DLgs 626/94 con modifiche ed attuativi, DIgs 494/96 con modifiche ed attuativi. Prescrizioni ente distributore: DK 5940 e DK5950; Delibere AEEG numeri 224/00; 05/04; 34/05; 40/06; 188/05; 28/06; 40/06; 88/07; 89/ DATI DI PROGETTO Di seguito si riportano i principali dati caratteristici del progetto Dati di progetto di carattere generale Descrizione dati Committente Progetto previsto Valore dati Comune di Monte di Procida Impianto fotovoltaico 5

6 5.2. Dati di progetto relativi all utilizzazione dell edificio Descrizione dati Valore dati Destinazione d uso Istituto scolastico 5.3. Dati di progetto relativi all impianto fotovoltaico Descrizione dati Caratteristiche area di installazione Posizione degli inverter Posizione del quadro di parallelo Superficie piana Valore dati All interno a parete in prossimità del quadro di distribuzione generale All interno a parete in prossimità del quadro di distribuzione generale 5.4. Dati di progetto, rilievo clinometrico Descrizione dati Valore dati Strutture esistenti sulla superficie Nessuno Fabbricati vicini ed ostacoli Nessuno ombra a sud 6. SITO DI INSTALLAZIONE 6.1. Sito di installazione e criteri di valutazione sul posizionamento del generatore fotovoltaico Un sistema fotovoltaico collegato alla rete ha il solo compito di convertire l energia solare in elettrica con la miglior efficienza possibile iniettandola nella rete, senza curarsi dei carichi elettrici locali. Per tale motivo la posizione sul tetto, l inclinazione, l orientamento dei moduli e la distanza tra le file di moduli verrà scelta cercando di garantire la massima captazione solare nell arco dell anno. A tal proposito, la copertura non ha ostacoli-ombra naturali o artificiali di rilievo a SUD per cui si è scelto l orientamento a SUD e la superficie a disposizione è sufficientemente ampia a garantire una buona distribuzione delle file senza ombreggiamenti reciproci rilevanti. In fine per quanto riguarda l inclinazione, applicando la norma UNI 8477 e tenendo conto delle specifiche caratteristiche del sito in questione, ed in particolare della latitudine, si evince che l energia massima captata si ottiene per una inclinazione dei moduli di COMPONENTI DELL IMPIANTO L impianto fotovoltaico in oggetto è costituito dai seguenti componenti: 1) Moduli fotovoltaici 2) Gruppo di conversione statica, costituito da uno o più inverter 3) Quadro elettrico di campo lato cc 4) Quadro elettrico di parallelo lato ac (dove necessario dotato di interfaccia con la rete di distribuzione) 5) Condutture elettriche e canali 6) Struttura di supporto dei moduli fotovoltaici Prima della descrizione dei componenti, si premette che per la configurazione del generatore fotovoltaico esistono due possibilità: utilizzare un unico convertitore statico per 6

7 l intero generatore oppure utilizzare più convertitori statici collegati tra loro in parallelo all uscita in corrente alternata. Quando si utilizzano più convertitori statici collegati in parallelo sul lato in alternata è come se si realizzassero tanti generatori a se stanti (sub-generatori) che collegati tra di loro costituiscono l intero generatore fotovoltaico, quindi in questo caso si avranno tanti sub-generatori quanti sono i convertitori statici. Nelle descrizioni che seguono si farà riferimento a delle tabelle allegate alla relazione, poiché nel caso di impianto fotovoltaico con più convertitori ciascun convertitore si comporta come un generatore a se stante le tabelle sono organizzate per subgeneratore. Nel caso in cui l impianto fotovoltaico è costituito da un unico convertitore allora il generatore fotovoltaico coinciderà con l unico sub-generatore Caratteristiche e configurazione del generatore fotovoltaico Il generatore fotovoltaico è costituito da numero 1 inverter, per tale motivo si avrà un unico subgeneratore coindicente con il generatore, nelle tabelle riportate di seguito e dagli schemi elettrici progettuali si evincono le caratteristiche e la configurazione del generatore fotovoltaico nonché il numero di sub-generatori utilizzati. Si osserva che, per ciascun inverter, non è ammesso il collegamento in parallelo di stringhe non perfettamente identiche per motivi di rendimento, perciò la marca ed il modello dei moduli utilizzati dovrà essere unico per tutte le stringhe di ciascun sub-generatore. CARATTERISTICHE DEL GENERATORE Numero di moduli totali 55 Numero di stringhe totali 5 Numero di sub-generatori 1 Potenza nominale del generatore Superficie dei moduli fotovoltaici W 70,35 mq TABELLA SUBGENERATORI Numero di moduli per stringa Numero di stringhe Numero di moduli totali Potenza nominale del sub-generatore SUB GENERATORE W 7.2. Modulo fotovoltaico Il componente fondamentale del generatore fotovoltaico è il modulo fotovoltaico: per il progetto i moduli scelti sono del tipo in silicio monocristallino. Le caratteristiche tecniche ed elettriche del modulo fotovoltaico, per ciascun subgeneratore sono riportate nelle tabelle riportate di seguito i dati elettrici sono riportati sia per le condizioni standard di prova STC (Standard Test Condition: AM=I,5; E=lkW/m2; 7

8 T=25 C), che alle temperature limiti di esercizio delle celle fotovoltaiche poiché tali valori sono necessari per la verifica di funzionamento dell inverter. Tutti i moduli sono forniti di cassetta di giunzione almeno IP65 con connettori preferibilmente polarizzati e di rapida installazione e necessariamente di diodi di by-pass. TABELLA MODULO CARATTERISTICHE GENERALI DEL MODULO FOTOVOLTAICO Tecnologia delle celle Silicio monocristallino Numero di celle fotovoltaiche 72 Larghezza celle fotovoltaiche 125 mm Lunghezza celle fotovoltaiche 125 mm Larghezza del modulo (mm) mm Lunghezza del modulo (mm) 809 mm Spessore del modulo (senza scatola di giunzione) 40 mm Peso 15,60 kg TABELLA MODULO CARATTERISTICHE ELETTRICHE DEL MODULO FOTOVOLTAICO CONDIZIONI STANDARD STC (irraggiamento 1.000W/mq Temperatura 25 C) Descrizione Valore Potenza di picco nominale 180 Wp Tensione nominale 36,80 V Corrente nominale 4,90 A 44,20 V 5,35 A Tensione massima del sistema V Efficienza delle celle fotovoltaiche 16,00 % Efficienza del modulo fotovoltaico 14,07 % Fill Factor 76,25 % Indice di variazione della tensione a vuoto rispetto alla temperatura (- ) -155,00 mv/ C Indice di variazione della corrente di corto rispetto alla temperatura 3 ma/ C Indice di variazione della potenza massima rispetto alla temperatura (- ) -753 mw/ C Indice di variazione della tensione a vuoto rispetto all'irraggiamento - Indice di variazione della corrente di corto rispetto all'irraggiamento - Indice di tolleranza dei dati tecnici (della potenza) - TABELLA MODULO CARATTERISTICHE ELETTRICHE DEL MODULO FOTOVOLTAICO CONDIZIONI DI TEMPERATURA LIMITE TEMPERATURA LIMITE MINIMA DELLE CELLE Descrizione Valore Temperatura limite minima delle celle -5 C Irraggiamento solare 1.000,00 W/mq 48,85 V 5,26 A Potenza di picco 203 Wp Tensione MPP 41,45 V 8

9 Corrente MPP 4,89 A TEMPERATURA LIMITE MASSIMA DELLE CELLE Temperatura limite massima delle celle 75 C Irraggiamento solare 1.000,00 W/mq 36,45 V 5,50 A Potenza di picco 142 Wp Tensione MPP 29,05 V Corrente MPP 4,90 A 7.3. Gruppo di conversione Il gruppo di conversione è costituito da numero 1 inverter, ad ogni inverter è associato un sub-generatore fotovoltaico. Le caratteristiche tecniche dell inverter utilizzato sono riportate nelle tabelle seguenti, ciascuno dovrà essere a commutazione forzata con tecnica PWM con ingresso floating. Nella tabella STRINGA FOTOVOLTAICA E CARATTERISTICHE ELETTRICHE si riportano le caratteristiche elettriche della stringa tipo per ciascuno dei sub-generatori, da questa tabella si ricava la tabella CONFIGURAZIONE DEL SUB GENERATORE E CARATTERISTICHE ELETTRICHE in cui si vede per ciascun sub-generatore ed inverter le caratteristiche elettriche di input dell inverter alle condizioni standard e limite. Infine si riporta, per ciascun sub-generatore, la tabella VERIFICA SUB GENERATORE INVERTER in cui si verifica l interfaccia sub-generatore con l inverter per evitare rottura dell inverter o cattivi funzionamenti in particolare le caratteristiche elettriche dell inverter scelto sono tali da accordarsi perfettamente a quelle del sub-generatore fotovoltaico: - le tensioni all MPP del sub-generatore per tutto il range di temperature considerato sono tali da ricadere all'interno del range di funzionamento dell 'MPPT dell 'inverter; - la tensione a vuoto massima del sub-generatore alla temperatura minima è inferiore alla tensione massima DC dell inverter; - sia la corrente di corto circuito che la corrente all MPP sono inferiori alla massima corrente DC dell inverter. Gli inverters saranno dotati di un ampio display luminoso e di una tastiera con i quali sarà possibile leggere tutti i parametri elettrici dell impianto, Si osserva che, per ciascun inverter, non è ammesso il collegamento in parallelo di stringhe non perfettamente identiche per motivi di rendimento, perciò la marca ed il modello dei moduli utilizzati dovrà essere unico per tutte le stringhe. Per il collegamento elettrico dei moduli tra di loro a formare la stringa si è scelto di applicare il sistema flottante nel quale nessun punto del sistema elettrico in corrente continua è connesso a terra. Per ciascuno dei sub-generatori-inverter si riportano inoltre le tabelle OUTPUT INVERTER e CIRCUITI ELETTRICI SUB GENERATORE - tensioni e correnti per il dimensionamento dei cavi utili per il dimensionamento dei cavi elettrici lato corrente alternata fino al quadro generale dell utenza. TABELLA SUBGENERATORE 9

10 TABELLA INVERTER LATO INGRESSO DC Potenza di picco del generatore fotovoltaico W Tensione di Lavoro - minima MPPT 230,00 V Tensione di Lavoro - massima MPPT 500,00 V Tensione massima in continua applicabile in ingresso 600,00 V Massima corrente 45,80 A LATO USCITA CA Tensione nominale di rete fase neutro 400 V Frequenza 50,00 Hz Corrente nom. In uscita 14,50 A Potenza nom. In uscita W Potenza massima in uscita W Fattore di potenza 1 Rendimento massimo 96,00 % Rendimento Euro 95,50 % Grado di protezione IP 44 Dimensioni l x p x h (mm.) 244x434x1221 Peso 49 kg Tipo di inverter Trifase STRINGA FOTOVOLTAICA E CARATTERISTICHE ELETTRICHE Numero di moduli per stringa 11 CONDIZIONI STANDARD Temperatura delle celle 25 C Irraggiamento 1.000,00 W/mq Potenza di picco nominale (MPP) Wp Tensione nominale (MPP) 404,80 V Corrente nominale (MPP) 4,90 A 486,20 V 5,35 A CONDIZIONI TEMPERATURA MINIMA Temperatura delle celle -5 C Irraggiamento 1.000,00 W/mq Potenza di picco MPP Wp Tensione MPP 455,95 V Corrente MPP 4,89 A 537,35 V 5,26 A CONDIZIONI TEMPERATURA MASSIMA Temperatura delle celle 75 C Irraggiamento 1.000,00 W/mq Potenza di picco MPP Wp Tensione MPP 319,55 V Corrente MPP 4,90 A 400,95 V 5,50 A CONFIGURAZIONE DEL SUB GENERATORE E CARATTERISTICHE ELETTRICHE Numero di moduli per stringa 11 Numero di stringhe collegate all'inverter 5 CONDIZIONI STANDARD 10

11 Temperatura delle celle 25 C Irraggiamento 1.000,00 W/mq Potenza di picco nominale (MPP) Wp Tensione nominale (MPP) 404,80 V Corrente nominale (MPP) 24,50 A 486,20 V 26,75 A CONDIZIONI TEMPERATURA MINIMA Temperatura delle celle -5 C Irraggiamento 1.000,00 W/mq Potenza di picco MPP Wp Tensione MPP 455,95 V Corrente MPP 24,44 A 537,35 V 26,31 A CONDIZIONI TEMPERATURA MASSIMA Temperatura delle celle 75 C Irraggiamento 1.000,00 W/mq Potenza di picco MPP Wp Tensione MPP 319,55 V Corrente MPP 24,50 A 400,95 V 27,49 A Superficie dei moduli fotovoltaici 70,35 mq VERIFICA SUB GENERATORE - INVERTER alla temperatura minima delle celle del sub generatore (V1) Tensiona massima sopportabile in ingresso all'inverter (V2) Verifica (V1) < (V2) Tensione di MPP alla temperatura massima delle celle del sub generatore (V1) Tensione di MPP minima dell'inverter (V2) Verifica (V1) > (V2) Tensione di MPP alla temperatura minima delle celle del sub generatore (V1) Tensione di MPP massima dell'inverter (V2) Verifica (V1) < (V2) alla temperatura massima delle celle del sub generatore (i1) Corrente DC massima in ingresso all'inverter (i2) Verifica (i1)<(i2) Potenza nominale sub generatore Potenza nominale DC dell'inverter %potenza nominale sub generatore rispetto alla potenza nominale dell'inverter (80% - 120%) 537,35 V 600,00 V SI 319,55 V 230,00 V SI 455,95 V 500,00 V SI 27,49 A 45,80 A SI W W 94,11 % OUTPUT INVERTER SISTEMA Trifase CONDIZIONI STANDARD Tensione di rete 400 V Corrente in uscita 13,65 A Potenza in uscita W 11

12 CONDIZIONI TEMPERATURA MINIMA Tensione di rete Corrente in uscita Potenza in uscita CONDIZIONI TEMPERATURA MASSIMA Tensione di rete Corrente in uscita Potenza in uscita 400 V 14,43 A W 400 V 10,79 A W CIRCUITI ELETTRICI SUB GENERATORE - tensioni e correnti per il dimensionamento dei cavi CIRCUITO STRINGA LATO DC Tensione massima del circuito DC 537,35 V Corrente massima del circuito DC 5,50 A CIRCUITO DAL QUADRO DI PARALLELO ALL'INVERTER LATO DC Tensione massima del circuito DC 537,35 V Corrente massima del circuito DC 27,49 A CIRCUITO DAL'INVERTER AL QUADRO DI CAMPO LATO AC Corrente Trifase Tensione massima del circuito AC 400,00 V Corrente massima del circuito AC 14,43 A 7.4. Struttura di supporto dei moduli La tipologia scelta per la realizzazione delle strutture di sostegno è riportata negli elaborati grafici esecutivi. Le strutture di supporto sono realizzate con profilati di carpenteria metallica zincati a caldo. Tutta la bulloneria utilizzata per l'assemblaggio della struttura, per l'ancoraggio dei moduli fotovoltaici e per i collegamenti all'impianto di terra è in acciaio inossidabile A2 (UNI7323) e le viti sono a testa esagonale in acciaio legato CromoNichel classe Condutture elettriche. Dimensionamento e protezione contro le sovracorrenti. Si riporta, di seguito, l elenco delle condutture da installare che sono, per ciascuno dei tratti di conduttura, di sezione superiore a quelli indicati nel progetto definitivo: 1.1. Circuito di collegamento moduli della stringa con l inverter. Per tutte le stringhe si utilizza un collegamento al quadro di parallelo e di campo avente le seguenti caratteristiche: N 2 cavi per ciascuna stringa. Tipo : FG70r 1x Lunghezza massima del cavo: 40m Posa in opera: in canalina 1.2. Circuito di collegamento inverter con quadro di parallelo. Si utilizza un collegamento avente le seguenti caratteristiche: N 2 cavi. Tipo:N07V-K1X Lunghezza massima del cavo: 10m Posa in opera:in canalina 1.3. Circuito di collegamento quadro di parallelo con quadro utente: N 1 cavo. Tipo: FG70R 5G6 12

13 Lunghezza massima del cavo: 15m Posa in opera: in tubo incassato in parete isolante Il dimensionamento dei cavi nella sezione in corrente continua ed alternata è basato sulla potenza massima e corrente massima del generatore fotovoltaico e dell output dell inverter e sul contenimento della caduta di tensione massima fino al quadro utente inferiore al 3-4%. La protezione contro le sovracorrenti ha la finalità di ridurre la possibilità di conseguenze dannose dovute a temperature troppo elevate o a sollecitazioni meccaniche prodotte da sovracorrenti che si potrebbero generare nell attraversamento dei conduttori attivi. I metodi di protezione possono essere di due tipi: o mediante interruzione automatica della sovracorrente prima che possa produrre danni, oppure mediante limitazione della sovracorrente massima ad un valore non pericoloso tenuto conto della sua durata. Secondo la normativa CEI 64/8 è necessario verificare due tipologie di sovracorrenti, corrente di sovraccarico e corrente di corto circuito. Di seguito si riporta come tali verifiche sono state eseguite Verifica delle correnti di sovraccarico Tale verifica consiste nel coordinare le condutture con gli interruttori automatici di protezione; ciò equivale a verificare le seguenti condizioni: I I B f I n I z 1,45 I z dove: I B = Corrente di impiego del circuito I n = Corrente nominale del dispositivo di protezione I z = Portata in regime permanente della conduttura I f = Corrente che assicura l effettivo funzionamento del dispositivo di protezione entro il tempo convenzionale in condizioni definite. Per il circuito di collegamento moduli con l inverter si osserva che le corrente di impiego non può essere mai superiore alla portata in regime permanente della conduttura, non sono quindi necessari interruttori di protezione Verifica delle correnti di corto circuito Anche in questo caso ci deve essere un coordinamento tra condutture e dispositivi automatici; ciò equivale a verificare due condizioni: La prima condizione è che il potere di interruzione dell interruttore automatico deve essere maggiore o uguale alla corrente presunta di corto circuito nel punto di installazione dell interruttore. La seconda è che, al verificarsi di un corto circuito di valore Icc, in ogni punto della conduttura protetta risulti verificata la relazione: I t K S t = durata in secondi S = sezione in mm 2 I = Corrente effettiva di corto circuito in ampere espressa in valore efficace K = costante che per conduttori in rame è pari a 115 se l isolamento è in PVC, pari a 143 se l isolamento è in EPR. 13

14 Tale verifica può essere fatta anche graficamente nel piano (Icc I 2 t) verificando che la curva del cavo K 2 S 2 (energia che provoca danni alla conduttura) sia al di sopra della curva dell interruttore I 2 t (energia lasciata passare dal conduttore). Il calcolo della portata I z viene fatto utilizzando i valori di portata indicati nelle tabelle della CEI-UNEL 35024; tali valori vengono eventualmente corretti con due coefficienti K 1 K 2, funzione rispettivamente della temperatura ambiente e della presenza o meno di altri conduttori attivi. Per quanto riguarda le condizioni ambientali, per i cavi posti sul lastrico solare si è ipotizzata una temperatura ambiente di 50 C a vantaggio di sicurezza. Per quanto riguarda le correnti massime di impiego e di corto circuito si sono considerati, per le condutture in cc, i dati calcolati per il generatore fotovoltaico e, per le condutture in ca, i dati di output del convertitore statico. Si è anche considerata la corrente di corto circuito nel punto di installazione per l interruttore del quadro generale d utente. Per le condutture di collegamento tra stringhe ed inverter quadro di campo non è necessaria alcuna protezione contro le sovracorrenti, poiché l alimentazione delle stringhe non può generare alcuna corrente di sovraccarico in quanto risulta che la corrente massima erogabile è sempre minore della portata del cavo I z, non possono quindi verificarsi sulle condutture danni meccanici o danni di temperatura troppo elevata Verifica delle cadute di tensione La verifica delle cadute di tensione sui conduttori, essendo il sistema elettrico di generazione e non di utilizzazione, non è richiesta in quanto tale tipologia di impianto non deve alimentare alcun carico elettrico specifico; le cadute di tensione vengono comunque calcolate per avere un parametro indicativo delle perdite di potenza. Al fine di ridurre tali perdite, la sezione dei cavi è stata comunque scelta per contenere la caduta di tensione totale fino al quadro utente inferiore al 3-4%. La caduta di tensione viene determinata utilizzando la seguente formula: V f = K I B L ( R cosϕ + Xsenϕ) V f = Caduta di tensione in Volt I B = Corrente di impiego in Ampere = Angolo di sfasamento tra la corrente e la tensione di fase R = resistenza al metro lineare in /m X = reattanza al metro lineare in /m L = lunghezza della linea in m K = 2 per le linee monofase 1.73 per le linee trifase La resistenza e reattanza specifica vengono dedotte dalla tabella UNEL Le sezioni dei cavi vengono confrontate con i valori minimi indicati dalla CEI 64/ I cavi per il cablaggio del sub-generatore fotovoltaico hanno le seguenti caratteristiche: o Sono protetti dai raggi UV mediante tubazione adeguata; o range di temperatura di esercizio -40 C/110 C in uso continuo e fmo a 280 C per 5s; o non propagante l'incendio; o in posa libera affrancati alla struttura di supporto tramite collari di colore nero del tipo anti-uv e di lunghezza adeguata al fascio circoscritto. 14

15 Nel caso in cui il cablaggio del sub-generatore richiede il passaggio dei cavi da una fila di moduli ad un altra, si devono proteggere i cavi con un tubo rigido diametro 20mm affrancato al lastrico solare e dotato di tutti gli accessori tali da rendere la posa stagna Quadro di parallelo lato c.c. Il quadro di parallelo svolge la funzione di parallelo tra le stringhe fotovoltaiche associate a ciascun sub-generatore-inverter, è posizionato in copertura in prossimità degli inverter, deve essere in materiale metallico o poliestere con protezione minima IP65 nel rispetto delle norme CEI e di dimensioni adeguate a contenere tutte le apparecchiature previste. Lo schema elettrico dell impianto riporta le condutture elettriche e le caratteristiche dei componenti utilizzati nel quadro di parallelo lato c.c Quadro di parallelo lato a.c. ed interfaccia con la rete Il quadro di parallelo svolge la funzione di parallelo tra i sub-generatori-inverter, è posizionato in prossimità degli inverter, deve essere in materiale metallico o poliestere con protezione minima IP65 nel rispetto delle norme CEI e di dimensioni adeguate a contenere tutte le apparecchiature previste. Lo schema elettrico dell impianto riporta le condutture elettriche e le caratteristiche dei componenti utilizzati nel quadro di parallelo lato a.c. Per quanto riguarda l interfaccia con la rete elettrica del distributore si osserva che i casi possibili sono: 1) Impianto fotovoltaico dotato di un unico inverter dotato di interfaccia rispondente alla normativa CEI ed ai documenti DK dell Enel. In tal caso la Protezione di interfaccia (PIB) ed il Dispositivo di interfaccia (DIB) sono contenuti nell inverter e non è necessario realizzare una protezione di interfaccia ed un dispositivo di interfaccia nel quadro elettrico in a.c.; 2) Impianto fotovoltaico dotato di un massimo di tre inverter ciascuno dei quali ha potenza nominale in uscita non superiore a 6kW ed è dotato di interfaccia rispondente alla normativa CEI ed ai documenti DK dell Enel. In tal caso la Protezione di interfaccia (PIB) ed il Dispositivo di interfaccia (DIB) sono contenuti negli inverter e non è necessario realizzare una protezione di interfaccia ed un dispositivo di interfaccia nel quadro elettrico in a.c.; 3) Tutti gli altri casi non ricadenti nel caso 1) e 2). In tale situazione è necessario realizzare nel quadro a.c. dell impianto fotovoltaico sia la Protezione di interfaccia (PIB) che il Dispositivo di interfaccia (PIB). L impianto fotovoltaico in oggetto ricade nel caso 1) per tale motivo non è necessario realizzare (PIB) e (DIB) nel quadro a.c. dell impianto, dagli schemi elettrici dell impianto si evincono le caratteristiche dei componenti elettrici contenuti nel quadro a.c. compresi i dispositivi (PIB) e (DIB) 7.8. Rete di terra Utilizzando inverter con trasformatore interno di isolamento, nell impianto fotovoltaico risulta esserci una separazione galvanica tra lato in corrente continua e lato in corrente alternata. Ciò è utile contro il passaggio di componenti continue dalla sezione in corrente continua a quella in alternata. La protezione dai contatti indiretti del lato in corrente continua è stata ottenuta diversamente dal lato in corrente alternata. Lato in corrente continua 15

16 Si è scelto di non collegare a terra il lato in corrente continua, ma di utilizzare componenti di classe II, perciò si utilizzano moduli di classe II e così pure il lato in corrente continua dell inverter. L utilizzo di questo tipo di protezione, oltre alla protezione dai contatti indiretti, contribuisce a ridurre la possibilità di fulminazione. Nel rispetto della CEI 64-8, poiché il lato in continua si comporta come un sistema IT, è necessario il controllo dell isolamento verso terra, questo viene fornito dagli inverter. Lato in corrente alternata Per permettere il funzionamento degli scaricatori e la sicurezza dell'esercizio dell'impianto tutti i componenti di classe I del lato in ca, ossia gli involucri metallici dei quadri e l'involucro metallico dell'inverter lato ca, devono essere collegati al nodo equipotenziale con un conduttore PE di colore giallo-verde di sezione opportuna, come prescritto dalla norma CEI 64-8/5. L'edificio sarà già dotato di rete di terra alla quale collegare il conduttore PE. 8. MODALITA DI CONDUZIONE E MANUTENZIONE 8.1. Manutenzione ordinaria preventiva Le attività di manutenzione preventiva sono consigliate con cadenza almeno semestrale e comprendono una serie di ispezioni e controlli indicati nel seguito. Parte delle verifiche possono essere effettuate anche da personale non esperto in tecnologia fotovoltaica purché addestrato ad operare su circuiti elettrici applicando le norme di sicurezza. Si fa presente che in tutto il paragrafo, sono esposte solo delle linee guida per la manutenzione preventiva. Il vero e proprio "Manuale d'uso e manutenzione" sarà redatto dall'installatore Moduli fotovoltaici La manutenzione preventiva sui singoli moduli non richiede la messa fuori servizio di parte o di tutto l'impianto e consiste in: a) Ispezione visiva: tesa all'identificazione di danneggiamenti ai vetri anteriori, deterioramento del materiale usato per l'isolamento interno dei moduli, microscariche per perdita di isolamento ed eccessiva sporcizia del vetro (si consiglia una pulizia periodica con acqua e detergenti neutri) b) Controllo della cassetta di terminazione: mirata ad identificare eventuali deformazioni della cassetta di terminazione, la formazione di umidità all'interno, lo stato dei contatti elettrici delle polarità positive e negative, lo stato dei diodi di bypass, il corretto serraggio dei morsetti di intestazione dei cavi di collegamento delle stringhe e l'integrità della siliconatura degli eventuali passacavi Stringhe fotovoltaiche.la manutenzione preventiva sulle stringhe viene effettuata dai morsetti di stringa dell'inverter e non richiede la messa fuori servizio di parte o tutto l'impianto e consiste nel: Controllo grandezze elettriche: con l'ausilio di un normale multimetro controllare l'uniformità delle tensioni a vuoto e delle correnti di funzionamento per ciascuna delle stringhe che fanno parte dell 'impianto; risultano accettabili scostamenti fino al 10%. 16

17 Controllo dell'isolamento verso terra: teso ad individuare un deterioramento dell'isolamento del sistema Struttura di sostegno Per la struttura di sostegno è sufficiente assicurarsi che le connessioni meccaniche bullonate più sollecitate risultino ben serrate, che l'azione del vento non abbia piegato o modificato anche leggermente la geometria dei profili in acciaio e che lo strato di zincatura sia ancora uniforme senza macchie di ruggine. Qualora si trovino sbavature di ruggine si deve provvedere a rimuovere lo strato ossidato ripristinando la zincatura con un processo a freddo Quadri elettrici La manutenzione preventiva sui quadri elettrici non comporta operazioni di fuori servizio di parte o di tutto l'impianto e consiste in: - Ispezione visiva: tesa alla identificazione di danneggiamenti dell'armadio e dei componenti contenuti (riscaldamenti localizzati, danni dovuti ai roditori, ecc.) ed alla corretta indicazioni degli strumenti di misura eventualmente presenti sul fronte quadro. - Controllo protezioni elettriche: per verificare l'integrità e l'efficienza degli scaricatori di sovratensione eventualmente presenti. - Controllo organi di manovra: per verificare l'efficienza degli organi di manovra (interruttori, sezionatori, ecc.). - Controllo cablaggi elettrici: per verificare, con prova di sfilamento, i cablaggi interni dell'armadio (solo in questa fase è opportuno il momentaneo fuori servizio). - Controllo elettrico: per controllare l'efficienza delle protezioni di interfaccia Convertitore statico Le diverse tipologie di convertitori utilizzabili nei sistemi fotovoltaici hanno diversi schemi elettrici e risulta impensabile una personalizzazione per qualsiasi intervento anche solo ispettivo: per questo, è consigliabile attenersi alle indicazioni contenute nel "Manuale d'uso e manutenzione" che accompagna la macchina. In genere, le operazioni di manutenzione preventiva sono limitate ad una ispezione visiva mirata ad identificare danneggiamenti meccanici dell'armadio di contenimento, infiltrazioni di acqua, formazione di condensa, eventuale deterioramento dei componenti contenuti e controllo della corretta indicazione degli strumenti di misura eventualmente presenti. La rimozione del contenitore IP65 deve avvenire in condizioni di bassa umidità relativa. Tutte le operazioni è bene vengano eseguite con l'impianto fuori servizio Collegamenti elettrici La manutenzione preventiva sui cavi elettrici di cablaggio non necessità di fuori servizio e consiste, per i soli cavi a vista, in un 'ispezione visiva tesa all'identificazione di danneggiamenti, bruciature, abrasioni, deterioramento isolante, variazioni di colorazione del materiale usato per l'isolamento e fissaggio saldo nei punti di ancoraggio (per esempio, la struttura di sostegno dei moduli). 17