Impianti fotovoltaici e riferimenti normativi ANGELO BAGGINI

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1 Impianti fotovoltaici e riferimenti normativi ANGELO BAGGINI Le norme tecniche sono dedicate nella maggior parte dei casi ai temi della sicurezza: nel caso degli impianti fotovoltaici, viene anche riservata l attenzione agli aspetti energetici che, tuttavia, in questa relazione verranno trascurati. Si parla di sicurezza sia dell utilizzatore, che degli operatori che dovessero intervenire per manutenzione o in condizioni di emergenza. Le principali norme tecniche che si applicano sono la CEI 64-8, relativa agli impianti. All interno di essa, si parla di impianti elettrici utilizzatori: tuttavia, l evoluzione ha fatto sì che all interno degli impianti elettrici venga considerata anche la generazione, cioè il fotovoltaico, trattato in un apposita sezione speciale. Altra norma di riferimento è la CEI I contenuti che andiamo ad evidenziare, per la verità, non entrano nel dettaglio specialistico del mondo elettrico, ma puntano a dare delle indicazioni generali sulla ratio normativa, per la quale è necessario seguire alcune attenzioni o delegarle a specialisti in materia. Le problematiche di base sono quelle tipiche degli impianti elettrici, che possono essere causa di innesco di incendio, nonché componente di rischio per l eventuale soccorritore, con alcune particolarità. Tali particolarità sono relative, in primo luogo, al fatto che il sole non si spegne, ossia l impianto fotovoltaico rimane sempre in tensione, a differenza di altri impianti che si possono mettere fuori tensione agendo sul comando di emergenza. Inoltre, gli impianti fotovoltaici hanno portato alla ribalta i circuiti in corrente continua, che presentano una serie di peculiarità tecnologiche alle quali è importante prestare attenzione. Lavori elettrici Un impianto fotovoltaico seppur sezionato, non significa che sia sicuro. La norma CEI 64-8 affronta la situazione imponendo, immediatamente a monte dell inverter lato continua, un dispositivo di sezionamento generale con categoria di utilizzazione DC21, facilmente accessibile. Tante volte questo dispositivo è direttamente a bordo dell inverter, ma non è facilmente accessibile, perché si deve smontare l involucro dell inverter per potervi accedere: in questo caso, ritengo ne debba essere aggiunto un altro. Categoria di utilizzazione DC21 significa che, in corrente continua, deve poter manovrare carichi resistivi o sovraccarichi di modesta entità. Si tratta di un sezionatore che deve aprire piccole correnti: sarà anche una banalità ma, essendo in continua, non è sempre immediato avere dispositivi che garantiscano questa prestazione minima. È anche possibile mettere un unico sezionatore e in seguito mettere dei fusibili sulle singole stringhe, perché un fusibile estratto garantisce il sezionamento, ovvero permette di fare la manovra sull interruttore di manovra sezionatore, andando sulla singola stringa e togliendo il fusibile. la stringa risulterebbe comunque sezionata anche qualora si richiudesse l interruttore. Invero, si potrebbe anche affidare il sezionamento delle singole stringhe allo scollegamento del connettore del pannello perché, a questi livelli di tensione la CEI 64-8 stabilisce che un connettore aperto è adatto a garantire il sezionamento, pur non essendo adatto a garantire l apertura: in tale opzione, si dovrà effettuare la manovra sul dispositivo e, successivamente, aprire a vuoto il connettore, garantendo così la sicurezza dell operatore. Dispositivi utilizzabili

2 In generale, si possono utilizzare degli interruttori automatici, anche se questo non avviene molto frequentemente. Gli interruttori modulari, per uso domestico e similare, conformi alla norma EN , non sono adatti alla continua: se volessimo utilizzare degli interruttori automatici sulla continua, dovremmo utilizzare quelli per uso industriale, ovvero quelli inscatolati; invece, si possono utilizzare degli interruttori di manovra sezionatori utilizzando alcune accortezze. Infatti, gli interruttori di manovra sezionatori in corrente alternata, portati in continua diventano dei DC20, ovvero dispositivi manovrabili solo a tensione ridotta o a vuoto: in tal caso, si possono ancora impiegare, a patto che il generale sia delle caratteristiche DC21 con l aggiunta dell inserimento di un cartello, prescritto dalla CEI 64-8, che riporti la dicitura Manovrabile solo a vuoto. Questo monito si giustifica poiché si tratta di un oggetto che riconosco come un interruttore di manovra sezionatore, manovrabile anche a carico; mentre, in caso di determinate condizioni, quali l essere sottoposto a corrente continua, lo stesso non è in grado di garantire la prestazione. Tante volte i costruttori indicano che, se il dispositivo in continua non riesce a raggiungere i livelli di tensione e di corrente - necessari per la corrente e la tensione del campo - si possano mettere i poli rispettivamente in serie o in parallelo. Si tratta di un trucco assolutamente lecito. Segnalo, di effettuare tale operazione esattamente come lo prescrive il costruttore: infatti, la manovra non funzionerebbe semplicemente scambiando l ordine dei poli; è, pertanto, necessario riprodurre lo schema in modo identico. Sempre nei confronti di tale rischio, la norma CEI 64-8 prescrive di mettere un cartello, recante l indicazione di Pericolo per doppia alimentazione, su tutti i quadri e tutte le scatole, lato continua e sull interruttore generale dell impianto utilizzatore. Comando d emergenza e posizionamento dell inverter Non è detto che il comando d emergenza debba necessariamente mettere fuori tensione tutto l impianto; talvolta, l utilizzo del comando d emergenza significa mettere in tensione gli apparati elettrici che servono per gestire l emergenza. In ogni caso, dovrebbe mettere in tensione tutti gli impianti elettrici all interno del compartimento antincendio che vengono presi in esame. Facciamo riferimento al caso di un attività con più compartimenti antincendio e con un impianto fotovoltaico: Sezionamento Lato CC Comando di emergenza Altro compartimento non interessato dall incendio Compartimento antincendio

3 un comando di emergenza, o una bobina che fa intervenire l interruttore, mette fuori tensione tutto l impianto all interno del compartimento antincendio interessato, sia nei confronti della possibilità di alimentazione dalla rete elettrica (a destra), sia nei confronti della possibilità di alimentazione, da parte dell impianto fotovoltaico. Un comando di emergenza che, invece, agisca sul lato alternata sull interruttore generale dell intero stabilimento, sembrerebbe non andar bene, perché dovrebbe esistere la possibilità di rialimentare il compartimento antincendio attraverso un impianto fotovoltaico: di fatto, è ritenuto accettabile, perché gli inverter in Italia sono tutti fatti per poter funzionare solo in presenza di reti, in parallelo con la rete stessa. Per cui, l intervento del comando di emergenza metterebbe fuori tensione anche l impianto fotovoltaico e non si avrebbe la possibilità di controalimentazione del compartimento antincendio. Passiamo in rassegna altri casi in cui va bene il posizionamento del comando d emergenza. L apertura del comando di emergenza fa sì che l inverter vada fuori tensione e, dunque, anche il tratto di linea in alternata che passa nel compartimento, risulta sezionato. In questo caso l inverter è all interno del compartimento antincendio: il meccanismo è idoneo, pur dovendo aggiungere un dispositivo di sezionamento a monte dell inverter lato continua e all esterno del compartimento antincendio. Altrimenti, potrei avere delle parti di tensione all interno del compartimento antincendio, anche a fronte dell intervento del comando di emergenza. Si tratta di situazioni banali che, tuttavia, molto spesso si tende a dimenticare. Il posizionamento dell inverter, nel caso in cui si abbia un unico compartimento, potrà essere messo all esterno ma, molto più frequentemente, viene messo all interno, utilizzando l accortezza di sezionare all esterno del compartimento, ovvero, immancabilmente, sul tetto. Ciò si realizza con un banalissimo quadretto o una bobina, o uno sgancio o allaccio di corrente. Protezione contro le sovracorrenti Nel caso degli impianti fotovoltaici il problema delle sovracorrenti, lato corrente continua, è abbastanza modesto. Infatti, a differenza degli impianti tradizionali, le correnti di guasto non sono molto diverse rispetto a quelle di normale funzionamento. In generale, un guasto che avvenisse in un collegamento di stringa come quello presentato in figura, Protezione contro le sovracorrenti lato CC Correnti di guasto (1) m I M1 =1,25 I SC P n I M2 =(n-1) 1,25 I SC può essere alimentato sia dalla stringa guastatasi, che dalla restante parte di impianto Anche un guasto che avvenisse nella posizione evidenziata nella figura sotto riportata

4 Protezione contro le sovracorrenti lato CC Correnti di guasto (2) m n P I M1 =m 1,25 I SC I M2 =(n-m) 1,25 I SC può essere alimentato da entrambe le estremità. Dispositivi I dispositivi utilizzabili saranno gli stessi. Bisognerà fare attenzione al fatto che anche gli interruttori di manovra sezionatori siano protetti contro le sovracorrenti. Di fatto, per motivi di economicità, vengono utilizzati fusibili che devono essere anch essi scelti considerando la corrente continua. In tale utilizzo, generalmente, la tensione viene dimezzata rispetto alle loro possibilità di impiego in alternata. Protezioni contro le sovracorrenti lato CA Non si presentano particolari problemi per le protezioni contro le sovracorrenti, lato corrente alternata. In generale, per la protezione contro la sovratensione, ovvero fulminazione diretta, un impianto fotovoltaico non aumenta la frequenza di fulminazione dell edificio: ciò significa che il risultato dell analisi del rischio di fulminazione rimane immutato con o senza l aggiunta dell impianto fotovoltaico. Di contro, cambia in modo drammatico la perdita economica conseguente ad un eventuale danno. Nello specifico la norma e la prescrivono, nel caso di impianti fotovoltaici, di realizzare delle spire sul tetto che abbiano un area sottesa minore, per ridurre le sovratensioni. Protezione contro i contatti indiretti In alternata, la prescrizione della CEI 64-8 stabilisce che l interruttore differenziale posto a protezione dell inverter sia di tipo B.

5 Protezione conto i contatti indiretti Interruttori differenziali 1 2 Id Id Nella slide, con il numero 1 è indicato un interruttore generale a protezione dell inverter, mentre con il numero 2 è evidenziato l interruttore a protezione dell intero impianto. Il quadratino grigio in basso rappresenta l impianto utilizzatore preesistente, mentre la parte a sinistra è l impianto fotovoltaico: se avvenisse un guasto all interno dell inverter, si stabilirebbe una corrente di guasto (evidenziata in rosso). Con tale forma d onda, entrambi gli interruttori 1 e 2 avrebbero la possibilità di intervenire, anche se di fatto interverrà solamente quello di tipo B. Gli interruttori i tipo A e i tipo C questa forma d onda non la riconoscono. Se il guasto avvenisse all interno dell impianto utilizzatore, non esisterebbero problemi di selettività. Peraltro se, come certamente avviene, abbiamo un trasformatore al di sopra dei 20 Kw sull impianto fotovoltaico, anche un guasto all interno dell impianto fotovoltaico stesso certamente non introdurrebbe correnti di guasto unidirezionale sulla rete in alternata. Invero, la protezione contro i contatti indiretti a corrente continua è abbastanza problematica: attuare il doppio isolamento è considerabile come la soluzione di tutti i mali. Più in generale, va ricordato che le correnti ascendenti sono più pericolose delle discendenti e, pertanto, se vi è la possibilità, è più opportuno mettere a terra il polo negativo invece del positivo.

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