Redazione del progetto preliminare per la realizzazione di impianti fotovoltaici su immobili comunali. Comune di Graffignana

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1 Redazione del progetto preliminare per la realizzazione di impianti fotovoltaici su immobili comunali. Comune di Graffignana Mensa scolastica presso le scuole in via Milano Relazione di progetto preliminare RelPre_0711_revA_ GRA 28 Gennaio 2011 greengegneria.it iscrizione all Albo professionale dell Ordine degli Ingegneri di Lodi - n. 588

2 1 PREMESSA DATI GENERALI DELL IMPIANTO SITO DI INSTALLAZIONE PLANIMETRIA DEL GENERATORE Disposizione apparati Percorso cavi CRITERI DI DIMENSIONAMENTO DELL IMPIANTO DESCRIZIONE DELL IMPIANTO IRRAGGIAMENTO GENERATORE DIAGRAMMA IRRAGGIAMENTO CARATTERISTICHE DEL GENERATORE MODULI FOTOVOLTAICI STRUTTURE DI SOSTEGNO E FISSAGGIO ALLA COPERTURA GRUPPO DI CONVERSIONE DIMENSIONAMENTO SISTEMA DI MONITORAGGIO CAVI ELETTRICI E CABLAGGI QUADRI ELETTRICI QUADRI LATO CORRENTE CONTINUA QUADRI LATO CORRENTE ALTERNATA Dispositivo e sistema di protezione di interfaccia Dispositivo generale VERIFICHE SCHEMA UNIFILARE DELL IMPIANTO RIFERIMENTI NORMATIVI RelPre_0711_revA_ GRA

3 1 PREMESSA L Amministrazione di Graffignana ha individuato alcuni immobili comunali idonei all installazione di impianti per la generazione di energia elettrica da fonte solare fotovoltaica, connessi alla rete di distribuzione elettrica attraverso punti di connessione (utenze) esistenti a cui applicare il regime di Scambio sul Posto. Nell ambito dell incarico ricevuto in data 20/12/2010 relativo alla redazione del progetto preliminare per la realizzazione di n. 6 impianti fotovoltaici su immobili comunali, si fornisce con il presente documento il progetto preliminare per l'impianto fotovoltaico su tetto della mensa scolastica presso le scuole elementare e media in via Milano a Graffignana. E' stata individuata una configurazione che si considera ottimale per quanto riguarda la realizzazione dell'impianto in considerazione dei seguenti parametri: costo presumibile per kwp ed importo complessivo dell appalto; potenza nominale complessiva raggiungibile; consumi dichiarati; spazio a disposizione, tenendo nel dovuto conto gli spazi di movimento per la manutenzione; possibili fenomeni di ombreggiamenti locali di immediata identificazione dai disegni e dalla valutazione visuale dei luoghi; efficienza del generatore, efficienza dei convertitori statici, cadute di tensione lungo le tratte in cc e ca; disposizione presumibile degli apparati in funzione degli spazi e dei locali disponibili. L aggiudicatario potrà proporre soluzioni alternative attenendosi alle seguenti regole: La potenza nominale non dovrà essere inferiore a quanto proposto; Lo spazio utilizzato dovrà tenere nella dovuta considerazione gli spazi di movimento per la manutenzione; L efficienza complessiva dell impianto e le cadute di tensione non potranno essere peggiori rispetto al progetto preliminare; I dati tecnici dei componenti non potranno essere peggiorativi rispetto a quanto indicato nel progetto preliminare; Le caratteristiche delle protezioni dell impianto non potranno essere peggiorative rispetto a quanto indicato nel progetto preliminare. Nel seguito del documento viene indicato con il nome di: Aggiudicatario: l Impresa aggiudicataria che assumerà l appalto dell opera; Ente Appaltante: l Amministrazione Comunale di Graffignana, eventualmente rappresentata da Tecnici abilitati nominati dall amministrazione con incarichi inerenti la realizzazione degli impianti. 3 RelPre_0711_revA_ GRA

4 2 DATI GENERALI DELL IMPIANTO Il presente progetto è relativo alla realizzazione di un impianto di produzione di energia elettrica tramite conversione fotovoltaica, avente una potenza pari a 13,80 kwp. 2.1 SITO DI INSTALLAZIONE La località di installazione presenta le seguenti caratteristiche: DATI RELATIVI ALLA LOCALITÀ DI INSTALLAZIONE Località: Graffignana via Milano Latitudine: 45 11'00" Longitudine: 09 29'19" Altitudine: 80 m Fonte dati climatici: UNI Albedo: 20 % DATI RELATIVI ALLA CONNESSIONE ALLA RETE ELETTRICA ESISTENTE Fornitura: Codice POD: Trifase in Bassa tensione GP Global Power - codice POD IT001E Immagine satellitare del sito 4 RelPre_0711_revA_ GRA

5 2.2 PLANIMETRIA DEL GENERATORE La planimetria mostra la disposizione dei moduli fotovoltaici sulla falda a ovest del tetto. La parte inferiore non è stata utilizzata a causa della presenza di un muro di cinta la cui altezza causerebbe ombre significative su una eventuale parte del generatore che venisse installata nella parte bassa della falda (vedi foto seguente). 5 RelPre_0711_revA_ GRA

6 Non vi sono in apparenza altre problematiche legate alla presenza di ostacoli che creino ombreggiamenti locali (camini, antenne) DISPOSIZIONE APPARATI L edificio dispone di locali interni idonei alla posa degli apparati dell impianto (quadri di campo, inverter, quadri in CA, contatori). Non disponendo della planimetria dei locali interni non si danno qui indicazioni sulla posizione degli apparati tramite elaborati grafici. Si è ipotizzato di collocare gli apparati in prossimità dei quadri elettrici esistenti PERCORSO CAVI I cavi, protetti da canalina e possibilmente posti sotto tegola, scendono lungo la falda est del tetto e sulla parete della facciata esterna est della mensa. La figura seguente indica un possibile percorso, del tutto da valutare in funzione dell effettiva posizione che verrà definita per gli apparati. 6 RelPre_0711_revA_ GRA

7 Il percorso dei cavi dovrà essere realizzato con particolare attenzione. Trattandosi di edificio scolastico i cavidotti non dovranno essere facilmente raggiungibili e comunque dovranno essere realizzati in modo da rendere problematica l apertura a personale non esperto e l eventuale danneggiamento o manomissione. 2.3 CRITERI DI DIMENSIONAMENTO DELL IMPIANTO La quantità di energia elettrica producibile è stata calcolata sulla base dei dati radiometrici di cui alla norma UNI e utilizzando i metodi di calcolo illustrati nella norma UNI Per l impianto verranno rispettate le seguenti condizioni (che devono essere verificate per ciascun "generatore fotovoltaico", inteso come insieme di moduli fotovoltaici con stessa inclinazione e stesso orientamento): In cui: P cc > 0,85 * P nom * I / I STC P cc è la potenza in corrente continua misurata all uscita del generatore fotovoltaico, con precisione migliore del 2%; P nom è la potenza nominale del generatore fotovoltaico; I è l irraggiamento espresso in W/m 2 misurato sul piano dei moduli, con precisione migliore del 3; I STC pari a 1000 W/m 2 è l irraggiamento in condizioni di prova standard; Tale condizione sarà verificata per I > 600 W/m 2. P ca > 0.9 * P cc In cui P ca è la potenza attiva in corrente alternata misurata all uscita del gruppo di conversione 7 RelPre_0711_revA_ GRA

8 con precisione migliore del 2%. Tale condizione sarà verificata per P ca > 90% della potenza di targa del gruppo di conversione. Non è ammesso il parallelo di stringhe non perfettamente identiche tra loro per esposizione, e/o marca, e/o modello, e/o numero dei moduli impiegati. Ciascun modulo, infine, dovrà essere dotato di almeno 3 diodi di by-pass. 2.4 DESCRIZIONE DELL IMPIANTO La potenza nominale complessiva richiesta è di 13,8 kwp per una produzione di ,4 kwh annui. L impianto fotovoltaico, con classificazione architettonica "Su edificio", sarà quindi costituito da n 1 generatore fotovoltaico composto in totale da n 60 moduli fotovoltaici distribuiti su una superficie di 96 m² e da n 2 inverter. La modalità di connessione alla rete è di tipo Trifase in Bassa tensione. L impianto riduce le emissioni inquinanti in atmosfera secondo la seguente tabella annuale: Riduzione di emissioni inquinanti Anidride solforosa (SO2) Ossidi di azoto (NOx) Polveri Anidride carbonica (CO2) Tonnellate equivalenti di petrolio (TEP) 39,73 kg 13,24 kg 1,54 kg 9,52 t 3,87 TEP 2.5 IRRAGGIAMENTO La valutazione della risorsa solare disponibile è stata effettuata in base alla Norma UNI 10349, prendendo come riferimento i dati storici di radiazione solare di Graffignana. La tabella di irraggiamento solare sul piano orizzontale è la seguente: Mese Totale giornaliero [MJ/m 2 ] Totale mensile [MJ/m 2 ] Gennaio 4,03 124,93 Febbraio 6,93 194,04 Marzo 11,72 363,32 Aprile 16,91 507,3 Maggio 20,51 635,81 Giugno 23,42 702,6 Luglio 24,97 774,07 Agosto 20,12 623,72 Settembre 14,5 435 Ottobre 8,62 267,22 Novembre 4,59 137,7 Dicembre 3,34 103,54 8 RelPre_0711_revA_ GRA

9 3 GENERATORE L unico Generatore fotovoltaico, complanare alla copertura del tetto a falda sull edificio sede della mensa scolastica in via Milano, sarà esposto verso ovest con un orientamento di 80,00 (azimut) rispetto al sud e avrà un inclinazione rispetto all orizzontale di 21,00 (tilt). Il generatore è composto da n 60 moduli del tipo Silicio cristallino con una vita utile stimata di oltre 25 anni e degradazione della produzione dovuta ad invecchiamento dello 0,8 % annuo. 3.1 DIAGRAMMA IRRAGGIAMENTO Irraggiamento giornaliero medio sul piano dei moduli (kwh/m²) 7 Diretta Diffusa Riflessa Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Mese TABELLA DI IRRAGGIAMENTO SOLARE Radiazione Diretta [kwh/m 2 ] Radiazione Diffusa [kwh/m 2 ] Radiazione Riflessa [kwh/m 2 ] Totale giornaliero [kwh/m 2 ] Totale mensile [kwh/m 2 ] Gennaio 0,526 0,631 0,007 1,165 36,115 Febbraio 1,015 0,94 0,013 1,967 55,081 Marzo 1,875 1,37 0,021 3, ,264 Aprile 2,826 1,786 0,031 4, ,3 Maggio 3,471 2,081 0,038 5,59 173,292 Giugno 4,161 2,162 0,043 6, ,993 Luglio 4,804 1,95 0,046 6,8 210,801 Agosto 3,675 1,802 0,037 5, ,925 9 RelPre_0711_revA_ GRA

10 Settembre 2,521 1,48 0,027 4, ,833 Ottobre 1,347 1,074 0,016 2,437 75,556 Novembre 0,612 0,698 0,008 1,318 39,548 Dicembre 0,413 0,551 0,006 0,969 30, CARATTERISTICHE DEL GENERATORE CARATTERISTICHE DEL GENERATORE FOTOVOLTAICO Tipo di integrazione: Su edificio Tipo di installazione: Inclinazione fissa Orientamento (azimut): 80 Inclinazione (tilt): 21 Numero di moduli: 60 Numero inverter: 2 Potenza nominale: W Grado di efficienza: 86,3 % 3.3 MODULI FOTOVOLTAICI DATI COSTRUTTIVI DEI MODULI (RIF. = VALORI DI RIFERIMENTO UTILIZZATI IN QUESTO PROGETTO PRELIMINARE) Tecnologia costruttiva: Caratteristiche elettriche Potenza nominale minima: Silicio policristallino 230 W Rendimento minimo: 14,1 % Tensione nominale (rif.): Tensione a vuoto (rif.): Corrente nominale (rif.): Corrente di corto circuito (rif.): Dimensioni Dimensioni (rif.): Peso: 29,5 V 36,7 V 7,8 A 8,3 A 1651 mm x 986 mm 22 kg I valori di tensione alle varie temperature di funzionamento (minima, massima e d esercizio) rientrano nel range di accettabilità ammesso dall inverter. Non è prevista la presenza di stringhe in parallelo. 10 RelPre_0711_revA_ GRA

11 3.4 STRUTTURE DI SOSTEGNO E FISSAGGIO ALLA COPERTURA Si veda l allegato tecnico del capitolato per le generalità sull argomento. I moduli verranno montati su dei supporti in alluminio e/o acciaio zincato aderenti al piano di copertura, avranno tutti la medesima esposizione. La tipologia di sistema di fissaggio dovrà essere individuata a fronte del sopralluogo esecutivo da parte dei tecnici dell Aggiudicatario, in base alle caratteristiche della struttura portante della copertura e l esatta tipologia della stessa, dei materiali utilizzati (tipo di tegole o coppi, loro fissaggio alla struttura sottostante, ecc.), ed in funzione della disposizione dei moduli. In questo progetto preliminare si è considerato di disporre i moduli in verticale (lato più corto sul lato di gronda e di colmo) per utilizzare meglio lo spazio. Gli ancoraggi della struttura dovranno essere praticati avendo cura di garantire la tenuta stagna della copertura, e dovranno resistere a raffiche di vento fino alla velocità di 120 km/h. 3.5 GRUPPO DI CONVERSIONE Il gruppo di conversione scelto per questa progettazione preliminare è composto da 2 convertitori statici trifase identici (Inverter). Il convertitore c.c./c.a. utilizzato è idoneo al trasferimento della potenza dal campo fotovoltaico alla rete del distributore, in conformità ai requisiti normativi tecnici e di sicurezza applicabili. I valori della tensione e della corrente di ingresso di questa apparecchiatura sono compatibili con quelli del rispettivo campo fotovoltaico, mentre i valori della tensione e della frequenza in uscita sono compatibili con quelli della rete alla quale viene connesso l impianto. Il numero e la tipologia di inverter sono stati individuati con l'obiettivo di ottenere una conversione di stringa ottimale, eliminando la necessità di creare parallelo stringhe prima di connettere all'inverter ed eliminando in questo modo il mismatching. La presenza di 2 inseguitori di punto di massima potenza (MPPT) consente di connettere 1 stringa di 15 moduli ciascuna ad ognuno degli MPPT disponibili, consentendo anche la massima flessibilità di funzionamento dell'impianto in presenza di guasti. Le caratteristiche principali del gruppo di conversione sono: Conforme alla ENEL DK5940 ed. 2.2 e successiva "Guida per le connessioni alla rete elettrica di ENEL Distribuzione". Provvisto di sistema di interfaccia conforme alla ENEL DK5940 ed. 2.2 e successiva "Guida per le connessioni alla rete elettrica di ENEL Distribuzione". Inverter non idoneo a sostenere la tensione e frequenza nel campo nominale (dispositivo di conversione statica che si comporta come generatore di corrente), in conformità a quanto prescritto per i sistemi di produzione dalla norma CEI e dotato di 2 funzioni MPPT (inseguimento della massima potenza). L inverter è conforme alle normative vigenti per il funzionamento in connessione alla rete, la sicurezza e la compatibilità elettromagnetica, incluso: CEI 11-20, IEC61683, IEC61727, EN50081, EN50082, EN61000, Certificazione CE. 11 RelPre_0711_revA_ GRA

12 L inverter è senza trasformatore di isolamento ed è stato progettato per funzionare con reti BT di tipo TT, TN o TN-S. Negli inverter transformerless non è consentita la connessione a terra di nessun punto del campo fotovoltaico. Questa versione di inverter deve essere usata con pannelli connessi in modo flottante cioè con i terminali positivo e negativo senza connessioni a terra Protezioni per la sconnessione dalla rete per valori fuori soglia di tensione e frequenza della rete e per sovracorrente di guasto in conformità alle prescrizioni delle norme CEI ed a quelle specificate dal distributore elettrico locale. Reset automatico delle protezioni per predisposizione ad avviamento automatico. Conformità marchio CE. Grazie all utilizzo della tecnologia transformerless l inverter garantisce una efficienza europea di conversione fino al 97%. Rispondenza alle norme generali su EMC e limitazione delle emissioni RF: conformità norme CEI 110-1, CEI 110-6, CEI Grado di protezione IP55 (consigliata installazione al chiuso). Dichiarazione di conformità del prodotto alle normative tecniche applicabili, rilasciato dal costruttore, con riferimento a prove di tipo effettuate sul componente presso un organismo di certificazione abilitato e riconosciuto. Campo di tensione di ingresso adeguato alla tensione di uscita del generatore FV. Efficienza non inferiore al 90% quando la potenza nominale in ingresso è al 70%. Il gruppo di conversione proposto nel progetto preliminare è composto da 2 inverter. Costruttore Dati costruttivi degli inverter KOSTAL Sigla PIKO 8.3 Inseguitori 2 Ingressi per inseguitore 1 Caratteristiche elettriche Potenza nominale Potenza massima Potenza massima per inseguitore Tensione nominale Tensione massima Tensione minima per inseguitore Tensione massima per inseguitore Tensione nominale di uscita Corrente nominale 7,6 kw 8 kw 4 kw 680 V 950 V 180 V 850 V 400 V 23 A 12 RelPre_0711_revA_ GRA

13 Corrente massima Corrente massima per inseguitore 25 A 13 A Rendimento 0,95 Inseguitori Moduli in serie Stringhe in parallelo 1 1 Tensione di MPP (STC) Numero di moduli Superficie complessiva dei moduli 442,5 V 442,5 V 96 m² 3.6 DIMENSIONAMENTO La potenza nominale del generatore è data da: P = PMODULO * N MODULI = 230 W * 60 = W L energia totale prodotta dall impianto alle condizioni STC (irraggiamento dei moduli di 1000 W/m² a 25 C di temperatura) si calcola come: E = P * IRR / 1000 * (1-DISP) = 15492,4 KWH dove Irr = Irraggiamento medio annuo: 1343,8 kwh/m²a Disp = Perdite di potenza ottenuta da Perdite per ombreggiamento Perdite per aumento di temperatura 5,58 % Perdite di mismatching 0,00 % Perdite in corrente continua 0,30 % Altre perdite (sporcizia, tolleranze...) 6,00 % Perdite per conversione 4,70 % Perdite totali 17,08 % 0,50 % da verificare dopo rilievo clinometrico e assumendo gestione ottimale degli ombreggiamenti da ostacoli locali 13 RelPre_0711_revA_ GRA

14 4 SISTEMA DI MONITORAGGIO Il sistema di controllo e monitoraggio permette di interrogare in ogni istante l impianto al fine di verificare la funzionalità degli inverter installati con la possibilità di visionare le indicazioni tecniche (Tensione, corrente, potenza etc..) di ciascun inverter. E possibile inoltre leggere nella memoria eventi del convertitore tutte le grandezze elettriche dei giorni passati. Per questo impianto si è previsto di utilizzare il sistema di monitoraggio fornito dalla lettura tramite RS232/RS485/Ethernet dei dati forniti sul display dell'inverter da PC che utilizza un software dedicato o apposita applicazione via web. Il controllo si basa sulla lettura periodica dei dati e delle segnalazioni di malfunzionamento fornite dall'inverter e attraverso la possibilità di memorizzare e analizzare, in forma tabellare e grafica, dati statistici su periodi di lunghezza variabile. Situazioni di anomalia e malfunzione dovranno essere inviati automaticamente dal sistema di monitoraggio all Aggiudicatario ed all Ente Appaltante tramite RelPre_0711_revA_ GRA

15 5 CAVI ELETTRICI E CABLAGGI Per le caratteristiche generali si veda il capitolato tecnico. Per il calcolo delle sezioni dei cavi si è considerato un limite nella caduta di potenziale entro il 2% del valore misurato da qualsiasi modulo posato al gruppo di conversione. Cablaggio: Stringa - Q. Campo Identificazione: Descrizione Lunghezza complessiva: Lunghezza dimensionamento: Circuiti in prossimità: 1 Valore S1ZZ-F 1x4 0.6/1kV rosso S1ZZ-F 1x4 0.6/1kV nero 100,13 m di 33,12 m Temperatura ambiente: 30 Tabella: CEI-UNEL 35024/1 Posa: Disposizione: Tipo cavo: Materiale: Designazione: Tipo di isolante: Formazione: N conduttori positivo/fase: 1 Sez. positivo/fase: N conduttori negativo/neutro: 1 Sez. negativo/neutro: N conduttori PE: Sez. PE: Tensione nominale: Corrente d impiego: Corrente di c.c. moduli 32 - cavi unipolari senza guaina o unipolari con guaina in canali posati su parete con percorso verticale Raggruppati a fascio, annegati Unipolare Rame S1ZZ-F 0.6/1 kv EPR 2x(1x4) 4 mm² 4 mm² 443 V 7,8 A 8,3 A La scelta della tipologia di cavo è dettata dai motivi elencati nel capitolo dedicato ai cavi nel capitolato tecnico. 15 RelPre_0711_revA_ GRA

16 Cablaggio: Q. Campo - Q. Inverter Identificazione: Descrizione Lunghezza complessiva: Lunghezza dimensionamento: Circuiti in prossimità: 1 Valore S1ZZ-F 1x4 0.6/1kV rosso S1ZZ-F 1x4 0.6/1kV nero 4,69 m di 1,17 m Temperatura ambiente: 30 Tabella: CEI-UNEL 35024/1 Posa: Disposizione: Tipo cavo: Materiale: Designazione: Tipo di isolante: Formazione: N conduttori positivo/fase: 1 Sez. positivo/fase: N conduttori negativo/neutro: 1 Sez. negativo/neutro: N conduttori PE: Sez. PE: Tensione nominale: Corrente d impiego: Corrente di c.c. moduli 32 - cavi unipolari senza guaina o unipolari con guaina in canali posati su parete con percorso verticale Raggruppati a fascio, annegati Unipolare Rame S1ZZ-F 0.6/1 kv EPR 2x(1x4) 4 mm² 4 mm² 443 V 7,8 A 8,3 A La scelta della tipologia di cavo è dettata dai motivi elencati nel capitolo dedicato ai cavi nel capitolato tecnico. 16 RelPre_0711_revA_ GRA

17 Cablaggio: Q. Inverter - Q. Misura Identificazione: Descrizione Lunghezza complessiva: Lunghezza dimensionamento: Circuiti in prossimità: 1 4,58 m di 2,29 m Temperatura ambiente: 30 Tabella: CEI-UNEL 35024/1 Posa: Disposizione: Tipo cavo: Materiale: Designazione: Tipo di isolante: Formazione: N conduttori positivo/fase: 1 Sez. positivo/fase: N conduttori negativo/neutro: 1 Sez. negativo/neutro: N conduttori PE: 1 Sez. PE: Tensione nominale: Corrente d impiego: Valore 32 - cavi multipolari in canali posati su parete con percorso verticale Raggruppati a fascio, annegati Multipolare Rame FG7OH2R 0.6/1 kv EPR 5G6 6 mm² 6 mm² 6 mm² 400 V 9,5 A La scelta della tipologia di cavo è dettata dai motivi elencati nel capitolo dedicato ai cavi nel capitolato tecnico. 17 RelPre_0711_revA_ GRA

18 Cablaggio: Q. Misura - Rete Identificazione: Descrizione Lunghezza complessiva: Lunghezza dimensionamento: 5 m di 5 m Circuiti in prossimità: 1 Temperatura ambiente: 30 Tabella: CEI-UNEL 35024/1 Posa: Disposizione: Tipo cavo: Materiale: Designazione: Tipo di isolante: Formazione: N conduttori positivo/fase: 1 Sez. positivo/fase: N conduttori negativo/neutro: 1 Sez. negativo/neutro: N conduttori PE: 1 Sez. PE: Tensione nominale: Corrente d impiego: Valore 3A - cavi multipolari in tubi protettivi circolari posati su pareti Raggruppati a fascio, annegati Multipolare Rame FG7OR 0.6/1 kv EPR 5G6 6 mm² 6 mm² 6 mm² 400 V 19,0 A La scelta della tipologia di cavo è dettata dai motivi elencati nel capitolo dedicato ai cavi nel capitolato tecnico. 18 RelPre_0711_revA_ GRA

19 La seguente tabella fornisce una valutazione di massima delle lunghezza cavi, solo indicativa e da validare a seguito delle misure che verranno effettuate dall Aggiudicatario durante il sopralluogo e come risulterà da progetto definitivo. Tabella cavi Sigla Descrizione Form. Des. Codice Origine Dest. Lc W00 Cavo stringa 1-QC1 2x(1x4) W01 Cavo stringa 2-QC1 2x(1x4) W02 Cavo stringa 3-QC2 2x(1x4) W03 Cavo stringa 4-QC2 2x(1x4) W04 Cavo QC1-inverter I.1 2x(1x4) W05 Cavo QC1-inverter I.1 2x(1x4) W06 Cavo QC2-inverter I.2 2x(1x4) W07 Cavo QC2-inverter I.2 2x(1x4) W08 Cavo inverter I.1-QA1 5G6 W09 Cavo inverter I.2-QA1 5G6 W10 Q. Misura - Rete 5G6 S1ZZ-F 0.6/1 kv S1ZZ-F 0.6/1 kv S1ZZ-F 0.6/1 kv S1ZZ-F 0.6/1 kv S1ZZ-F 0.6/1 kv S1ZZ-F 0.6/1 kv S1ZZ-F 0.6/1 kv S1ZZ-F 0.6/1 kv FG7OH2R 0.6/1 kv FG7OH2R 0.6/1 kv FG7OR 0.6/1 kv CVPRY009 CVPRY007 CVPRY009 CVPRY007 CVPRY009 CVPRY007 CVPRY009 CVPRY007 CVPRY009 CVPRY007 CVPRY009 CVPRY007 CVPRY009 CVPRY007 CVPRY009 CVPRY007 stringa 1 QC1 33,12 m stringa 2 QC1 28,13 m stringa 3 QC2 21,95 m stringa 4 QC2 16,93 m QC1 QC1 QC2 QC2 inverter I.1 inverter I.2 inverter I.1 inverter I.1 inverter I.2 inverter I.2 QA1 QA1 1,17 m 1,17 m 1,17 m 1,17 m 2,29 m 2,29 m Q. Misura Rete 5 m 19 RelPre_0711_revA_ GRA

20 6 QUADRI ELETTRICI 6.1 QUADRI LATO CORRENTE CONTINUA a) caso in cui si connette una stringa per MPPT (configurazione scelta in questo progetto preliminare) In prossimità dell'inverter verra posizionato il quadro di campo, uno per ogni inverter, sul lato CC del convertitore per il collegamento delle stringhe ai 2 inseguitori di massima potenza di cui l inverter è dotato. Il quadro fornisce, per ogni stringa connessa ad MPPT, la protezione ed il sezionamento di stringa sotto carico tramite interruttore magnetotermico con In > Isc della stringa (Isc < Imax dell'inverter), in questo caso In=10A, e massima tensione superiore alla tensione a vuoto della stringa alla minima temperatura di esercizio (Tensione a vuoto Vo a -15,00 C (625,5 V) inferiore alla tensione max. dell'inverter (950,0 V) ). Ogni stringa viene connessa ad un SPD nel quadro prima di andare ad un ingresso MPPT dell'inverter. Gli SPD che proteggono l'inverter consentono anche la protezione dei moduli se sono posti ad una distanza dagli SPD pari a: 1. dm <= (0.9 Uwm - Up) / 40 se PE e conduttori attivi seguono percorsi diversi (Asp <= 50 m²) 2. dm <= (0.9 Uwm - Up) / 8 se PE e conduttori attivi hanno lo stesso percorso (Asp <= 10 m²) 3. dm <= (0.9 Uwm - Up) / 0.5 se PE e conduttori attivi sono nello stesso cavo(asp <= 0.50 m²) Quindi se la lunghezza della sezione in CC risulta superiore alla distanza dm come sopra calcolata, si suggerisce di proteggere le stringhe in prossimità dei moduli inserendo un quadro di stringa con un SPD per la protezione da sovratensioni su ogni stringa, diversamente c'è il pericolo che il tratto compreso tra SPD e inverter, se non è schermato, può essere sede di tensione indotta tanto più grande quanto più lungo è il tratto stesso. b) caso in cui si connettono due stringhe in parallelo per MPPT In prossimità dell'inverter verra posizionato il quadro di campo, uno per ogni inverter, sul lato CC del convertitore per il collegamento delle stringhe agli inseguitori di massima potenza di cui l inverter è dotato. Il quadro fornisce, per ogni coppia di stringhe connesse ad MPPT, la protezione ed il sezionamento sotto carico tramite interruttore magnetotermice con In > Isc della stringa (2Isc < Imax dell'inverter), in questo caso In=20A, e massima tensione superiore alla tensione a vuoto della stringa alla minima temperatura di esercizio (Tensione a vuoto Vo a -15,00 C (625,5 V) inferiore alla tensione max. dell'inverter (950,0 20 RelPre_0711_revA_ GRA

21 V) ). Il parallelo di ogni coppia di stringhe viene connesso ad un SPD nel quadro prima di andare ad un ingresso MPPT dell'inverter. Gli SPD che proteggono l'inverter consentono anche la protezione dei moduli se sono posti ad una distanza dagli SPD pari a: 1. dm <= (0.9 Uwm - Up) / 40 se PE e conduttori attivi seguono percorsi diversi (Asp <= 50 m²) 2. dm <= (0.9 Uwm - Up) / 8 se PE e conduttori attivi hanno lo stesso percorso (Asp <= 10 m²) 3. dm <= (0.9 Uwm - Up) / 0.5 se PE e conduttori attivi sono nello stesso cavo(asp <= 0.50 m²) Quindi se la lunghezza della sezione in CC risulta superiore alla distanza dm come sopra calcolata, si suggerisce di proteggere le stringhe in prossimità dei moduli inserendo un quadro di stringa con un SPD per la protezione da sovratensioni su ogni stringa, per i motivi già citati. c) caso in cui si connettono più di due stringhe in parallelo per MPPT In prossimità dell'inverter verra posizionato il quadro di campo, sul lato CC del convertitore per il collegamento delle stringhe agli inseguitori di massima potenza di cui l inverter è dotato. Il quadro fornisce, per ogni parallelo stringhe connesse ad MPPT, la protezione ed il sezionamento sotto carico tramite interruttori magnetotermici con In > Isc della stringa (m*isc < Imax dell'inverter, dove m è il numero delle stringhe in parallelo), e massima tensione superiore alla tensione a vuoto della stringa alla minima temperatura di esercizio (Tensione a vuoto Vo a -15,00 C (625,5 V) inferiore alla tensione max. dell'inverter (950,0 V) ). Il parallelo delle stringhe da connettere ad ogni ingresso MPPT dell'inverter viene connesso ad un SPD nel quadro prima di andare all'ingresso dell'inverter. Gli SPD che proteggono l'inverter consentono anche la protezione dei moduli se sono posti ad una distanza dagli SPD pari a: 1. dm <= (0.9 Uwm - Up) / 40 se PE e conduttori attivi seguono percorsi diversi (Asp <= 50 m²) 2. dm <= (0.9 Uwm - Up) / 8 se PE e conduttori attivi hanno lo stesso percorso (Asp <= 10 m²) 3. dm <= (0.9 Uwm - Up) / 0.5 se PE e conduttori attivi sono nello stesso cavo(asp <= 0.50 m²) Quindi se la lunghezza della sezione in CC risulta superiore alla distanza dm come sopra calcolata, di norma al di sopra dei 20m, si suggerisce di proteggere le stringhe in prossimità dei moduli inserendo un quadro di stringa con un SPD per la protezione da sovratensioni su ogni stringa. In questo caso il quadro conterrà anche, per ogni stringa, la 21 RelPre_0711_revA_ GRA

22 protezione contro le correnti inverse, tramite fusibili, diodi di blocco o protezioni equivalenti allo scopo, che altrimenti andranno installati nei quadri di campo. Gli SPD devono avere le seguenti caratteristiche: - classe II - tensione di esercizio continuativo Uc > 1.25 Uoc - livello di protezione Up <= 0.9 Uwi (tensione di tenuta ad impulso dell'inverter) - corrente massima di scarica I >= 5 ka - capacità di estinguere la corrente di contocircuito superiore alla corrente di cortocircuito nel punto di installazione. Se Il posizionamento previsto per i quadri di stringa e di campo è in esterno, è necessario prevedere il relativo grado di protezione per dispositivi in esterno (> IP65). Ogni quadro lato CC deve essere provvisto di un avviso che indichi che le parti attive situate all interno delle stesse scatole possono restare sotto tensione dopo il sezionamento dal convertitore (CEI 64-8). 6.2 QUADRI LATO CORRENTE ALTERNATA Per la protezione contro i contatti indiretti, nel caso in cui l inverter non sia dotato di trasformatore interno a bassa frequenza, le norme CEI 64-8/7 prescrivono l inserimento sull uscita lato c.a. dell inverter di un interruttore differenziale di classe B, sensibile quindi alla corrente continua realizzato secondo le norme IEC Tale dispositivo può essere già contenuto all interno dell inverter o può non essere installato nel caso in cui la casa costruttrice rilasci una dichiarazione che l inverter è conforme a quanto prescritto nella 64-8 anche senza l utilizzo di differenziali esterni o consigli l impiego di differenziali di classe A. Nel caso in cui gli inverter siano dotati di trasformatore d'isolamento, in generale, non sarebbe necessario l inserimento di interruttori differenziali sulla sezione in corrente alternata, per la presenza del trasformatore di disaccoppiamento galvanico, ma la derivazione degli utilizzatori tra l'impianto fotovoltaico e la rete deve essere fatta a monte di tutti i dispositivi differenziali che proteggono le masse dell'impianto utilizzatore. Quindi le masse tra inverter e punto di derivazione devono essere protette con opportuno interruttore differenziale. Se il trasformatore è ad alta frequenza, la corrente di guasto su una massa posta a valle dello stesso non è sinusoidale ma ha una componente continua non trascurabile. Si adotta in questi casi un differenziale di classe B. L'impianto fotovoltaico essendo collegato alla rete in c.a. è soggetto a sovratensioni indotte provenienti anche dalla linea in c.a. La presenza di un trasformatore di separazione protegge l'inverter dalle sovratensioni. In assenza del trasformatore occorre installare SPD ad arrivo linea tra i conduttori attivi e la terra con le seguenti caratteristiche: 22 RelPre_0711_revA_ GRA

23 - classe I - tensione di esercizio continuativo Uc > 1.1 Uoc - livello di protezione effettivo Upf <= 0.9 Uwi (tensione di tenuta ad impulso dell'inverter) - corrente impulsiva di scarica Iimp >= 10 ka - capacità di estinguere la corrente di cortocircuito a 50 Hz superiore alla corrente di cortocircuito nel punto di installazione. Affinchè l'isolamento dell'inverter resista alla sovratensione deve essere Upf <= Uwi senza scordare che l'onda di sovratensione che prosegue a valle è soggetta a fenomeni di oscillazione che ne possono raddoppiare il valore. Di conseguenza l'spd ad arrivo linea deve verificare la condizione Upf < 0.9 Uwi/2 affinche possa proteggere con sicurezza l'inverter. Se ciò non si verifica occorre installare SPD con un livello più basso oppure più SPD con le seguenti caratteristiche: - classe II - tensione di esercizio continuativo Uc > 1.1 Uoc - livello di protezione effettivo Upf <= 0.9 Uwi/2 (tensione di tenuta ad impulso dell'inverter) - corrente nominale di scarica I => 5 ka - capacità di estinguere la corrente di cortocircuito a 50 Hz superiore alla corrente di cortocircuito nel punto di installazione. In definitiva per l impianto in oggetto, si installerà un quadro in alternata posto dopo il convertitore statico lato AC. All interno di tale quadro, per ogni inverter, per la protezione ed il sezionamento dell'inverter è inserito un interruttore magnetotermico differenziale di classe A (solo se l'inverter senza trasformatore utilizzato, per costruzione non è tale da iniettare correnti continue di guasto a terra, altrimenti sarà necessario il differenziale in classe B), a 3 poli e con curva caratteristica B con In = 16A e Id = 300mA. Quindi il parallelo delle linee in uscita dagli inverter va in ingresso al contatore dell energia prodotta a cura di ENEL Distribuzione. Lo scaricatore di sovratensione verrà installato dopo il contatore dell'energia prodotta verso rete, insieme al DDI o all'interruttore di sezionamento dell'impianto fotovoltaico. Attenzione: il valore di In e Id per il magnetotermico-differenziale è puramente indicativo in quanto relativo all'inverter scelto per la stesura di questo progetto preliminare. Questi valori, oltre che la tipologia del differenziale e la curva caratteristica dell'interruttore automatico, in fase di esecuzione dovranno essere dimensionati in funzione dell'inverter effettivamente utilizzato. 23 RelPre_0711_revA_ GRA

24 6.2.1 DISPOSITIVO E SISTEMA DI PROTEZIONE DI INTERFACCIA Esso può essere: a) un interruttore automatico idoneo al sezionamento b) un contattore con fusibili conforme alla norma EN idoneo al sezionamento Esso si deve aprire in caso di mancanza di tensione di rete oppure in seguito all'apertura dell'interruttore generale dell'impianto utilizzatore. Per questo motivo deve essere comandato da una bobina di sgancio a mancanza di tensione che determina l'apertura del dispositivo sia in caso di intervento o guasto interno alle protezioni sia per mancanza dell'alimentazione ausiliaria. Il dispositivo d interfaccia deve essere unico anche in impianti con più inverter. Per potenze <= 6 kwp in monofase e <= 20 kwp in trifase è ammesso che la protezione interfaccia sia costituita dal sistema di controllo interno dell'inverter. Quindi negli impianti con potenza fino a 20 kw, il trasformatore può essere sostituito da una protezione che apra il DDI per valori di componente continua >= 0.5% della massima corrente degli inverter dell'impianto fotovoltaico. In questo caso tra il contatore di misura ed il Dispositivo Generale si inserisce un interruttore magnetotermico per il sezionamento dell intero impianto fotovoltaico, come da schema elettrico allegato. L'ENEL richiede che l'inverter, la protezione di interfaccia e il DDI (se interno all'inverter) siano verificati e certificati da un organismo in possesso di certificazioni EN oppure EN/ISO/IEC in base alle prove eseguite da un laboratorio accreditato EA DISPOSITIVO GENERALE E' costituito da un interruttore magnetotermico differenziale, a protezione di utenza e sistema di produzione. Verso rete sarà posizionato il contatore dell energia scambiata. 24 RelPre_0711_revA_ GRA

25 7 VERIFICHE Al termine dei lavori l installatore dell impianto effettuerà le seguenti verifiche tecnicofunzionali: corretto funzionamento dell impianto fotovoltaico nelle diverse condizioni di potenza generata e nelle varie modalità previste dal gruppo di conversione (accensione, spegnimento, mancanza rete, ecc.); continuità elettrica e connessioni tra moduli; messa a terra di masse e scaricatori; isolamento dei circuiti elettrici dalle masse; L impianto deve essere realizzato con componenti che assicurino l'osservanza delle due seguenti condizioni: a) P cc > 0,85*P nom *I / I STC ; in cui: P cc è la potenza in corrente continua misurata all'uscita del generatore fotovoltaico, con precisione migliore del ± 2%; P nom è la potenza nominale del generatore fotovoltaico; I è l'irraggiamento [W/m²] misurato sul piano dei moduli, con precisione migliore del ± 3%; I STC, pari a 1000 W/m², è l'irraggiamento in condizioni di prova standard; Tale condizione deve essere verificata per I > 600 W/m². b) P ca > 0,9*P cc. in cui: P ca è la potenza attiva in corrente alternata misurata all'uscita del gruppo di conversione della corrente generata dai moduli fotovoltaici continua in corrente alternata, con precisione migliore del 2%. La misura della potenza P cc e della potenza P ca deve essere effettuata in condizioni di irraggiamento (I) sul piano dei moduli superiore a 600 W/m². Qualora nel corso di detta misura venga rilevata una temperatura di lavoro dei moduli, misurata sulla faccia posteriore dei medesimi, superiore a 40 C, è ammessa la correzione in temperatura della potenza stessa. In questo caso la condizione a) precedente diventa: c) Pcc > (1 - P tpv - 0,08) * P nom * I / I STC Ove P tpv indica le perdite termiche del generatore fotovoltaico (desunte dai fogli di dati dei moduli), mentre tutte le altre perdite del generatore stesso (ottiche, resistive, caduta sui diodi, difetti di accoppiamento) sono tipicamente assunte pari all'8%. 25 RelPre_0711_revA_ GRA

26 Nota: Le perdite termiche del generatore fotovoltaico P tpv, nota la temperatura delle celle fotovoltaiche T cel, possono essere determinate da: P tpv = (T ce l - 25) * γ / 100 oppure, nota la temperatura ambiente T amb da: P tpv = [T amb (NOCT - 20) * I / 800] * γ / 100 in cui: γ: Coefficiente di temperatura di potenza (parametro, fornito dal costruttore, per moduli in silicio cristallino è tipicamente pari a 0,4 0,5 %/ C). NOCT: Temperatura nominale di lavoro della cella (parametro, fornito dal costruttore, è tipicamente pari a C, ma può arrivare a 60 C per moduli in vetrocamera). T amb : Temperatura ambiente; nel caso di impianti in cui una faccia del modulo sia esposta all esterno e l altra faccia sia esposta all interno di un edificio (come accade nei lucernai a tetto), la temperatura da considerare sarà la media tra le due temperature. T cel :è la temperatura delle celle di un modulo fotovoltaico; può essere misurata mediante un sensore termoresistivo (PT100) attaccato sul retro del modulo. Il Generatore in oggetto soddisfa le seguenti condizioni: Limiti in tensione Tensione minima Vn a 80,00 C (339,4 V) maggiore di Vmpp min. (180,0 V) Tensione massima Vn a -15,00 C (517,5 V) inferiore a Vmpp max. (850,0 V) Tensione a vuoto Vo a -15,00 C (625,5 V) inferiore alla tensione max. dell'inverter (950,0 V) Limiti in corrente Corrente massima di ingresso riferita a Isc (8,3 A) inferiore alla corrente massima inverter (12,5 A) Limiti in potenza Dimensionamento in potenza (86,3%) compreso tra 80,0% e il 120,0% 26 RelPre_0711_revA_ GRA

27 8 SCHEMA UNIFILARE DELL IMPIANTO 27 RelPre_0711_revA_ GRA

28 9 RIFERIMENTI NORMATIVI La normativa e le leggi di riferimento da rispettare per la progettazione e realizzazione degli impianti fotovoltaici sono: CEI 64-8: Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua. In particolare CEI 64-8, parte 7, sezione 712: Sistemi fotovoltaici solari (PV) di alimentazione CEI 0-16 : Regola tecnica di riferimento per la connessione di utenti attivi e passivi alle reti AT ed MT delle imprese distributrici di energia elettrica CEI 11-20: Impianti di produzione di energia elettrica e gruppi di continuità collegati a reti di I e II categoria; CEI EN (CT 311-1) Prescrizioni per la connessione di micro-generatori in parallelo alle reti di distribuzione pubblica in bassa tensione CEI 82-25: Guida alla realizzazione di sistemi di generazione fotovoltaica collegati alle reti elettriche di Media e Bassa tensione; UNI 10349: Riscaldamento e raffrescamento degli edifici. Dati climatici; UNI 8477: Energia solare Calcolo degli apporti per applicazioni in edilizia Valutazione dell energia raggiante ricevuta CEI EN (CEI 82-1): Dispositivi fotovoltaici Parte 1: Misura delle caratteristiche fotovoltaiche tensione-corrente; CEI EN (CEI 82-2): Dispositivi fotovoltaici - Parte 2: Prescrizione per le celle fotovoltaiche di riferimento; CEI EN (CEI 82-3): Dispositivi fotovoltaici - Parte 3: Principi di misura per sistemi solari fotovoltaici per uso terrestre e irraggiamento spettrale di riferimento; CEI EN (CEI 82-8): Moduli fotovoltaici in silicio cristallino per applicazioni terrestri. Qualifica del progetto e omologazione del tipo; CEI EN (82-12): Moduli fotovoltaici (FV) a film sottile per usi terrestri - Qualifica del progetto e approvazione di tipo; CEI EN (82-30): Moduli e sistemi fotovoltaici a concentrazione (CPV) - Qualifica di progetto e approvazione di tipo; CEI EN (CEI 82-22): Fogli informativi e dati di targa per moduli fotovoltaici; CEI EN (CEI 82-24): Componenti di sistemi fotovoltaici - moduli esclusi (BOS) - Qualifica di progetto in condizioni ambientali naturali; CEI EN (CEI 82-15): Rilievo delle prestazioni dei sistemi fotovoltaici - Linee guida per la misura, lo scambio e l analisi dei dati; CEI EN (CEI ): Compatibilità elettromagnetica (EMC) - Parte 3: Limiti - Sezione 2: Limiti per le emissioni di corrente armonica (apparecchiature con corrente di ingresso < = 16 A per fase); CEI EN (CEI 77-2): Disturbi nelle reti di alimentazione prodotti da apparecchi elettrodomestici e da equipaggiamenti elettrici simili - Parte 1: Definizioni; CEI EN (CEI 17-13): Apparecchiature assiemate di protezione e di manovra per bassa tensione (quadri BT), serie composta da: o CEI EN (CEI 17-13/1): Apparecchiature soggette a prove di tipo (AS) e apparecchiature parzialmente soggette a prove di tipo (ANS); o CEI EN (CEI 17-13/2): Prescrizioni particolari per i condotti sbarre; 28 RelPre_0711_revA_ GRA

29 o CEI EN (CEI 17-13/3): Prescrizioni particolari per apparecchiature assiemate di protezione e di manovra destinate ad essere installate in luoghi dove personale non addestrato ha accesso al loro uso - Quadri di distribuzione (ASD); CEI EN (CEI 16-2): Principi base e di sicurezza per l'interfaccia uomo-macchina, marcatura e identificazione - Individuazione dei morsetti e degli apparecchi e delle estremità dei conduttori designati e regole generali per un sistema alfanumerico; CEI EN (CEI 70-1): Gradi di protezione degli involucri (codice IP); CEI EN (CEI 37-1): Scaricatori - Parte 1: Scaricatori a resistori non lineari con spinterometri per sistemi a corrente alternata CEI 20-19: Cavi isolati con gomma con tensione nominale non superiore a 450/750 V; CEI 20-20: Cavi isolati con polivinilcloruro con tensione nominale non superiore a 450/750 V; CEI EN (CEI 81-10): Protezione contro i fulmini, serie composta da: o CEI EN (CEI 81-10/1): Principi generali; o CEI EN (CEI 81-10/2): Valutazione del rischio; o CEI EN (CEI 81-10/3): Danno materiale alle strutture e pericolo per le persone; o CEI EN (CEI 81-10/4): Impianti elettrici ed elettronici interni alle strutture; CEI 81-3: Valori medi del numero di fulmini a terra per anno e per chilometro quadrato; CEI 0-2: Guida per la definizione della documentazione di progetto per impianti elettrici; CEI 0-3: Guida per la compilazione della dichiarazione di conformità e relativi allegati per la legge n. 46/1990; CEI 13-4: Sistemi di misura dell'energia elettrica - Composizione, precisione e verifica CEI EN (CEI 13-43): Apparati per la misura dell energia elettrica (c.a.) Prescrizioni particolari - Parte 21: Contatori statici di energia attiva (classe 1 e 2); CEI EN (CEI 13-52) Apparati per la misura dell'energia elettrica (c.a.) - Parte 1: Prescrizioni generali, prove e condizioni di prova - Apparato di misura (indici di classe A, B e C) CEI EN (CEI 13-54) Apparati per la misura dell'energia elettrica (c.a.) - Parte 3: Prescrizioni particolari - Contatori statici per energia attiva (indici di classe A, B e C); CEI EN (CEI 13-45): Apparati per la misura dell energia elettrica (c.a.) Prescrizioni particolari - Parte 23: Contatori statici di energia reattiva (classe 2 e 3); CEI EN (CEI 82-9): Sistemi fotovoltaici (FV) - Caratteristiche dell'interfaccia di raccordo con la rete; Sant Angelo Lodigiano, 28/01/2011 Il progettista 29 RelPre_0711_revA_ GRA