VERIFICHE E COLLAUDO

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1 Seminario Tecnico GLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI Aggiornamenti legislativi, Problematiche tecniche, Problematiche di installazione, Rapporti con gli enti VERIFICHE E COLLAUDO Cesenatico, 25 Giugno 2009 Relatori: Per.Ind. Fernando Vienna Dott. Ing. Enrico Mazzoni

2 GENERATORI FOTOVOLTAICI E

3 VERIFICHE E COLLAUDO Un impianto PV deve essere sottoposto a: verifica iniziale (collaudo) prima della messa in servizio. verifiche periodiche (ad esempio annualmente) da programmare con la manutenzione Le verifiche, iniziali e periodiche, si suddividono in: Esami a vista Prove

4 Esame a vista: moduli VERIFICA INIZIALE o = si x = no

5 VERIFICA INIZIALE Esame a vista: cavi, quadri, scatole di derivazione o = si x = no (2) Temperature eccessive

6 Esame a vista: inverter VERIFICA INIZIALE o = si x = no

7 VERIFICA INIZIALE Misure e prove Sono previste le seguenti prove: verifica (misura) della corrente e della tensioni di stringa misura dell isolamento verifica dei collegamenti equipotenziali verifica del rendimento dell impianto PV con misure di P CC e P CA su ogni inverter

8 VERIFICA INIZIALE Verifica (misura) della tensione di stringa Deve essere effettuata a vuoto, su ogni stringa A parità di irraggiamento la differenza di tensione tra le stringhe non dovrebbe superare il 5% (perdite di mismatch).

9 VERIFICA INIZIALE Verifica (misura) della tensione di stringa Per confrontare il valore di tensione a vuoto misurato sulla stringa (U OCM ) con il valore alle condizioni STC indicato dal costruttore sui moduli si può applicare la relazione: U OCM = [U OC-STC - β (25 - T cell )] n dove: U OC-STC = tensione nominale a vuoto di un modulo (V) n = numero di moduli della stringa β = coefficiente di variazione della tensione con la temperatura (V/ C) T cell = temperatura misurata sul retro dei moduli ( C) Differenze tra i valori superiori a ± 5% possono indicare collegamenti errati o guasto dei moduli

10 VERIFICA INIZIALE Verifica della tensione di stringa La temperatura T cell deve essere misurata con un sensore a termoresistenza (ad esempio sonda PT 100) posizionato sul retro di un modulo rappresentativo delle condizioni di esercizio medie dei moduli componenti la stringa. Il grado di precisione richiesto è ± 1 C

11 VERIFICA INIZIALE Verifica della tensione di stringa Il valore della temperatura T cell può essere ricavato misurando la temperatura d ambiente (T amb ) e l irraggiamento solare (G p ) con la relazione: T cell = T amb + G p (NOCT - 20) / 800 dove: NOCT = temperatura del modulo nelle condizioni operative nominali (G = 800 W/m 2 ; T amb = 20 C; velocità dell aria 1 m/s; modulo a vuoto) Il grado di precisione della misura richiesto è ± 1 C

12 VERIFICA INIZIALE Verifica della tensione di stringa Per temperatura di ambiente si intende la temperatura dell aria in prossimità dei moduli Deve essere evitata la radiazione solare diretta sulla sonda di misura. Il grado di precisione della misura richiesto è ± 1 C

13 VERIFICA INIZIALE Verifica della corrente di cortocircuito (I sc ) Per ragioni pratiche le misure si effettuano in genere mettendo in cortocircuito campi o sottocampi fotovoltaici fino a correnti I sc non superiori a A Per effettuare tale verifica si utilizzano apposite cassette con interruttore di manovra con adeguato potere di chiusura e di interruzione

14 VERIFICA INIZIALE Verifica della corrente di cortocircuito segue

15 VERIFICA INIZIALE Verifica della corrente di cortocircuito Nella misura della corrente di cortocircuito (I SC ) gen è da mettere in conto una riduzione del 5% per mismatch quindi: (I SC ) gen = 0,95 n I SC-mod n = numero di stringhe in parallelo I SC-mod = corrente nominale di un modulo Si possono riportare i valori di corrente misurati (I SCM ) alle condizioni STC con la relazione: I SCM = I SC-STC + n α (T cell - 25) α = coefficiente di variazione della corrente con la temperatura (A/ C) T cell = temperatura misurata sul retro dei moduli

16 VERIFICHE PERIODICHE È auspicabile una verifica periodica almeno una volta all anno (preferibilmente in primavera) Oltre agli esami a vista e alle verifiche comuni a tutti gli impianti elettrici (isolamento, continuità dei PE, funzionamento degli interruttori differenziali, ecc.) è opportuno misurare le potenze (P cc ) e (P ca ) per accertare il rendimento dell impianto In impianti con telecontrollo gestionale si può portare la periodicità della verifica a 2 o 3 anni

17 CERTIFICATO DI COLLAUDO Per accedere agli incentivi occorre redigere il Certificato di collaudo (DM 19/2/07) e presentarlo al GSE segue

18 CERTIFICATO DI COLLAUDO

19 CERTIFICATO DI COLLAUDO Verifiche punto 4 del Certificato di collaudo Continuità elettrica delle connessioni: consiste nella misura delle tensioni (U oc ) e/o delle correnti (I sc ) di stringa Messa a terra di masse e scaricatori: consiste nella verifica della continuità dei conduttori PE, EQP, e dei conduttori di messa a terra degli SPD

20 CERTIFICATO DI COLLAUDO Verifiche punto 4 del Certificato di collaudo Isolamento dei circuiti elettrici dalle masse: La verifica deve essere eseguita con un megaohmmetro in grado di erogare almeno 1 ma alla tensione di: Tensione nominale (U n ) del circuito Tensione di prova in c.c.(v) Resistenza minima per ogni circuito Fino a 500 V 500 V 0,5 (MΩ) esclusi SELV e PELV > 500 V 1000 V 1,0 (MΩ) Durante la prova aprire l interruttore a monte, lato inverter e sezionare gli SPD. La prova con il PV in erogazione può dare valori non corretti. Si può ripetere la prova con le stringhe in cortocircuito

21 CERTIFICATO DI COLLAUDO Verifiche punto 4 del Certificato di collaudo Corretto funzionamento dell impianto fotovoltaico Consiste in una prova di funzionamento dell inverter Prova di avviamento 1) chiudere l interruttore a monte dell inverter (lato c.c.); l inverter deve segnalare la presenza di tensione 2) chiudere l interruttore a valle dell inverter (lato c.a.); l inverter deve erogare potenza 3) l inverter deve procedere alla ricerca del punto di massima potenza Prova di mancanza rete aprire l interruttore a valle l inverter (lato c.a.): - l inverter deve porsi in stand-by ed attivare la segnalazione di rete assente e generatore PV presente.

22 CERTIFICATO DI COLLAUDO Verifiche punto 5 del Certificato di collaudo (efficienza del generatore PV) Verifica della condizione P cc > 0,85 P nom G p /G STC segue

23 CERTIFICATO DI COLLAUDO Verifica della condizione P cc > 0,85 P nom G p /G STC La misura deve essere effettuata su insiemi di stringhe o sottocampi con moduli aventi lo stesso orientamento e la stessa inclinazione. La misura dell irraggiamento G p deve essere effettuata con un piranometro o solarimetro con precisione migliore del ± 3% La misura della potenza (P cc ) all uscita del generatore PV deve essere effettuata con precisione migliore del ± 2%. La prova deve essere effettuata con irraggiamento > 600 W/m 2 È importante che le misure di G p e P cc siano effettuate simultaneamente.

24 CERTIFICATO DI COLLAUDO Verifiche punto 5 del Certificato di collaudo (efficienza dell inverter) Verifica della condizione P ca > 0,9 P cc segue

25 CERTIFICATO DI COLLAUDO Verifica della condizione P ca > 0,9 P cc La misura della potenza in c.c. (P cc ) all uscita del generatore PV deve essere effettuata con precisione migliore del ± 2%. La misura della potenza (P ca ) all uscita dell inverter deve essere effettuata con precisione migliore del ± 2%. La prova deve essere effettuata con irraggiamento > 600 W/m 2 È importante che le misure di P cc e P ca siano effettuate simultaneamente segue

26 CERTIFICATO DI COLLAUDO Verifica della condizione P ca > 0,9 P cc Se durante la misura delle potenze P ca e P cc, la temperatura dei moduli (T cell ) è superiore a 40 C si può correggere la potenza P cc misurata. La condizione da verificare diventa: P cc > (1 - P tpv - 0,08) P nom G p / G STC P tpv rappresenta le perdite termiche dovute alla maggiore temperatura dei moduli; si calcola con la relazione: P tpv = C T (T cell - 25) / 100 dove: T cell = temperatura misurata, (ad esempio con sonde PT100), sul retro dei moduli ( C) = coefficiente di variazione della potenza con la temperatura (W%/ C) C T Se non è possibile misurare T cell si può egualmente calcolare P tpv misurando la temperatura d ambiente (dell aria) in prossimità dei moduli (T amb ), con la relazione: P tpv = [T amb 25 + (NOCT - 20) G p / 800] C T / 100

27 CERTIFICATO DI COLLAUDO Chi può firmare il Certificato di collaudo: Il Progettista dell impianto PV, oppure; Il Tecnico Responsabile (colui che firma la Documentazione finale di progetto), oppure; Il Responsabile tecnico dell impresa installatrice (ai sensi del DM 37/08), oppure; Un professionista iscritto all albo professionale

28 Verifiche e collaudi impianti FV con strumenti multifunzione 1

29 D.M. 19/02/2007 La documentazione da produrre Per ottenere l incentivo il GSE richiede l invio della seguente documentazione: -Richiesta di concessione della tariffa incentivante -Scheda tecnica finale d impianto -Dichiarazione sostitutiva di atto di notorietà -Documentazione finale di progetto -Elenco dei moduli fotovoltaici e dei convertitori -Certificato di collaudo -Dichiarazione di proprietà dell immobile destinato all installazione dell impianto -Copia della denuncia di inizio attività -Copia della comunicazione con la quale il gestore della rete locale ha notificato al soggetto responsabile dell impianto il codice identificativo del punto di connessione alla rete dell impianto fotovoltaico -Copia della denuncia di apertura di officina elettrica presentata all UTF (per impianti superiori a 20kW) 2

30 D.M. 19/02/2007 Certificato di collaudo Il certificato di collaudo richiede l effettuazione di: - Misurazioni sulla sicurezza/funzionalità dell impianto (punto 4) - Misurazioni sul rendimento dell impianto (punto 5) 3

31 D.M. 19/02/2007 Verifiche di sicurezza/funzionalità Per ottenere l incentivo il GSE richiede che venga certificato che tutte le seguenti verifiche abbiano avuto esito positivo: - Continuità elettrica e connessioni tra moduli (continuità elettrica tra i vari punti dei circuiti di stringa e fra l eventuale parallelo delle stringhe e l ingresso del gruppo di condizionamento e controllo della potenza) - Messa a terra di masse e scaricatori (continuità elettrica dell impianto di terra, a partire dal dispersore fino alle masse e masse estranee collegate) - Isolamento dei circuiti elettrici dalle masse (resistenza di isolamento dell impianto adeguata ai valori prescritti dalla norma CEI 64-8/6) 4

32 Esempio di strumento multifunzione per la verifica della sicurezza (SOLAR200) UNZIONI Continuità conduttori di protezione con 200mA Isolamento con tensioni di prova 50,100, 250, 500, 1000V DC Tempo e corrente di intervento di RCD di tipo A e AC Standard e Selettivi Impedenza di Linea/Loop e calcolo della corrente di cortocircuito presunta Resistenza globale di terra senza intervento RCD Tensione di contatto Senso ciclico delle fasi Help on line e display con backlight Memoria interna e interfaccia ottica/usb 5

33 Esempio di strumento multifunzione per la verifica della funzionalità (I-V 400) Strumento per verifiche delle caratteristiche I-V dei moduli fotovoltaici Misura tensioni DC fino a 1000V e correnti DC fino a 10A Ideale per misure di tensioni e correnti sia su singoli moduli sia su stringhe di impianti fotovoltaici Confronto con dati nominali forniti dal costruttore dei pannelli con traslazione alle condizioni di riferimento (STC) Gestione di un database interno dei moduli fotovoltaici più diffusi con possibile aggiornamento da parte dell utente in ogni momento 6

34 Esempio di strumento multifunzione per la verifica della funzionalità (I-V 400) Impp Vmpp Possibilità di valutare Vmpp (Tensione corrisp. alla Pmax) Possibilità di valutare Impp (Corrente corrisp. alla Pmax) Possibilità di ridurre le perdite per mismatch 7

35 D.M. 19/02/2007 Verifiche di rendimento dell impianto Per ottenere l incentivo il GSE richiede che venga certificato che tutte le seguenti verifiche abbiano avuto esito positivo (da effettuare per ciascun "generatore fotovoltaico", inteso come insieme di moduli fotovoltaici con stessa inclinazione e stesso orientamento): - Pcc > 0.85 * Pnom * I / Istc Ove: - Pcc = potenza in corrente continua misurata all'uscita del generatore fotovoltaico, con precisione migliore del ±2% - Pnom = potenza nominale del generatore fotovoltaico - I = irraggiamento misurato sul piano dei moduli, con precisione migliore del ±3% - Istc = 1000 W/m² (irraggiamento in condizioni di prova standard) - Pca > 0.9 * Pcc Ove: - Pca = potenza attiva in corrente alternata, misurata all'uscita del gruppo di conversione della corrente continua in corrente alternata, con precisione migliore del ±2%. TALI CONDIZIONI DEVONO ESSERE VERIFICATE PER I > 600 W/m 2 8

36 D.M. 19/02/2007 CEI Verifiche di rendimento dell impianto La verifica del rendimento secondo quanto prescritto della Normativa CEI (applicativa del D.M 19/02/07) prevede una serie di misure che sono da effettuate simultaneamente (CEI Par. 15.2) Occorre infatti misurare l irraggiamento solare [W/m 2 ] incidente sui pannelli (Gp), la potenza continua da essi generata (Pcc), la potenza alternata in uscita dall inverter (Pca), le temperature ambiente e della cella. Tali misurazioni, si ribadisce, devono essere effettuate simultaneamente cioè nello stesso istante Il GSE e le norme CEI impongono l uso di strumentazione apposita e con precisione elevata. Non è permesso l uso di un misuratore di potenza qualsiasi o un qualunque solarimetro L ultima edizione della norma CEI impone la misura di irraggiamento realizzata tramite un piranometro a termopila o un solarimetro, purché esso sia realizzato con una cella fotovoltaica avente una risposta spettrale simile a quella dei moduli 9

37 SOLAR300 - Simultaneità Tipicamente l inverter è collocato in posizione distante dai pannelli fotovoltaici (ex: scantinati di edifici che ospitano i pannelli sul proprio tetto) Siccome il SOLAR300 deve essere installato in prossimità dell inverter, al fine di ovviare alla necessità di avere lunghi cavi di misura per i collegamenti con i pannelli, è stata introdotta l unità remota SOLAR-01 per le misure di irraggiamento e temperatura, da installare in prossimità dei pannelli fotovoltaici senza alcuna necessità di essere collegata al SOLAR300 in fase di collaudo. Ciò è possibile grazie all operazione di SINCRONIZZAZIONE iniziale tra le due unità tramite collegamento via cavo USB. In tal modo SOLAR300 e SOLAR-01 acquisiscono i parametri elettrici ed ambientali in simultaneità come necessario per il collaudo La simultaneità delle misurazioni è fondamentale. Oltre ad essere richiesta dal D.M. 19/02/07 è intuitivo pensare come, misurando l irraggiamento, la potenza DC e la potenza AC in istanti diversi non si possa calcolare il reale rendimento dell impianto 10

38 SOLAR300 - Collaudo impianto FV Monofase Schema di principio del collegamento alla stringa dell inverter 11

39 Collaudo impianto FV Monofase Cosa ci si attende ulla base del D.M. 19/02/07 e della CEI 82-25, le condizioni per avere un esito positivo del ollaudo su un impianto fotovoltaico sono le seguenti: RENDIMENTO DC = ηdc > 0.85 RENDIMENTO AC = ηac > 0.90 Per temperatura delle celle < 40 C e irraggiamento > 600W/m 2 RENDIMENTO DC = η dc > nuova soglia definita in funzione del parametro Ptpv η dc > (1-Ptpv-0.08)*Pnom*Gp/1000 RENDIMENTO AC = ηac > 0.90 Per temperatura delle celle > 40 C e irraggiamento > 600W/m 2 12

40 SOLAR300 Collaudo impianto FV Monofase Interpretazione dei risultati (OK) Esempio di esito positivo: Rendimento DC = 0.88 > 0.85 Rendimento AC = 0.91 > 0.90 Irr = 1048 W/m 2 > 600 W/m 2 TIPICO COLLAUDO OK 13

41 SOLAR300 Collaudo impianto FV Monofase Interpretazione dei risultati (NON OK) L esito negativo del collaudo è dovuto ad un rendimento AC 0.89 < 0.90 Essendo tale rendimento determinato dalla Pac e Pdc occorre: Verificare i corretti fondo scala delle pinze AC e DC sul SOLAR300 Verificare il valore della corrente Idc forse troppo elevata e che ha dato origine ad una Pdc tale da rendere il rendimento sotto soglia VERIFICARE IL CORRETTO AZZERAMENTO DELLA PINZA DC E RIPETERE IL COLLAUDO 14

42 Un solo collaudo è necessario Tipologie inverter Inverter centralizzato DC AC Un unico inverter gestisce tutto l impianto. Tutte le stringhe, costituite da moduli collegati in serie, sono riunite in un collegamento in parallelo. Questa soluzione offre investimenti economici limitati, semplicità di impianto e ridotti costi di manutenzione. Per contro questa tipologia è particolarmente sensibile agli ombreggiamenti parziali limitando lo sfruttamento ottimale di ogni stringa. È adatto per campi solari uniformi per orientamento, inclinazione e condizioni di ombreggiamento 15

43 Tipologie inverter Inverter di stringa Necessario un collaudo per ogni stringa DC AC Ogni stringa, composta da vari moduli in serie, ha un proprio inverter rappresentando di fatto un miniimpianto a sé stante; grazie a questa configurazione si ottengono rese maggiori rispetto agli inverter centralizzati riducendo le perdite dovute ad ombreggiamenti. Ha un maggior costo a parità di potenza rispetto ad un impianto con inverter centralizzato. È adatto per campi solari articolati con diverse condizioni di irraggiamento. È utilizzabile anche per impianti costituiti da più campi solari geograficamente distribuiti 16

44 Tipologie inverter Inverter multistringa Necessario un collaudo per ogni stringa scollegata dalle altre DC AC Questa tipologia si interpone tra gli inverter centralizzati e quelli di stringa consentendo il collegamento tipicamente di due o tre stringhe per ogni unità con orientamenti, inclinazioni e potenze diverse. Dal lato del generatore DC le stringhe sono collegate ad ingressi dedicati indipendenti e dal lato dell immissione in rete funzionano come un inverter centralizzato ottimizzandone la resa. È il sistema con il miglior rapporto costi/prestazioni 17

45 FAQ (Frequently Asked Questions) Quali vantaggi ottengo con un sistema appositamente studiato per il collaudo degli impianti fotovoltaici come SOLAR300? I vantaggi dell utilizzo di SOLAR300 sono molteplici: Sincronizzazione delle misure per avere valori corretti e coerenti Precisione delle misure così come prescritto Effettuazione del collaudo da parte di un singolo operatore senza bisogno di colleghi collegati via telefono o radio, oltretutto non sempre possibile Nessun calcolo da eseguire e nessun valore da trascrivere a mano, l apparecchiatura esegue tutti i calcoli necessari, applicando i coefficienti di correzione della potenza in funzione della temperatura, e fornisce direttamente il responso SI o NO di conformità alle caratteristiche richieste Documentazione immediatamente stampabile e consegnabile a cliente, senza possibilità di manipolazione delle misure, per mettersi al riparo da qualsiasi dubbio o contestazione sulla correttezza delle misurazioni effettuate Registrazione protratta nel tempo dei parametri ambientali ed elettrici per un monitoraggio continuo delle prestazioni dell impianto e per identificare immediatamente possibili malfunzionamenti 18

46 FAQ (Frequently Asked Questions) Cosa rischio utilizzando strumentazione non idonea? Le richieste in merito alla tipologia ed alla precisione della strumentazione da utilizzare sono molto chiare e dettagliate. Utilizzare strumentazione non idonea, così come paiono essere i mille strumenti differenti che alcuni propongono, espone a diversi rischi. Si può andare dal ritardo del riconoscimento della tariffa incentivante alla revoca degli incentivi medesimi. Di sicuro non si è in grado di effettuare il collaudo in maniera corretta ed in caso di eventuale contenzioso non si può dimostrare alcunché 19