Il collaudo e la certificazione degli impianti Fotovoltaici

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1 Il collaudo e la certificazione degli impianti Fotovoltaici Prof. Ing. Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica

2 Introduzione Il Conto Energia remunera con tariffe incentivate la produzione di energia elettrica mediante impianti fotovoltaici connessi alla rete elettrica con obbligo di connessione a terzi. Il Testo Unico delle Connessioni Attive (TICA) stabilisce il livello di tensione per la connessione. L ammissione alle tariffe incentivate è subordinata all impiego di pannelli fotovoltaici certificati da Istituti accreditati in base alla normativa vigente ed al superamento del collaudo. Il Collaudo dell Impianto fotovoltaico è finalizzato a dimostrare che gli impianti soddisfino i requisiti stabiliti dal DM 19 febbraio 2007 e offrano le necessarie garanzie di sicurezza. trasp. 2

3 Verifica Tecnico Funzionale Verifiche degli impianti fotovoltaici al fine di assicurare il rispetto dei requisiti di sicurezza e di funzionalità previsti in fase di progetto. La verifica consiste in un controllo di rispondenza dell opera realizzata ai dati di progetto ed alla regola dell arte e consta di due momenti: l esame a vista e l esecuzione di prove su impianti realizzati e sui materiali in fabbrica. La verifica può anche avere un aspetto amministrativo e, quindi, di collaudo (Richiesto dal Conto Energia). trasp. 3

4 Il Collaudo Il collaudo è un atto tecnico amministrativo volto a verificare il corretto funzionamento dell impianto e la sicurezza elettrica dello stesso. Il Certificato di Collaudo, quando il collaudo abbia sortito esiti positivi, è parte integrante della documentazione richiesta dal GSE per il riconoscimento delle tariffe incentivanti. Moduli non certificati e/o componenti non conformi alle richieste del DM 19 febbraio 2007 escludono l impianto dal Conto Energia. Il Collaudo prodotto con strumentazione inadeguata o con modalità non conformi a quanto previsto dalla normativa vigente impedisce il riconoscimento della tariffa incentivante o ne ritarda l applicazione. Il Collaudo prevede prove di sicurezza elettrica (CEI 82-15, CEI 64-8) e valutazioni prestazionali (DM 19 febbraio 2007 e s.m.i) trasp. 4

5 Esame della documentazione Analisi preliminare della documentazione di progetto: Progetto esecutivo Certificati dei moduli impiegati Dichiarazione di conformità alla normativa e direttive dei distributori Garanzie dei documenti. Il collaudatore richiede al soggetto responsabile dell impianto la Dichiarazione di Conformità rilasciata dall installatore abilitato (Legge 37/08). Quando l impianto fotovoltaico non è al servizio di edifici (centrali fotovoltaiche) esso non è soggetto alla dichiarazione di cui alla Legge 37/08. Documentazione incompleta o insufficiente impedisce il superamento del collaudo trasp. 5

6 Esame a vista L esame a vista ha il fine di controllare che l impianto sia stato realizzato secondo le norme CEI. In particolare deve accertare che i componenti siano conformi alle prescrizioni delle relative norme, scelti e messi in opera correttamente e non danneggiati visibilmente. Identifica, senza l uso di attrezzi o di mezzi di accesso eventuali difetti dei componenti elettrici che sono evidenti allo sguardo: la mancanza di ancoraggi, connessioni interrotte involucri rotti dati di targa, ecc. trasp. 6

7 Esame a vista Controlli Collaudo Verifica Periodica Fissaggio dei moduli e delle strutture di sostegno o o Presenza di crepe, penetrazione di umidità o o Corrosione delle cornici x o Integrità del PE e stato dei morsetti di terra o o Cassette di terminazione: rotture, presenza d acqua, ingresso cavi, corrosione dei morsetti x o Idoneità targhe e marcature o o trasp. 7

8 Esame a Vista Cavi Collaudo Verifica Periodica Tipo di cavo e posa o X Segni di cortocircuito e danneggiamenti meccanici X o Identificazione dei circuiti o o Scatole di derivazione, quadri o o Installazione come da progetto o o Morsetti: idoneità e serraggio o o Presenza di acqua, corrosione X o Continuità dei fusibili X o Integrità del PE e stato dei morsetti di terra o o Idoneità targhe e marcature o o trasp. 8

9 Esame a vista Inverter Collaudo Verifica Periodica Corretta installazione o X Segnalazioni di corretto funzionamento o o Collegamento alle stringhe o ai quadri intermedi o o Ventilazione o o Idoneità targhe e marcature o o trasp. 9

10 Le prove sugli impianti già realizzati Misure o di altre operazioni mediante le quali si accerta la rispondenza dell impianto alle norme CEI e alla documentazione di progetto, in genere, prima della messa in servizio dell impianto. In particolare le prove consistono nel controllare, per ciascun impianto, almeno i seguenti punti: la continuità elettrica e le connessioni tra moduli; la messa a terra di masse e scaricatori l isolamento dei circuiti elettrici dalle masse; il corretto funzionamento dell impianto fotovoltaico nelle diverse condizioni di potenza generata e nelle varie modalità previste dal gruppo di condizionamento e controllo della potenza (accensione, spegnimento, mancanza rete del distributore, ecc) trasp. 10

11 Verifica della tensione di stringa (Prove di Sicurezza) Misura della tensione a vuoto di ogni stringa Le variazioni fra la tensione delle diverse stringhe deve essere contenuta entro il 5% La tensione di stringa può essere confrontata con quella nominale Anche in questo caso lo scostamento entro 5%. U OCM = [U OC-STC - β (25 -T cell )]n Scostamenti maggiori del 5% possono essere indicativi di cattivi collegamenti T cell misurata con un sensore a termoresistenza posto sul retro di un modulo rappresentativo delle condizioni di esercizio medie Il grado di precisione richiesto è ± 1 C trasp. 11

12 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 (N OCT -20) / 800 N OCT = 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 Temperatura di ambiente è 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 trasp. 12

13 Verifica della Corrente di Corto Circuito (I sc ) Le misure si effettuano in genere mettendo in cortocircuito campi o sottocampi fotovoltaici fino a correnti I sc non superiori a A Si utilizzano apposite cassette con interruttore di manovra con adeguato potere di chiusura e di interruzione 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 I SCM = I SC-STC + n α (T cell -25) trasp. 13

14 Prova di isolamento/verifica del collegamento a terra Determinare mediante prova di isolamento la resistenza di isolamento del sistema Riferimento normativo CEI 64-8 Applicare tensione 1000 Vdc con un carico di 1 ma La misura deve essere eseguita tra ogni conduttore attivo, oppure ciascun gruppo completo di conduttori attivi, e l impianto di terra; CEI 64-8 stabilisce che, per impianti a tensione maggiore di 500 V, la soglia minima della resistenza di isolamento sia pari al 1 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. Verifica della messa a terra di masse e scaricatori che consiste nell accertare la continuità elettrica dell impianto di terra, a partire dal dispersore fino alle masse e masse estranee collegate. trasp. 14

15 Collaudo (verifica delle prestazioni) Per accedere agli incentivi occorre redigere il Certificato di collaudo (DM 19/2/07) e presentarlo al GSE 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 Le modalità di esecuzione di tali prove sono quelle della CEI trasp. 15

16 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 d.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 1. 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 La prova è finalizzata a verificare il corretto interfacciamento con la rete di distribuzione pubblica; la prova di mancanza rete ha importanti risvolti per la sicurezza del personale delle società di distribuzione. trasp. 16

17 Certificato di Collaudo Verifica dell efficienza Verifica della condizione P cc > 0,85 P nom G p /G STC che garantisce perdite non superiori al 15%. 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 Le misure di G p e P cc devono essere effettuate simultaneamente. trasp. 17

18 Certificato di Collaudo Verifica dell efficienza 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 trasp. 18

19 Certificato di Collaudo Verifica dell efficienza Se durante la misura delle potenze P cc e P ca, 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 (C T coefficiente di potenza in funzione della temperatura) 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 ) P tpv = [T amb 25+(NOCT-20)G p / 800] C T / 100 trasp. 19

20 Esempi Inverter Centralizzato Un collaudo complessivo Un unico inverter gestisce tutto l impianto. Tutte le stringhe, costituite da moduli collegati in serie, sono riunite in un collegamento in parallelo. Economica e ridotti costi di manutenzione. Sensibile agli ombreggiamenti parziali limitando lo sfruttamento ottimale di ogni stringa. Adatta per campi solari uniformi per orientamento, inclinazione e condizioni di ombreggiamento trasp. 20

21 Esempi Inverter di stringa Un collaudo per ogni stringa Ogni stringa, composta da vari moduli in serie, ha un proprio inverter rappresentando di fatto un mini impianto a sé stante. Maggiori rispetto agli inverter centralizzati riducendo le perdite dovute ad ombreggiamenti. Maggior costo a parità di potenza rispetto ad un impianto con inverter centralizzato. Adatto per campi solari articolati con diverse condizioni di irraggiamento. Utilizzabile anche per impianti costituiti da più campi solari geograficamente distribuiti trasp. 21

22 Esempi Inverter Multistringa Si collauda una stringa alla volta (sezionando quelle non oggetto di collaudo) 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 trasp. 22

23 Chi esegue il collaudo? Il Progettista dell impianto PV; Il Tecnico Responsabile (colui che firma la Documentazione finale di progetto); Il Responsabile tecnico dell impresa installatrice (ai sensi del DM 37/08); Un professionista iscritto all albo professionale; CEI suggerisce separazione fra progettista e collaudatore trasp. 23