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Elettrotecnica

 

Progetto di norma CEI C.931

In concomitanza con il boom di richieste per l’installazione di impianti fotovoltaici con gli incentivi in conto energia previsti dal DM 28/07/05, il CEI ha proposto in inchiesta pubblica quella che diventerà la nuova sezione 712 della parte 7 “Ambienti ed applicazioni particolari” della norma ammiraglia 64-8. Lo stesso progetto prevede due altre sezioni sugli impianti di illuminazione a bassissima tensione e sulle unità mobili o trasportabili, delle quali parleremo nei mesi prossimi.

La nuova sezione è una norma impiantistica che riguarda gli impianti elettrici di sistemi di alimentazione fotovoltaica, compresi i moduli in corrente alternata che sono costituiti da un’unità integrata modulo/inverter in cui i terminali di interfaccia sono unicamente in alternata e nessun accesso è previsto al lato in continua (le norme di prodotto che trattano i componenti elettrici fotovoltaici sono elaborate dal comitato tecnico 82).

In specifico, le prescrizioni della norma trattano i sistemi previsti per un funzionamento in parallelo alla rete elettrica (detti grid-connected); gli altri sistemi, quelli isolati dalla rete, detti stand-alone, saranno oggetto di un documento successivo.

Ricordiamo che per i sistemi PV connessi alla rete vanno considerate la norma CEI EN 61727 (CEI 82-9) “Sistemi fotovoltaici (FV) “Caratteristiche dell'interfaccia di raccordo alla rete” ed il Documento ENEL DK5950Criteri di allacciamento di tetti fotovoltaici alla rete BT di distribuzione”.

Come tutte le parti normative omogenee, anche questa è tempestata di definizioni: in questo caso sulle parti che compongono un sistema fotovoltaico.

Componenti di un sistema fotovoltaico

Cella PV: Dispositivo PV fondamentale in grado di generare elettricità quando venga esposto a luce, in particolare a radiazione solare;

Modulo PV: Minimo insieme di celle PV completamente protetto contro gli agenti ambientali;

Stringa PV: Circuito nel quale i moduli PV vengono collegati in serie, in modo da consentire ad un pannello PV di generare la tensione di uscita richiesta;

Pannello PV: Insieme di moduli PV e di altri necessari accessori collegati tra di loro meccanicamente ed elettricamente per costituire una unità di alimentazione in c.c.;

Generatore PV: Insieme di pannelli PV.

Per fare un tavolo ci vuole il legno, per fare il legno ci vuole l'albero, per fare l'albero ci vuole il seme….ripeteva una vecchia canzoncina. Il primo gruppo di definizioni ce ne fornisce una versione tecnologica: per fare un generatore ci vuole un pannello/i, per fare un pannello ci vuole una stringa/e, per fare una stringa ci vuole un modulo/i, per fare un modulo ci vuole una cella/e.

Scatole di giunzione di un pannello e di un generatore: Involucro nel quale tutte le stringhe (nel caso del pannello) o tutti i pannelli (nel caso del generatore) sono collegate/i elettricamente ed in cui possono essere situati dispositivi di protezione, se necessario. Devono essere realizzate in conformità alla norma CEI 17-13/1 sui quadri BT.

Cavi:

  • di stringa: collega moduli per costituire una stringa
  • di pannello: cavo di uscita del pannello
  • principale c.c.: collega la scatola di giunzione di pannello ai terminali c.c. dell’inverter;
  • di alimentazione: collega i terminali c.a. dell’inverter con un circuito di distribuzione dell’impianto elettrico.

Convertitore (inverter): dispositivo che converte la tensione e la corrente continue in tensione e corrente alternate;

Lato in corrente continua dell’impianto: parte di impianto fotovoltaico compreso tra una cella e i terminali c.c. dell’inverter;

Lato in corrente alternata dell’impianto: parte di impianto fotovoltaico compreso tra i terminali c.a. dell’inverter e il punto di collegamento del cavo di alimentazione all’impianto elettrico.

Disposizioni installative

Collegamento a terra
Il collegamento a terra dei conduttori attivi del lato in continua dell’impianto è permesso a patto che esista una separazione, mediante almeno isolamento principale, fra lato in alternata e lato in continua, e che la connessione a terra venga effettuata elettricamente per evitare problemi di corrosione. Eventuali conduttori equipotenziali devono essere installati in parallelo ed il più vicino possibile ai cavi c.c. e c.a. (fig. 1)


Protezione contro i contatti diretti e indiretti
Lato in corrente continua: nel caso in cui si utilizzino sistemi a bassissima tensione SELV e PELV sul lato in corrente continua dell’impianto, per la protezione combinata contro i contatti diretti e indiretti, la tensione da considerare è la tensione a vuoto (UOC STC) ai terminali di un modulo, o di una stringa, o di un pannello, o di un generatore, o del lato c.c. dell’inverter: tale tensione non deve superare i 120 V c.c.
La raccomandazione è di utilizzare, sul lato in continua, una protezione contro i contatti indiretti, mediante l’utilizzo di componenti di classe II o con isolamento rinforzato. Non è invece consentito utilizzare la protezione mediante luoghi non conduttori e nemmeno mediante collegamento equipotenziale locale non connesso a terra.
Sempre sul lato in continua dell’impianto (fig. 1), occorre considerare sotto tensione i suoi componenti, anche quando il sistema sia distaccato sul lato in alternata; a questo proposito occorre una segnalazione sulle scatole di giunzione che avverta che le parti attive situate all’interno possono restare in tensione anche dopo il sezionamento dell’inverter.

Lato in corrente alternata: la protezione sul lato in alternata dell’impianto può essere effettuata mediante interruzione automatica dell’alimentazione (per ora la stessa protezione sul lato in continua è in stand-by), mediante un dispositivo, tipicamente un differenziale, a valle del quale parte il cavo di alimentazione (fig. 1). Questo differenziale deve essere di tipo B, se non esiste una separazione, mediante almeno un isolamento principale, fra lato in alternata e lato in continua: questa disposizione non vale se l’inverter non è in grado, per dichiarazione del costruttore, di provocare correnti di guasto in c.c. nell’impianto elettrico, nel qual caso è sufficiente un differenziale comune.

Protezione contro il sovraccarico lato in continua
La protezione contro i sovraccarichi può essere omessa:

  • sui cavi delle stringhe e dei pannelli quando la portata sia maggiore o uguale a 1,25 volte la corrente di cortocircuito (ISC STC) in qualsiasi punto;
  • sul cavo principale quando la portata sia maggiore o uguale a 1,25 volte la corrente di cortocircuito (ISC STC) del generatore;


Protezione contro il cortocircuito lato in alternata
Il cavo di alimentazione deve essere protetto contro i corti mediante un dispositivo di protezione installato nel punto di connessione al circuito dell’impianto elettrico (vedi fusibile nel quadro di distribuzione in fig. 1).

Protezione contro le interferenza elettromagnetiche
Allo scopo di ridurre al minimo le tensioni indotte da fulmini, la superficie di tutti gli anelli formati dalle condutture deve essere la più piccola possibile (questa è una disposizione che potrebbe essere scritta per tutti gli impianti, non solo quelli fotovoltaici).

Diodi di blocco
Se vengono usati diodi (da collegare in serie alla stringa come nelle figure 1 e 2) per evitare eventuali correnti inverse nel generatore, essi devono essere in grado di sopportare una tensione inversa pari a due volte il valore UOC STC della stringa.

Consigli di installazione e manutenzione
L’installazione e la manutenzione devono seguire le disposizioni dei costruttori dei componenti, ed in particolare i moduli devono essere installati in modo da garantire una adeguata dissipazione del calore.

Scelta delle condutture
Viene consigliato l’uso di cavi unipolari con guaina per i cavi delle stringhe, dei pannelli e per i cavi principali in corrente continua, in modo da rendere al minimo il rischio di guasti a terra ed in cortocircuito essendo i cavi sottoposti ad agenti atmosferici quali vento, ghiaccio e sbalzi di temperature.

Sezionamento
A scopi manutentivi devono essere previsti, sia sul lato in continua che su quello in alternata dell’inverter, dei dispositivi di sezionamento (un interruttore di manovra-sezionatore sul lato c.c.) (fig. 1). Ai fini del sezionamento tra impianto fotovoltaico e rete di alimentazione pubblica, quest’ultima deve essere considerata la sorgente, mentre l’impianto fotovoltaico fa le veci del carico.
Riguardo al sezionamento tra impianto fotovoltaico e alimentazione pubblica, vanno applicate anche le prescrizioni dell’articolo 551.7 della norma CEI 64-8, che riguarda i gruppi generatori che possono funzionare in parallelo con il sistema di alimentazione pubblica; da questo articolo riportiamo la seguente prescrizione: “devono essere previsti mezzi adatti a permettere al gruppo generatore di essere sezionato dall’alimentazione pubblica. I dispositivi di sezionamento devono essere accessibili in ogni momento al distributore pubblico”.