Impianti fotovoltaici e riferimenti normativi ANGELO BAGGINI Le

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 82-25. 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
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
60898-1, 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:
COMITATO ELETTROTECNICO ITALIANO
Sezionamento – Lato CC
Comando di emergenza
Altro compartimento
non interessato
dall’incendio
Compartimento
antincendio
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,
COMITATO ELETTROTECNICO ITALIANO
Protezione contro le sovracorrenti lato CC
Correnti di guasto (1)
m
IM1=1,25 ISC
P
n
IM2=(n-1) 1,25 ISC
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
COMITATO ELETTROTECNICO ITALIANO
Protezione contro le sovracorrenti lato CC
Correnti di guasto (2)
m
P
n
IM1=m 1,25 ISC
IM2=(n-m) 1,25 ISC
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 81-10 e la 82-25 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.
COMITATO ELETTROTECNICO ITALIANO
Protezione conto i contatti indiretti
Interruttori differenziali
2
Id
Id
1
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.