E:\PON-FESR scuola\Istituto amato vetrano\disegni progetto

1. Consistenza dell’impianto
1.1 Premessa
L’impianto, oggetto del presente documento si propone di conseguire una significativa produzione
di energia da fonte rinnovabile, utilizzando un impianto sul tetto di un edificio scolastico sito a
Sciacca (AG) in C.da Marchesa. Tale obbiettivo sarà perseguito con il ricorso alla fonte
energetica alternativa rappresentato dal solare fotovoltaico.
Benché in Italia, attualmente, la diffusione su vasta scala degli impianti fotovoltaici sia ancora agli
inizi si riscontrano due fenomeni incoraggianti: da un lato la sempre maggiore attenzione politica
verso la fonte di energia rinnovabile, con conseguente avvio di programmi di incentivazione e
supporto finanziario; dall’altro un crescente interesse ai problemi ambientali da parte dell’opinione
pubblica, la quale propende sempre più per un maggiore coinvolgimento in merito all’utilizzo della
fonte solare per la produzione di energia elettrica.
1.2 Oggetto e valenza dell’iniziativa
Il presente documento costituisce il progetto esecutivo per un impianto fotovoltaico di 39,84
KWp. In generale, l’applicazione della tecnologia fotovoltaica consente:
•
Produzione di energia elettrica senza alcuna emissione di sostanze inquinanti;
•
Il risparmio di combustibile fossile;
•
Nessun inquinamento acustico;
•
Soluzione di progettazione del sistema compatibile con le esigenze di tutela
architettonica o ambientale (es. l’impatto visivo);
•
Il possibile utilizzo per l’istallazione dell’impianto di superfici marginali (tetti, solai,
terrazzi ecc… .)
1.3 Requisiti di rispondenza a norme, leggi e regolamenti
Gli impianti devono essere realizzati a regola d’arte come prescritto dalla Legge n. 186 del
1/03/1968 e ribadito dalla Legge n. 37 del 22/01/2008. Rimane tuttora valido, sotto il profilo
generale , quanto prescritto dal DPR 547/55 “ Norme per la prevenzione degli infortuni sul
lavoro”.
Le caratteristiche degli impianti stessi nonché dei loro componenti, devono in accordo con le
Norme di Leggi e di Regolamento vigenti ed in particolare essere conformi :
•
Alle prescrizioni di autorità locali, comprese quelle dei VVF;
•
Alle prescrizioni e indicazioni della società distributrice di energia elettrica;
1
•
Alle prescrizioni e indicazioni della compagnia telefonica telecom;
•
Alle Norme CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano)
2. Dati di progetto
I dati riportati nel seguito risultano strutturati e suddivisi secondo quanto riportato nella guida CEI
0-2
2.1 Modulo 1 – Dati di progetto di carattere generale
Posiz.
Dati
Valori stabiliti
1
Committente
Dirigente Scolastico Prof. Caterina Mulè
ISTITUTO ISTRUZIONE SECONDARIA
SUPERIORE “AMATO VETRANO”
con sede a Sciacca
Realizzazione di un impianto fotovoltaico
collegato alla rete elettrica di distribuzione
- Zona non soggetta a vincoli ambientali
- Come da normativa per edifici con accessi
al pubblico
- Interfacciamento alla rete consentito nel
rispetto delle norme CEI
- Impatto visivo contenuto
- Inserimento dei moduli in strutture di
sostegno a bassa visibilità
- Sito in ambito rurale facilmente
accessibile
- Discreta presenza di spazio disponibile
non coperto per i materiali di cantiere
- Possibile collegamento via modem GSM
per l’eventuale monitoraggio remoto.
1.1
1.2
Persona giuridica
Scopo del lavoro
1.3
Vincoli progettuali
da rispettare
1.4
Informazioni di
carattere generale
note
2.2 Modulo 2 – Dati di progetto relativi all’ubicazione dell’impianto
Posiz.
Dati
2.1
Destinazione d’uso
2.2
Barriere
architettoniche
2.3
Valori stabiliti
Scuola Secondaria
Classificazione tecnica:TERBT impianto ad
uso produzione alimentato in bassa tensione
Accesso all’impianto
direttamente dal
terrazzo
del
fabbricato
oggetto
dell’istallazione dell’impianto;
Trasporto di materiali da costruzione sulla
falda anche attraverso gli accessi interni
note
Norma CEI 0-2
Ambienti soggetti
a normativa
specifica CEI che
interessano il
presente progetto
2
2.3 Modulo 3 – Dati di progetto relativi all’influenza esterna
Posiz.
Dati
3.1
Temperatura:
- min/max all’interno degli
edifici;
- min/max all’aperto;
- media del giorno più
caldo;
- media delle massime
mensili;
- media annuale
3.2
Radiazione solare
Valori stabiliti
5°C/35°C
7°C/40°C
30°C
Norma UNI
10349
25°C
18°C
Vedi tabella 1.1
3.3
Formazione di condensa
Possibile
3.4
Altitudine (slm)
103
3.5
Latitudine
E 13° 07’ 34,83’’
3.6
Longitudine
N 37° 30’ 39,35’’
3.7
3.8
3.9
3.10
Presenza di corpi solidi
estranei:
Presenza di polvere :
Presenza di liquidi:
Tipo di liquido:
- trascurabile
- possibilità di stillicidio
- esposizione alla pioggia
- esposizione agli spruzzi
- possibilità agli getti
d’acqua
Condizione del terreno:
carico specifico ammesso,
(N/m2)
- Livello della falda
freatica, ( m )
- profondità della linea di
gelo
- resistività elettrica del
terreno (Ωm)
Resistività del terreno
Ventilazione dei locali:
- naturale
- artificiale
- naturale assistita da
ventilazione artificiale
- numero di ricambi
note
NO
NO
Nessuno
Protezione
quadri da insetti
e utensili
Dati relativi a
posizionamento
delle
apparecchiature
elettriche in
esterno
Non influente
Naturale
Dati riferiti al
posizionamento
del quadro c.a.
3
3.11
Dati relativi al vento (UNI
10349):
- direzione prevalente
- massima velocità di
progetto
- pressione del vento
3.12
Carico di neve
Nessuno
3.13
Effetti sismici
L’edificio risulta ubicato in zona
sismica categoria II°
Irraggiamento solare a SCIACCA
Giornaliero
Mese
Gennaio
Febbraio
Marzo
Aprile
Maggio
Giugno
Luglio
Agosto
Settembre
Ottobre
Novembre
Dicembre
Tot. annuale
Mensile
Radiazione Diretta
(Wh/m2)
Radiazione Diffusa
(Wh/m2)
Radiazione Riflessa
(Wh/m2)
2638
3463
4084
4788
5488
5943
6263
6314
5269
4057
3088
2668
904
1116
1409
1648
1674
1595
1435
1276
1302
1143
930
797
63
90
122
160
194
213
213
195
151
105
73
59
Totale
Totale
(Wh/m2)
3605
4669
5614
6596
7356
7750
7911
7784
6722
5305
4091
3525
(kWh/m2)
112
131
174
198
228
233
245
241
202
164
123
109
2160
4
2.4 Modulo 4 – Dati di progetto relativi alla rete di collegamento
Posiz.
Dati
Valori stabiliti
4.1
Tipo
d’intervento
richiesto:
- nuovo impianto
- trasformazione
- ampliamento
NUOVO IMPIANTO
Dati del collegamento
elettrico:
- descrizione della
rete di collegamento
- punto di consegna
- tensione nominale
(Un)
- potenza disponibile
continua
- potenza disponibile
di punta
- corrente di corto
circuito nel punto di
consegna
- stato del neutro
4.2
4.3
Misura dell’energia
note
Bassa tensione tre fasi più neutro
Quadro di distribuzione ingresso
400 V
39.84 kw
39.84 kw
Sistema di alimentazione TN-S
Contatore generale installato in esterno
2.5 Modulo 5 – Dati di progetto relativi all’impianto fotovoltaico
Posiz.
Dati
Valori stabiliti
L’area di installazione è caratterizzata da
area una terrazzo. Il campo è posto ad una
quota pari a 13 metri dal piano di
campagna .
5.1
Caratteristiche
d’istallazione
5.2
Posizione quadro c.a.
- Esterno
d’interfaccia
- A parete
5.3
note
Posizione dei
convertitori statici e
dei quadri di campo
- Esterno
- A parete
3. Normative di riferimento
-
DPR 547/55 Norme per la prevenzione degli infortuni sul lavoro
5
-
Legge 186/68 Disposizioni concernente la produzione di materiale, apparecchiature,
macchinari , istallazioni ed impianti elettrici ed elettronici.
-
Legge 37/08 Norme per la sicurezza degli impianti.
-
DPR 447/91 Regolamento di attuazione della Legge 5 Marzo 1990 , n. 46, in materia di
sicurezza degli impianti.
-
D.lgs 81/2008 attuazione delle direttive CEE riguardanti il miglioramento della sicurezza e
della salute dei lavoratori sul luogo di lavoro.
-
D lgs 493/96 attuazione della direttiva 92/58 / CEE concernente le prescrizioni minime per
la segnaletica di sicurezza e/o di salute sul luogo di lavoro.
-
DM 16 gennaio 1996 Norme tecniche relative ai criteri generali per la verifica di sicurezza
delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi.
-
Circolare 4 Luglio 1996 istruzioni per l’applicazioni delle norme tecniche relative ai
criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi.
-
CEI 0-2 guida per la definizione della documentazione di progetto per impianti elettrici.
-
CEI 0-3 Guida per la compilazione della documentazione per Legge 37/08.
-
CEI 11-20 Impianti di produzione di energia elettrica e gruppi di continuità collegati a reti
di prima e seconda categoria.
-
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 64-8 Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in
corrente alternata e 1500 V in corrente continua.
-
CEI 81-1 Protezione delle strutture contro i fulmini.
-
CEI EN 60099-1-2 Scaricatori.
-
CEI EN 60439-1-2-3 Apparecchiature assiepate di protezione e manovra per bassa
tensione.
-
CEI EN 60445 Individuazione dei morsetti e degli apparecchi delle estremità dei conduttori
designate e regole generali per un sistema alfa-numerico.
-
CEI EN 60529 Gradi di protezione degli involucri (codice IP).
-
CEI EN 61215 Moduli fotovoltaici in silicio cristallino per applicazioni terrestri. Qualifica
del progetto e omologazione del tipo.
6
4. Schema elettrico generale
4.1 Descrizione
Le tavole allegate riportano tutti gli schemi elettrici (unifilare, multifilare, generale) dell’impianto
fotovoltaico, attraverso il quale è possibile evidenziare le principali funzioni dai vari sottosistemi e
apparecchiature che compongono l’impianto stesso.
Il generatore fotovoltaico, posto sul tetto dell’edificio è composto complessivamente da 208
moduli fotovoltaici in silicio policristallino da 60 celle e dotati di cornice in alluminio. I moduli
fotovoltaici sono collegati in serie tra loro così da formare dei gruppi chiamati stringhe. Con
riferimento alle caratteristiche dei moduli fotovoltaici e dell’inverter utilizzato, nella tabella 2 sono
riportati le caratteristiche di ogni stringa in cui risulta suddiviso il generatore FV. La potenza
complessiva di picco lato corrente continua risulta essere di 39.84 K Wp.
Tabella 2. Principali caratteristiche del campo FV
Numero di
stringhe di
moduli
(n)
Numero
totali di
moduli
(n)
Potenza di
picco totali
(Wp)
Tensione
nominale
(V)
Tensione a
circuito
aperto
(V)
Corrente
nominale di
stringa
(A)
Corrente
di corto
stringa
(A)
A
21
5040
623,7
770,7
8,15
8,50
B
21
5040
623,7
770,7
8,15
8,50
C
21
5040
623,7
770,7
8,15
8,50
D
21
5040
623,7
770,7
8,15
8,50
E
21
5040
623,7
770,7
8,15
8,50
F
21
5040
623,7
770,7
8,15
8,50
G
20
4800
594
734
8,15
8,50
H
20
4800
594
734
8,15
8,50
Vengono utilizzati due inverter
del tipo senza trasformatore d’isolamento con tecnologia
“switching” su semiconduttori di potenza di ultima generazione, in grado di seguire il punto di
massima potenza del proprio campo FV sulla curva I-V caratteristica (funzione MPPT) e
costruiscono l’onda sinusoidale in uscita con la tecnica PWM, così da contenere l’ampiezza delle
armoniche entro valore stabilite dalle norme. Le uscite dei tre inverter a 400 Vca sono collegati
in parallelo. In definitiva otteniamo le tre fasi L1, L2, L3, N.
7
Tabella 3. Principali dati di uscita e collegamento per l’inverter
Inverter
Potenza massima di
uscita
(Wp)
Corrente massima
(A)
Fase corrispondente
1
10000
16
L1-L2-L3-N
2
10000
16
L1-L2-L3-N
3
10000
16
L1-L2-L3-N
4
10000
16
L1-L2-L3-N
L’involucro esterno dell’inverter è in grado di resistere alle penetrazione di solidi e liquidi con
grado di protezione IP 65. Le connessioni esterne, realizzate con connettori unipolari per la
sezione c.c. e unipolari per quella c.a. , presenteranno un grado di protezione IP65. L’inverter sarà
predisposto per un sistema da monitoraggio locale ed un interfaccia RS-232 per essere collegati
all’eventuale sistema di monitoraggio e acquisizione dati dell’impianto.
L’uscita c.a. dell’inverter confluisce verso un quadro elettrico di protezione e manovra a 230/400
V (quadro d’interfaccia o c.a.), nel quale sono mantenute le funzioni di sezionamento.
5. Calcoli e dimensionamento impianto
In base alle norme UNI 8477-1 e UNI 10349, l’irraggiamento calcolato su moduli esposti a 20°
rispetto al Sud ed inclinati rispetto all’orizzontale di circa 8° con un fattore di albedo scelto:
Calcestruzzo invecchiato risulta essere pari a 2160 kWh/m².
La potenza alle condizioni STC (irraggiamento dei moduli di 1000 W/m² a 25°C di temperatura)
risulta essere:
PSTC = PMODULO x N°MODULI = 240 x 166 = 39840 Wp
Considerando un’efficienza del B.O.S. (Balance of system) del 85% che tiene conto delle perdite
dovute a diversi fattori quali: maggiori temperature, superfici dei moduli polverose, differenze di
rendimento tra i moduli, perdite dovute al sistema di conversione la potenza sul lato c.a. sarà
uguale a:
PCA= PSTC x 85% = 33864 Wp
L’energia producibile su base annua dal sistema fotovoltaico è data da:
8
E [kWh/anno) = (I x A x Kombre x RMODULI x RBOS)
In cui:
I = irraggiamento medio annuo = 2160 kWh/m²
A = superficie totale dei moduli = 271,2 m²
Kombre = Fattore di riduzione delle ombre = 0,95.
RMODULI = rendimento di conversione dei moduli = 15,4%
RBOS = rendimento del B.O.S. = 85%
Pertanto, applicando la formula abbiamo:
E = (2160 x 271,2 x 0,95 x 15,4% x 85% ) = 71846 kWh/anno
Il valore di 71846 kWh/anno è l’energia che il sistema fotovoltaico produrrà in un anno, se non vi
sono interruzioni nel servizio.
5.1 Variazione della tensione con la temperatura della sezione c.c.
Occorre verificare che in corrispondenza dei valori minimi di temperatura esterna e dei valori
massimi di temperatura raggiungibili dei moduli FV risultano essere verificati tutte le seguente
disuguaglianze:
-
Vm min > Vinv MPPT min
-
Vm max < Vinv MPPT max
-
Voc max < Vinv max
Nelle quali Vinv MPPT min e Vinv MPPT max rappresentano, rispettivamente i valori minimo e massimo
della finestra di tensione utile per la ricerca di massima potenza mentre Vinv max è il valore massimo
di tensione c.c. ammissibile ai morsetti dell’inverter.
Considerando una variazione della tensione a circuito aperto di ogni modulo in dipendenza della
temperatura pari a -0,40% / °C e i limiti di temperatura estremi pari a 2°C e + 70°C Vm e Voc
assumono valori differenti rispetto a quelli misurati a STC (25°C).
Assumendo che tali grandezze varino linearmente con la temperatura, le precedenti
disuguaglianze, nei vari casi, diventano come tabella 4 . In tutti i casi le disuguaglianze risultano
9
rispettate e pertanto si può concludere che vi è compatibilità tra le stringhe di moduli FV ed i tipi
di inverter adottati.
Condizioni
Inverter
Vm min > Vinv MPPT min
500 > 220
Vm max < Vinv MPPT max
623,7 < 470
Voc max < Vinv max
770,7 < 520
5.2 Portata dei cavi in regime permanente
Le sezioni dei cavi per i vari collegamenti sono tali da assicurare una durata di vita soddisfacente
dei conduttori e degli isolamenti sottoposti agli effetti termici causati dalla corrente elettrica per
periodi prolungati e condizioni ordinari di esercizio.
La verifica per sovraccarico è stata eseguita utilizzando le relazioni :
IB < In < IZ e
If < 1,45 Iz
Per la parte in corrente continua, protetta da interruttori automatici e fusibili nei confronti delle
sovracorrenti e del cortocircuito, IB risulta pari alle correnti nominale dei moduli FV in
corrispondenza della loro potenza di picco, mentre In e If possono entrambi essere poste uguali alla
corrente di cortocircuito dei moduli stessi, rappresentando questa un valore massimo non
superabile in qualsiasi condizione operativa.
La verifica di sovraccarico è stata eseguita utilizzando la relazione:
If =1,6 In
1,6 In < In < 1,45 Iz
In < 0,9 Iz
Collegamento tra stringa A e quadro parallelo
Tutti i collegamenti sono realizzati con cavi unipolari in gomma di sez. 4 mm2.
IB = 8,15 A
IN = 10 A
IZ = 55 A
10 < 49,5 (protezione tramite fusibile)
Collegamento tra stringa B e quadro parallelo
Tutti i collegamenti sono realizzati con cavi unipolari in gomma di sez. 4 mm2.
IB = 8,15 A
IN = 10 A
IZ = 55 A
10 < 49,5 (protezione tramite fusibile)
Collegamento tra stringa C e quadro parallelo
Tutti i collegamenti sono realizzati con cavi unipolari in gomma di sez. 4 mm2.
10
IB = 8,15 A
IN = 10 A
IZ = 55 A
10 < 49,5 (protezione tramite fusibile)
Collegamento tra stringa D e quadro parallelo
Tutti i collegamenti sono realizzati con cavi unipolari in gomma di sez. 4 mm2.
IB = 8,15 A
IN = 10 A
IZ = 55 A
10 < 49,5 (protezione tramite fusibile)
Collegamento tra stringa E e quadro parallelo
Tutti i collegamenti sono realizzati con cavi unipolari in gomma di sez. 4 mm2.
IB = 8,15 A
IN = 10 A
IZ = 55 A
10 < 49,5 (protezione tramite fusibile)
Collegamento tra stringa F e quadro parallelo
Tutti i collegamenti sono realizzati con cavi unipolari in gomma di sez. 4 mm2.
IB = 8,15 A
IN = 10 A
IZ = 55 A
10 < 49,5 (protezione tramite fusibile)
Collegamento tra stringa G e quadro parallelo
Tutti i collegamenti sono realizzati con cavi unipolari in gomma di sez. 4 mm2.
IB = 8,15 A
IN = 10 A
IZ = 55 A
10 < 49,5 (protezione tramite fusibile)
Collegamento tra stringa H e quadro parallelo
Tutti i collegamenti sono realizzati con cavi unipolari in gomma di sez. 4 mm2.
IB = 8,15 A
IN = 10 A
IZ = 55 A
10 < 49,5 (protezione tramite fusibile)
Collegamenti tra quadro parallelo e inverter(1-2-3-4)
Tutti i collegamenti sono realizzati con cavi unipolari in gomma di sez. 4 mm2.
IBa-l = 8,15 A ;
IN = 10 A
IZ = 55 A
11
7,82 < 10 < 55
e
12,5 < 49,5
Collegamenti tra l’uscita dell’inverter(1-2-3-4-5) e il quadro interfaccia rete
I collegamenti sono realizzati per mezzo di una linea monofase con neutro in PVC di sezione 10
mm2
IB = 16 A
IN = 16 A
IZ = 32 A
16 < 16 < 32
e
16 < 46,4
Collegamenti tra il quadro interfaccia rete e il punto di connessione
Il collegamento è realizzato per mezzo di una linea Trifase con neutro. Il cavo utilizzato è di tipo
unipolare a doppia guaina in PVC di sezione 16 mm2
IB = 80A
IN = 100 A
IZ = 110 A
80 < 100 < 110
e
100 < 159,5
La seconda condizione risulta sempre verificata per queste portate, impiegando un interruttore con
protezione magnetotermica con curva C.
5.3 Protezione contro il corto circuito
Per la parte di circuito in corrente continua, la protezione contro il corto circuito è assicurata dalla
caratteristica tensione-corrente dei moduli Fv che limita la corrente di corto circuito degli stessi a
valori noti e di poco superiori alla loro corrente nominale e dai fusibili di protezione stringa inseriti
nel quadro di parallelo a monte dell’inverter.
Nel calcolo della portata dei cavi in regime permanente si è già tenuto conto di tali valori,
attribuibili a IN e IF. In tal modo, pertanto, anche la protezione contro il corto circuito risulta
assicurata.
Per ciò che riguarda il circuito in corrente alternata, la protezione contro il corto circuito è
assicurata dal dispositivo limitatore contenuto all’interno dell’inverter.
L’interruttore magnetotermico posto a valle dell’inverter agisce da rincalzo all’azione del
dispositivo di protezione interno all’inverter stesso.
5.4 Cadute di tensione
Facendo riferimento alle tabelle CEI-Unel 35364, 35747 per i cavi in rame, si ottengono sui
circuiti di potenza le cadute di tensione riportate nella tabella 5.
Tabella 5. Cadute di tensione nelle linee elettriche di potenza
12
Partenza
Arrivo
Stringa A
Lung.
Sez.
2
Vnom
Inom
Cos φ
Delta U
Delta V
Delta V
(mV/Am)
(V)
(%)
(m)
mm
(V)
(A)
Quadro c.c.
60
6
623,7
8,15
1
7,61
3.72
0,60
Stringa B
Quadro c.c.
60
6
623,7
8,15
1
7,61
3.72
0,60
Stringa C
Quadro c.c.
55
6
623,7
8,15
1
7,61
3.41
0,54
Stringa D
Quadro c.c.
55
6
623,7
8,15
1
7,61
3.41
0,54
Stringa E
Quadro c.c.
50
6
623,7
8,15
1
7,61
3.10
0,49
Stringa F
Quadro c.c.
50
6
623,7
8,15
1
7,61
3.10
0,49
Stringa G
Quadro c.c.
30
6
623,7
8,15
1
7,61
1.86
0,32
Stringa H
Quadro c.c.
30
6
623,7
8,15
1
7,61
1.86
0,32
Quadro c.c.
Inverter
7
6
623,7
8,15
1
7,61
0,43
0,060
Inverter1
Quadro c.a.
5
10
230
16
1
2,44
0.20
0.05
Inverter2
Quadro c.a.
5
10
230
16
1
2,44
0.20
0.05
Inverter3
Quadro c.a.
5
10
230
16
1
2,44
0.20
0.05
Inverter4
Quadro c.a.
5
10
230
160
1
2,44
0.20
0.05
100
35
400
80
1
1,11
8,88
2,22
Quadro c.a.
Punto conness
Come si vede dalla tabella, anche nei casi più sfavorevoli le cadute di tensione si mantengono
entro i valori dell’ 2,5 % della sezione c.c. , al quale va aggiunto 7,5% complessivo alla sezione
c.a. a questi valori vanno aggiunte le cadute di tensione nelle connessioni e nel quadro c.a.
comunque stimabile al di sotto dello 0,5%.
5.5 Stipamento dei cavi in tubo
I cavi unipolari di collegamento tra i moduli fotovoltaici non necessitano di protezione.
Tratto A : i cavi unipolari di collegamento dei moduli all’inverter con posa in tubo rigido;
Tratto B : dai convertitori con posa in canalina al quadro d’interfaccia rete ;
Tratto C : dal quadro d’interfaccia rete al punto di connessione.
Con riferimento allo schema topografico generale riportato nelle tavole allegate, nei trattidescritti i
fasci di cavi risultano avere la seguente sezione complessiva:
Tratto A: 6mmq x 8 = 48,00 mm2
Tratto B : 10 mmq x 4 = 40 mm2
Tratto C : 35mmq x 4 = 140 mm2
13
La norme CEI 64-8 raccomandano di prevedere la sfilabilità dei cavi; a tal fine, il diametro interno
D del tubo protettivo deve essere 1,3 volte il diametro del cerchio circoscritto al fascio di cavi.
La tabella 6 riporta lo stiramento previsto per i cavidotti utilizzati. La percentuale delle sezioni dei
cavidotti occupati dai cavi, è dunque inferiore al 50% come prescritto dalle norme CEI 64-8.
Tabella 6. Stipamento dei cavidotti previsti
Tratto di
Diametro/sez.
Sezione utile
Totale sezione
Sezione occupata
cavidotto
interna (mm)
(mm2)
cavi
(%)
A
50
1385
307,7
22
B
30
692,4
153,9
22
C
50
1709,7
379,9
22
CAVIDOTTO MONTANTE STRINGHE
DETERMINAZIONE DEL DIAMETRO INTERNO DEL TUBO PROTETTIVO
NUMERO DI CONDUTTORI =
8
DIAMETRO ESTERNO
=
7
SEZIONE ESTERNA
=
6
SC =
307,7 mmq
Sezione occupata dai cavi
La sezione del tubo protettivo deve essere 4,5 volte la sezione occupata dai tre cavi
ST =
1384,7
Sezione tubo protettivo
Il diametro interno del tubo risulta
D=
42,0
50 d. commerciale
Sezione utile
SU =
tratto cav.
A
1384,7
diam. Int.
50
sez. utile
totale sez.
sez. occ.%
1385
307,7
22,22
14
CAVIDOTTO MONTANTE INVERTER
DETERMINAZIONE DEL DIAMETRO INTERNO DEL TUBO PROTETTIVO
NUMERO DI CONDUTTORI =
4
DIAMETRO ESTERNO
=
7
SEZIONE ESTERNA
=
10
SC =
153,9 mmq
Sezione occupata dai cavi
La sezione del tubo protettivo deve essere 4,5 volte la sezione occupata dai tre cavi
ST =
692,4
Sezione tubo protettivo
Il diametro interno del tubo risulta
D=
29,7
30 d. commerciale
Sezione utile
SU =
tratto cav.
692,4
diam. Int.
30
A
sez. utile
totale sez.
sez. occ.%
692,4
153,9
22,22
CAVIDOTTO MONTANTE PUNTO CONNESSIONE
DETERMINAZIONE DEL DIAMETRO INTERNO DEL TUBO PROTETTIVO
NUMERO DI CONDUTTORI =
4
DIAMETRO ESTERNO
=
11
SEZIONE ESTERNA
=
35
SC =
379,9 mmq
Sezione occupata dai cavi
La sezione del tubo protettivo deve essere 4,5 volte la sezione occupata dai tre cavi
ST =
1709,7
Sezione tubo protettivo
Il diametro interno del tubo risulta
D=
46,7
50 d. commerciale
Sezione utile
SU =
1709,7
tratto cav.
A
diam. Int.
50
sez. utile
1709,7
totale sez.
sez. occ.%
379,9
22,22
15
5.6 Misure di protezione contro i contatti diretti
Ogni parte elettrica dell’impianto, sia in corrente alternata che in corrente continua, è da
considerarsi in bassa tensione. La protezione contro i contatti diretti è assicurata dall’utilizzo dei
seguenti accorgimenti:
-
utilizzo di componenti dotati di marchio CE ( direttiva CEE 73/23 );
-
utilizzo di componenti aventi un idoneo grado di protezione alla protezione di solidi e
liquidi;
-
collegamenti effettuati utilizzando cavo rivestito con guaina esterna protettiva, idoneo per
la tensione nominale utilizzata e alloggiato in condotto portacavi (canale o tubo a secondo
del tratto) idoneo allo scopo. Alcuni brevi tratti di collegamento tra i moduli fv non
risultano alloggiati in tubi o canali. Questi collegamenti, tuttavia , essendo protetti dai
moduli stessi non sono soggetti a sollecitazioni meccaniche di alcun tipo, ne risultano
ubicati in luoghi ove sussistono danneggiamenti.
5.7 Misure di protezione contro i contatti indiretti
5.7.1
Sistema in corrente alternata (TN-S)
L’inverter e quanto contenuto nel quadro elettrico c.a. sono collegati all’impianto elettrico
dell’edifico e pertanto fanno parte del sistema elettrico TN-S di quest’ultimo.
La protezione contro i contatti indiretti è, in questo caso , assicurata dal seguente accorgimento:
-
collegamento a conduttore di protezione PE di tutte le masse , ad eccezione degli involucri
metallici delle apparecchiature di classe 2;
-
verifica, da eseguire in corso d’opera o in fase di collaudo , che i dispositivi di protezione
inseriti nel quadro di distribuzione di b.t. intervengano in caso di primo guasto verso terra
con un ritardo massimo di 0,4 sec, oppure che intervengano entro in 5 sec ma la tensione
sulle masse in tale periodo non superi i 50 V.
5.7.2
Sistema in corrente continua (IT)
La presenza del convertitore tra sezione c.c. e sezione c.a. nell’inverter consente di classificare
come IT il sistema in corrente continua costituita dalle serie di moduli fv e dall’inverter e dai loro
collegamento. La protezione nei confronti dei contatti indiretti è in questo caso assicurata dalle
seguenti caratteristiche dei componenti e del circuito:
-
protezione differenziale Idn < 300 mA
-
collegamento a conduttore PE delle carcasse metalliche.
16
L’elevato numero di moduli fv , posizionati a terra, suggerisce misure di protezione aggiuntive
rispetto a quanto prescritto dalle norme CEI 64-8 le quali consistono nel collegamento
equipotenziale di ogni struttura di fissaggio facente capo ad una stringa di moduli fv. Il progetto
prevede pertanto di collegare con un conduttore equipotenziale da 16 mm2 un punto metallico di
ogni struttura di fissaggio e, a tale proposito , in fase di montaggio dovrà essere verificato che tra i
moduli fv e le strutture metalliche non vi siano interposte parti sonanti costituite da anelli di
plastica o gomma parti ossidate o altro. Questo per far si che, dati
i numerosi punti di
collegamento, si possa supporre con certezza la continuità elettrica per struttura.
In fase di collaudo la continuità elettrica dovrà comunque essere verificata con uno
strumento opportuno. I circuiti equipotenziali così ottenuti faranno capo, ognuno, ad un morsetto
nella cassetta di terra contenente anche gli scaricatori di sovratensione.
5.8 Misure di protezione sul collegamento alla rete elettrica
La protezione del sistema di generazione fotovoltaica nei confronti sia delle rete autoproduttore
che nella rete di distribuzione pubblica è realizzata in conformità a quanto previsto dalla norma
CEI 11-20, con riferimento anche a quanto contenuto nei documenti di unificazione enel DK5950 ,
DV 1604 e DV 604. L’impianto pertanto risulta equipaggiato con un sistema di protezione che si
articola su due livelli:
-
dispositivo del generatore;
-
dispositivo di interfaccia;
-
dispositivo generale.
5.8.1
Dispositivo del generatore
L’inverter è internamente protetto contro il cortocircuito ed il sovraccarico il riconoscimento della
presenza di guasti interni provoca il distacco dell’inverter dalla rete elettrica l’interruttore
magnetotermico presente sull’uscita dell’inverter agisce come rincalzo a tale funzione.
5.8.2
Dispositivo di interfaccia
Il dispositivo di interfaccia deve provocare il distacco dell’intero sistema di generazione in caso di
guasto sulla rete elettrica. Il riconoscimento di eventuali anomalie sulla rete avviene considerando
come anormali le condizioni di funzionamento che furiescono da una determinata finestra di
tensione e frequenza così caratterizzata:
-
minima tensione :
0,8 Vn
-
massima tensione : 1,2 Vn
-
minima frequenza : 49,7 Hz
17
-
massima frequenza : 50,3 Hz
La protezione offerta dal dispositivo di interfaccia impedisce, tra l’altro, che l’inverter continui a
funzionare , con particolare configurazione di carico, anche nel caso di Black-Out esterno. Questo
fenomeno detto funzionamento in isola deve essere assolutamente evitato soprattutto perché può
tradursi in condizioni di pericolo per il personale addetto alla ricerca e alla riparazione dei guasti.
5.8.3
Dispositivo generale
Il dispositivo generale ha la funzione di salvaguardare il funzionamento della rete nei confronti di
guasti nel sistema di generazione elettrica. Per i piccoli impianti è sufficiente la protezione contro
il corto circuito e il sovraccarico. Poiché l’impianto elettrico dell’edificio non risulta essere , nel
suo complesso, un impianto specificatamente dedicato all’autoproduzione ma , anzi , è ragionevole
supporre che la produzione da fonte fotovoltaica possa fruire solo occasionalmente verso la rete
pubblica, risulta accettabile che il dispositivo generale sia posizionato immediatamente a monte del
montante fotovoltaico e costituito da un interruttore posto nel quadro di distribuzione al quale il
montante fv fa capo.
5.9 Effetti delle scariche atmosferiche
5.9.1
Fulminazione diretta
L’impianto FV non influisce sulla forma o volumetria e pertanto non aumenta la probabilità di
fulminazione diretta sulla struttura.
5.9.2
Fulminazione indiretta
L’abbattersi di scariche atmosferiche in prossimità dell’impianto può provocare il concatenamento
del flusso magnetico associato alla corrente di fulminazione con i circuiti dell’impianto FV , così
da provocare sovratensioni in grado di mettere fuori uso i componenti tra cui, in particolare, gli
inverter. I morsetti degli inverter risultano protette internamente con varistori a pastiglia. Tuttavia,
la notevole estensione dei collegamenti ha suggerito, in fase di progetto, di rinforzare tale
protezione con l’inserzione di dispositivi SPD a varistore sulla sezione c.c. e c.a. dell’impianto in
prossimità del generatore FV.
18
6. Dettagli di installazione
Il posizionamento delle apparecchiature e componenti è riportato nelle tavole allegate.
6.1 Posa moduli fotovoltaici
I moduli fotovoltaici sono posizionati e fissati sul tetto mediante delle strutture in ferro. Il sistema
di fissaggio per moduli su superfici piane e completo di puntello triangolare regolabile a 30°, 35°,
40°, profilo trasversale, angolare di giunzione, morsetto medio, morsetto terminale, calotta
terminale, viti e bulloneria.
6.2 Posa inverter
L’inverter e fissato sotto i relativi moduli del sottocampo corrispondente ed posizionato tra due
zavorre con staffe elettrosaldate in acciaio zincato. I cavi provenienti dal generatore FV devono
essere connessi agli inverter per mezzo di connettori stagni “Multicontact”
6.3 Posa quadro c.a.
Il quadro c.a. o interfaccia rete, sarà
fissato a parete
e installato all’esterno in prossimità
dell’ingresso del campo fotovoltaico, accanto al Contatore dei servizzi.
6.4 Collegamenti elettrici e cavidotti
I collegamenti tra i moduli FV in serie dovranno essere effettuati collegando fra loro in serie 8
moduli per stringa , già forniti preintestati alle scatole di giunzione dei moduli con spezzoni di
cavo e connettori Multicontact. I cavi dovranno essere stesi fino a dove possibile all’interno degli
appositi canali ricavati nei profili delle strutture di fissaggio. Una volta raccolti in un punto prima
della discesa dal tetto verso l’inverter, i conduttori unipolari saranno a posa in tubo corrugato entro
canalina e l’intestazione al convertitore avverrà sempre attraverso connettori Multicontact.
Per il collegamento equipotenziale delle strutture di fissaggio , si dovranno collegare tutti i traversi
insieme tramite uno spezzone di cavo fissato con capocorda ad occhiello e bullone in acciaio inox.
I fori devono essere fatti in opera. La serie delle strutture deve essere collegata al pozzetto di terra.
Il cablaggio elettrico avverrà per mezzo di cavi con conduttori isolati in rame con le seguenti
prescrizioni:
Sezione delle anime in rame in ragione di 1,5mm x 1 A
Tipo FG7 se in esterno o in cavidotti su percorsi interrati
tipo N07V-K se all’interno di cavidotti di edifici
19
Inoltre i cavi saranno a norma CEI 20-13, CEI20-22 II e CEI 20-37 I, marchiatura I.M.Q.,
colorazione delle anime secondo norme UNEL, grado d'isolamento di 4 kV.
Per non compromettere la sicurezza di chi opera sull’impianto durante la verifica o
l’adeguamento o la manutenzione, i conduttori avranno la seguente colorazione:
Conduttori di protezione:
giallo-verde (obbligatorio)
Conduttore di neutro:
blu chiaro (obbligatorio)
Conduttore di fase:
nero
Conduttore per circuiti in C.C.:
chiaramente siglato con indicazione del positivo con
“+” e del negativo con “–“
Come è possibile notare dalle prescrizioni sopra esposte, le sezioni dei conduttori degli impianti
fotovoltaici sono sicuramente sovradimensionate per le correnti e le limitate distanze in gioco.
Con tali sezioni la caduta di potenziale viene contenuta entro il 2% del valore misurato da qualsiasi
modulo posato al gruppo di conversione.
7. Specifiche tecniche dei componenti principali
7.1 Generatore fotovoltaico
Il generatore fotovoltaico si comporrà di moduli del tipo “MONOCRISTALLINO 240Wp” con
una vita utile stimata di oltre 20 anni senza degrado significativo delle prestazioni.
Le altre caratteristiche del generatore fotovoltaico sono:
Numero moduli:
166
Potenza nominale
240 Wp
Celle:
Silicio monocristallino alta efficienza n.60
Tensione circuito aperto VOC
36,70 V
Corrente di corto circuito ISC
8,54 A
Tensione VMP
29,70 V
Corrente IMP
7,15 A
Grado di efficienza:
14,3 %
Dimensioni:
990 mm x 1650 mm x 50mm
20
La potenza complessiva da raggiungere sarà di 166 x 240 Wp = 39840 Wp. Pertanto il campo
fotovoltaico sarà così configurato:
Numero di stringhe
A
B
C
D
E
F
Numero di moduli per
stringa
Tensione VMP a 25°C
21
21
21
21
21
21
623,7 V
623,7 V
623,7 V
623,7 V
623,7 V
623,7 V
Corrente IMP a 25°C
8,15 A
8,15 A
8,15 A
8,15 A
8,15 A
8,15 A
Superficie
complessiva moduli
34,30 m2
34,30 m2
Numero di stringhe
G
H
Numero di moduli per
stringa
Tensione VMP a 25°C
21
21
623,7 V
623,7 V
Corrente IMP a 25°C
8,15 A
8,15 A
Superficie
complessiva moduli
34,30 m2
34,30 m2
34,30 m2 34,30 m2 34,30 m2 34,30m2
7.2 Strutture di sostegno dei moduli
La struttura di sostegno realizzata con profilati di acciaio inox verrà ancorata alla struttura in c.a.
della copertura.
Il piano dei moduli è inclinato rispetto all’orizzontale di circa 8° (tilt) e ha un orientamento
azimutale a 20° rispetto al sud. I moduli verranno montati su dei supporti in acciaio zincato
aderenti al piano di campagna, avranno tutti la medesima esposizione. Gli ancoraggi della struttura
dovranno resistere a raffiche di vento fino alla velocità di 120 km/h. La scelta della tipologia della
struttura di sostegno è stata effettuata in funzione dell’ubicazione dei moduli che sarà in
Installazione su terreno (24° circa).
7.3 Gruppo di conversione
Il gruppo di conversione è composto da due convertitori statici (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
21
Le caratteristiche principali del gruppo di conversione sono:
Inverter a commutazione forzata con tecnica PWM (pulse-width-modulation), senza clock
e/o riferimenti interni di tensione o di corrente, assimilabile a "sistema non idoneo a
sostenere la tensione e frequenza nel campo normale", in conformità a quanto prescritto per
i sistemi di produzione dalla norma CEI 11-20 e dotato di funzione MPPT (inseguimento
della massima potenza)
Ingresso lato cc da generatore fotovoltaico gestibile con poli non connessi a terra, ovvero
con sistema IT.
Rispondenza alle norme generali su EMC e limitazione delle emissioni RF: conformità
norme CEI 110-1, CEI 110-6, CEI 110-8.
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 11-20 ed
a quelle specificate dal distributore elettrico locale. Reset automatico delle protezioni per
predisposizione ad avviamento automatico.
Conformità marchio CE.
Grado di protezione adeguato all'ubicazione in prossimità del campo fotovoltaico (IP65).
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 massima ≥ 90 % al 70% della potenza nominale.
Il gruppo di conversione sarà composto da n° 4 inverter tipo “Magnetek Aurora PVI-10000W
Outoor” trifase.
Le caratteristiche tecniche degli inverter scelti sono le seguenti:
Ingresso max:
10500 Wp
Tensioni in ingresso consentite:
220 – 470V
Corrente massima in ingresso:
48 A
Cos φ
1
Stringhe parallelabili
Fino a 2 per canale
Efficienza:
> 95 %
Peso:
26 kg
47 Hz < f < 53 Hz
Protezione d’interfaccia
Protezione elettriche
0,8 Vn < V < 1,2 Vn
-
Corto circuito lato c.a.
22
-
Varistori per sovratensioni lato c.c.
-
Protezione differenziale Idn < 30 mA lato c.a. e c.c.
Guasto interno
-
Disconnessione automatica dalla rete elettrica
Sovratemperatura interna
-
Limitazione automatica della potenza lato c.a.
-
Perdita di isolamento verso terra lato corrente
Segnalazione
Certificazioni e Garanzie
continua.
-
Funzionamento in parallelo alla rete.
-
Guasto interno a dispositivo
-
Garanzia 2 anni
-
L’inverter è dotato di marcatura CE e di protezione
d’interfaccia certificata da organismo accreditato.
7.4 Quadro di interfaccia rete (o c.a.).
Il quadro elettrico dovrà essere certificato e marchiato dal costruttore come AS o ANS secondo le
norme CEI 17-11 e CEI 23-51 dove applicabile e sull’involucro esterno dovrà essere posto il
marchio CE.
Interruttori , morsetti e scaricatori sono montati su guida DIN da 35 mm ad eccezione del contatore
di energia che deve essere anche visibile dall’esterno. Per le caratteristiche tecniche del quadro
vedere le specifiche tecniche allegate ( quadro elettrico di interfaccia rete)
8. Impianto di messa a terra
8.1 Generalità
Il sito sarà dotato di un impianto di terra che permette di ottenere le sotto elencate finalità:
•
Protezione delle persone dagli effetti della folgorazione dovuti a contatti indiretti sulle masse.
•
Protezione delle persone dagli effetti della folgorazione dovuti a contatti indiretti sulle masse
estranee.
•
Dispersione delle correnti dovute a fulminazioni dirette delle strutture (vedi specifiche tecniche
allegate).
•
Dispersione delle correnti indotte da sovratensioni di origine atmosferica (vedi specifiche
tecniche allegate).
Per realizzare quanto sopra, l’impianto di terra sarà collegato alle sottoelencate strutture o
componenti:
23
•
Masse degli impianti e masse metalliche estranee.
•
Carpenteria metalliche ed apparati outdoor.
•
Scaricatori di sovratensione.
Il dispersore sarà di tipo verticale. Il conduttore di terra (PE) sarà costituito da un cavo in rame
isolato infilato entro tubo di PVC pesante e collegherà l'estremità del dispersore al collettore
principale di terra. Il collettore principale di terra costituirà il punto di giunzione fra il dispersore
ed i conduttori di protezione ed equipotenziali. Sarà costituito da una piastra metallica in rame
stagnato con morsetti, viti e bulloni per fissare i capicorda dei conduttori. Dal collettore principale
saranno derivati diversi collettori secondari. Da ogni piastra collettrice di terra verranno derivati i
conduttori di collegamento agli scaricatori di sovratensione, equipotenziali supplementari, di
protezione per la messa a terra dei quadri elettrici e delle masse metalliche del sito.
8.2 Dispersore
E’ la parte dell’impianto di terra che ha lo scopo di costituire un intimo contatto con il terreno
facilitando la dispersione delle cariche elettriche, e sarà di tipo intenzionale e costituito da n.1
dispersore verticale. Il sistema di dispersori verticali è costituito da un picchetto a croce di
dimensioni 4x4 cm e spessore 5 mm (raggio equivalente circa 2 cm). La lunghezza del picchetto,
realizzato in acciaio zincato a caldo, sarà di 1,50 m e consentirà una lunghezza d’infissione pari a
1,40 m. La testa del picchetto sarà alloggiata all’interno del pozzetto prefabbricato in cemento o di
PVC, delle dimensioni di circa 20x20x20 cmq, per consentire un’adeguata manutenzione e verifica
periodica. Le giunzioni tra le varie parti di un dispersore e tra un dispersore ed il conduttore di
terra, dovranno essere sufficientemente robuste per sopportare gli sforzi meccanici dovuti ad
eventuali assestamenti del terreno e saranno protette contro le corrosioni a mezzo ingrassatura o
verniciatura; esse saranno eseguite con appositi robusti morsetti in ottone aventi superficie di
contatto di almeno 200 mm2 stretti a mezzo di uno o più bulloni, anch’essi in ottone, di diametro
non inferiore a 10 mm. La resistenza di terra dovrà risultare inferiore a 10 Ω.
Viene di seguito riportato il calcolo della resistenza di terra del sistema.
Le formule che seguono utilizzano la resistività del terreno che può essere desunta dalla seguente
tabella:
Tipo di terreno
Marino
Argilloso
Vegetale
Alluvionale e ghiaioso
Roccioso
Fino a 10
3
30
100
500
1000
Umidità (acqua) %
10 ÷ 20
20 ÷ 30
1,5
0,6
15
6
50
20
250
100
500
200
Oltre
0,3
3
10
75
100
24
Si considera un terreno Vegetale e ghiaioso con umidità superiore al 30 % e si stima quindi un
valore di resistività pari a ρ = 6 Ωm.
1) Resistenza dispersore verticale (singolo picchetto):
6 Ωm
Resistività del terreno
ρ=
Lunghezza d'infissioone
L=
1,5 m
Raggio effettivo o equivalente r=
0,02 m
Lunghezza percorso oriz
L1=
98 m
Diametro equivalente corda
d=
8,1 mm
Profondità posa (minima)
h=
0,5 m
Rν =
ρ/ 2πL*(ln 4L/2r )
Rν =
4,07 Ω
2) Resistenza dispersore orizzontale:
Ro =
ρ/ 4πL*ln (5L/radq(dh))
Ro =
0,03 Ω
3) Resistenza totale
R
Rt =
R
Rt =
0
Rv
1
Rv
+
1
0
4,072
Ω
E’ verifica quindi la condizione Rt ≤ 10 Ω
8.3 Conduttore di terra
Il conduttore di terra e costituito da una corda nuda di rame di sezione 35 mm2 disposta ad anello
dove ai vertici è connessa a dei paletti di terra. Le strutture, l’inverter e gli scaricatori, sono
connessi al conduttore di terra tramite dei cavi unipolari in rame, isolati, dal colore distintivo
giallo/verde che collegheranno l’estremità del dispersore ai relativi collettori di terra (struttura).
Sarà realizzato con cavo N07V-K G/V 6 mm2 10 mm2, passante all’interno di una tubazione
rigida in PVC da 22 mm. La sezione del conduttore di terra non dovrà essere inferiore a quella del
conduttore di protezione dell’impianto avente sezione maggiore, ed in ogni caso con sezione
minima appresso indicata.
25
8.4 Collettore principale di terra
E’ rappresentato da quell’elemento dell’impianto di terra nel quale confluiscono tutti i conduttori
di equipotenzialità e di protezione. Sarà situato in prossimità della corda nuda di rame. Al
collettore virtuale(struttura dislocazione apparecchiature) saranno collegati:
•
Cavo N07V-K G/V 1x6 mm2 posto in opera all’interno di tubo in PVC pesante e costituente il
conduttore di terra proveniente dalla struttura di fissaggio dei pannelli;
•
Cavo N07V-K 1x10 mm2 posto in opera all’interno del corrugato per collegamento al nodo
principale del quadro interfaccia rete;
•
Cavo N07V-K 1x10 mm2 posto in opera all’interno del corrugato per collegamento al nodo
principale del quadro parallelo;
•
Cavo N07V-K 1x10 mm2 posto in opera all’interno del corrugato per collegamento dalla
barra equipotenziale al involucro inverter;
•
Cavo N07V-K G/V 1x16 mm2 posto in opera all’interno del corrugato per collegamento dalla
barra equipotenziale al paletto di terra.
8.5 Conduttori di protezione
Come conduttori di protezione, nell’area dell’impianto, saranno utilizzati cavi tipo N07V-K G/V. I
conduttori di protezione non devono avere elementi di interruzione, devono essere protetti da
danneggiamenti meccanici e chimici, devono essere accessibili nelle connessioni. La sezione
minima sarà determinata secondo quanto segue (Art. 534.1.2 norma CEI 64-8/5 metodo 2):
• Sp = S
• 16 mm2
• Sp = S / 2
S ≤ 16 mm2
16 < S ≤ 35 mm2
S > 35 ≤ 16 mm2
Dove:
Sp
sezione conduttore di protezione;
S
sezione conduttore di fase;
Quanto sopra vale anche per i collegamenti equipotenziali supplementari.
9. Impianto di protezione dalle scariche atmosferiche
9.1 Metodologia adottata
Scopo della seguente verifica è quello di accertare, ai fini della sicurezza e nel rispetto delle norme
CEI 81-1, che il volume da proteggere preposto ad ospitare il campo fv, abbia o meno bisogno
dell’impianto di protezione contro le scariche atmosferiche. Tale calcolo è stato condotto secondo
la norma CEI 81-1, del novembre 1995, terza edizione, “Protezione di strutture contro i fulmini”. Il
metodo di calcolo seguito è quello indicato nella suddetta norma nell’appendice G e cioè
26
“Procedura semplificata per la scelta delle misure di protezione”. Tale metodo è stato utilizzato
perché , per facilitare la scelta delle eventuali misure di protezione da adottare, la norma (CEI 811) ha individuato una serie di tipi di strutture più comuni che non presentano rischi particolari, con
caratteristiche prefissate, per le quali è possibile valutare se e quale LPS (Lightning Protection
System) installare con una procedura semplificata, senza ricorrere alla valutazione del rischio, in
genere operazione complessa e laboriosa. Infatti, il metodo semplificato permette una più rapida
scelta dell’eventuale livello di protezione dell’LPS necessario per proteggere la struttura, tramite il
semplice confronto tra la fulminazione diretta della struttura (Nd) e la fulminazione tollerabile (Na)
imposta dalla norma e, nel caso di struttura autoprotetta dalla fulminazione diretta, con il confronto
tra la fulminazione indiretta delle linee elettriche esterne (Nt L) e la fulminazione tollerabile (Nl o
N’l). Per il calcolo della frequenza di fulminazione diretta Nd si applicano le procedure indicate
nella norma CEI 81-1 all’art. G.3.1. Il valore di Nd ottenuto (valutato tenendo conto delle
dimensioni della struttura senza le parti metalliche poste sul tetto, dell’area di raccolta, delle
strutture circostanti tramite il coefficiente ambientale C e del numero di fulmini all’anno per
chilometro quadrato Nt ricavato dalla norma CEI 81-3) deve essere confrontato con i valori della
fulminazione diretta tollerabile Na, definiti dalla norma per ogni struttura tipica (A/B/C/D) in
funzione dei tre livelli di rischio d’incendio che caratterizzano le strutture ordinarie. I valori di Na
per i vari tipi di struttura sono riportati nella tabella seguente e sono riferiti alla perdita di vite
umane, che è il tipo di danno prevalente in questo tipo di strutture.
TIPO DI
STRUTTURA
A
B
C
D
FREQ. DI FULMINAZIONE TOLLERABILE Na
(FULMINI/ANNO)
RISCHIO DI INCENDIO
RIDOTTO
ORDINARIO
ELEVATO
5 ⋅ 10
5 ⋅ 10-1
1
5
5 ⋅ 10
5 ⋅ 10-2
10-1
5 ⋅ 10-1
5 ⋅ 10-4
5 ⋅ 10-3
10-2
5 ⋅ 10-2
-2
-3
(fonte: norma CEI 81-1 tab. G.2 dell’art. G.3.2)
Nel caso risulti:
Nd > Na
sarà necessario installare un LPS (esterno ed interno) di efficienza:
E > Ec = 1 - Na / Nd
adottando i livelli di protezione indicati dalla norma.
La presenza di eventuali parti metalliche (escluse inizialmente dal calcolo) può essere tenuta in
considerazione includendo tali parti nel valore dell’altezza della struttura e ripetendo la procedura:
il contributo di tali parti metalliche può modificare il calcolo iniziale secondo le indicazioni fornite
dalla norma CEI 81-1 all’art. G.3.4.
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Nel caso, invece, risulti:
Nd ≤ Na
sarà necessario calcolare la frequenza di fulminazione indiretta sulle linee entranti nella struttura,
applicando le procedure indicate nella norma all’art. G.4.1. Il valore di Nt L ottenuto (valutato
tenendo conto del tipo e della lunghezza delle linee esterne, del numero di fulmini all’anno per
kilometro quadrato Nt e della presenza di impianti essenziali nella struttura) deve essere
confrontato con i valori della fulminazione indiretta tollerabile, definiti dalla norma per ogni
struttura tipica in funzione della presenza (Nl) o meno (N’l) di impianti interni essenziali.
Nel caso risulti:
Nt L > Nl o N’l
sarà necessario proteggere la struttura dalle sovratensioni entranti, installando idonei limitatori di
sovratensione SPD (Surge Protective Device).
9.2 Tipologia e caratteristiche della struttura
In base alle caratteristiche dei materiali impiegati ed alle caratteristiche dei materiali contenuti, la
struttura può considerarsi del tipo B con rischio d’incendio ordinario a cui corrisponde, secondo la
tabella G.2 dell’art. G.3.2, la frequenza di fulminazione tollerabile Na pari a:
Na = 0,05 fulmini/anno
9.3 Frequenza di fulminazione diretta della struttura (Nd)
La frequenza media Nd di fulmini che colpiscono direttamente la struttura può essere valutata con
la seguente formula:
Nd = Nt * Ad * 10-6 = Nt * C * A * 10-6
•
Nt è la densità annuale di fulmini (fulmini/kmq anno) al suolo relativo alla zona ove è situata la
struttura, i valori di Nt sono riportati nella norma CEI 81-3.
•
Ad è l’area di raccolta della struttura (in m2).
•
A è l’area di raccolta della struttura isolata (in m2), è calcolabile con la formula:
A = L * W + 6H * (L + W) + 9π * H2 [m2]
dove:
•
L [m] è la lunghezza.
•
W [m] è la larghezza.
•
H [m] è l’altezza.
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•
C è il coefficiente ambientale che può essere determinato dalla Tab. G.1 della norma CEI 81-1.
C = 0,25 (struttura situata in un’area più alte).
Il numero Nt di fulmini a terra per anno e per chilometro quadrato nel territorio del comune di
SCIACCA risulta uguale a:
(CEI 81-3) Nt = 1,5 fulmini/Kmq anno
Sostituendo nelle precedenti formule i valori:
L=
100,00
m
W=
30,00
m
H=
13.30
m
A=
Nd=
3447,6962 m 2
0,001293
fulmini/anno
Essendo:
0,001293 < 0,05
⇒
Nd < Na
La struttura risulta autoprotetta e non necessita di LPS esterno.
9.4 Misure di protezione per le parti metalliche
I moduli installati possono aumentare la frequenza di fulminazione della struttura stessa: ciò può
comportare la necessità di adottare ulteriori misure di protezione o di adeguare le caratteristiche
dello LPS scelto. Per la definizione delle misure di protezione da adottare è necessario
determinare, con il metodo indicato in precedenza, la frequenza di fulminazione diretta N’d della
struttura in progetto.
9.5 Frequenza di fulminazione diretta della struttura (N’d)
A seguito dell’installazione del impianto fotovoltaico, la formula precedente per il calcolo si Nd si
modifica come segue:
N’d = Nt * C’ * A’ * 10-6
dove C’ ed A’ indicano il valore del coefficiente ambientale e dell’area di raccolta dell’edificio
dopo l’installazione dell’impianto.
C’ =0,25 (struttura situata in un’area con presenza di strutture più basse)
Sostituendo nelle precedenti formule i valori:
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L=
100
m
W=
30
m
H'=
14,66
m
A'=
2
20508,3149 m
N'd=
0,0077
Essendo:
fulmini/anno
0,0077 < 0,05
⇒
N'd < Na
L'installazione dell'impianto fotovoltaico ha aumentato la frequenza di
fulminazione diretta da Nd =
a N'd =
0,0077
0,00129
fulmini/anno.
fulmini/anno.
Poiché però N'd non supera il limite tollerabile Na, secondo la norma CEI 81-1, non è necessario
adottare specifiche misure per la protezione dell'immobile contro la fulminazione diretta. In base
alla legge 186/68 ed alla legge 37/08, che individuano nelle norme CEI la regola dell'arte, si può
ritenere assolto ogni obbligo giuridico, anche specifico, relativo alla protezione contro i pericoli
del fulmine connessi all'installazione del impianto fotovoltaico. Pur tuttavia, a maggior garanzia e
dell’ impianto, si procederà alla messa a terra della struttura di sostegno dei moduli collegandola
alla barra equipotenziale tramite cavo di colore Giallo/Verde di sezione conduttori CU pari a
6 mm2, alla messa a terra delle parti metalliche esterne, nonché alla realizzazione di un sistema di
dispersione in grado di garantire un valore della resistenza di terra inferiore a 10 Ω.
9.6 Frequenza di fulminazione indiretta (Nl)
La protezione va sempre prevista per linee aeree o in cavo interrato non schermato. Le linee in
cavo schermato interrato devono essere dotate di dispositivi di protezione se:
Nt * L > Nl (fulmini/Km anno)
Dove:
•
Nt è la densità annuale di fulmini al suolo (fulmini/Kmq anno).
•
L è la lunghezza della linea [Km] dalla struttura fino al primo nodo della rete o al più vicino
trasformatore di linea con un valore massimo di 1 Km.
•
Nl è il valore della fulminazione indiretta tollerabile (fulmini/Km anno) riportato in tab. G.3
della Norma CEI 81-1, per reti di distribuzione di fluidi, energia e segnali:
Nl = 1.5 fulmini/Km anno
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Risultando Nt * L ≥ 2,5 fulmini/Km anno è necessario, per proteggere i circuiti e le
apparecchiature dalle sovratensioni, prevedere degli scaricatori, posizionati a valle dell’interruttore
e strutturati in maniera da attuare due livelli di protezione come appresso indicato:
- Primo livello di protezione
Si dovranno installare, per la scarica di correnti da fulmine e la riduzione della loro forma
d’onda, scaricatori in classe B (detti scaricatori di correnti di fulmine).
- Secondo livello di protezione
Per limitare le sovratensioni in modo comune di valore minore alle tensioni di ingresso
degli scaricatori di classe B, nonché di modo differenziali, scaricatori di sovratensione in
classe C (secondo DIN VDE 6675).
I collegamenti degli scaricatori all’impianto di terra, secondo specifiche, si realizzeranno mediante
cavo unipolare N07V-K di colore giallo/verde della sezione di 10 mm2.
IL TECNICO
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