relazione specialistica fotovoltaico

INDICE
1.
Informazioni Generali ........................................................................................................................................... 3
Oggetto ........................................................................................................................................................... 3
Dati identificativi dell’opera .......................................................................................................................... 3
Consistenza della documentazione di progetto ......................................................................................... 3
Competenze per l’esecuzione del progetto ................................................................................................ 3
2.
Documentazione di progetto preliminare .......................................................................................................... 4
2.1
Elenco dei Documenti ................................................................................................................................... 4
2.1.1
Relazione Illustrativa ................................................................................................................................ 5
2.1.1.1
Descrizione del progetto ................................................................................................................ 5
2.1.1.2
Protezioni........................................................................................................................................ 10
2.1.1.3
Studio di Fattibilità – Criteri Progettuali - Valenza del Progetto ............................................. 14
2.1.1.4
Indicazioni per il cronoprogramma delle fasi attuative................................................................
2.1.2
Planimetria generale .............................................................................................................................. 40
2.1.3
Schema elettrico generale ..................................................................................................................... 41
2.1.4
Scheda tecnica impianto FV ex art. 7 c. 2 DM MAP 28 luglio 2005. ............................................... 43
1.1
1.2
1.3
1.4
1.
Informazioni Generali
1.1
Oggetto
La presente relazione ha per oggetto la definizione della documentazione di progetto
per interventi per il risparmio energetico per l’Istituto IPSCT L.Einaudi di Lamezia
Terme – Catanzaro.
La documentazione di progetto non comprende le modalità di installazione dei singoli
componenti legate alla specificità dei componenti stessi, per le quali si rinvia alle
istruzioni del costruttore o alla documentazione fornita dall’installatore.
La documentazione di progetto è definita per i seguenti livelli di progetto:
-
Esecutivo
Il tipo di intervento considerato è il seguente: Nuova installazione.
1.2
Dati identificativi dell’opera
Gli impianti considerati sono relativi alla seguente opera:
-
Sita in Comune di Lamezia Terme (CZ)
-
IPSCT L.EINAUDI LAMEZIA TERME
-
Soggetto responsabile: IPSCT L.EINAUDI LAMEZIA TERME
-
Proprietario: Provincia di CATANZARO
-
Impianto fotovoltaico per potenze fino a 20kWp
-
La destinazione d’uso è la seguente: Altre opere (Manufatto Civile) art. 1, comma
2 DPR 447/91.
1.3
Consistenza della documentazione di progetto
La documentazione di progetto rispetta le indicazioni della Guida CEI 0-2, Seconda
Edizione.
1.4
Competenze per l’esecuzione del progetto
In relazione alle caratteristiche dell’opera e dell’impianto, il progetto deve essere redatto ai sensi della
Legge 37/08 e del D.P.R. 447/91.
2.
Documentazione di progetto esecutivo
2.1
Elenco dei Documenti
a.
Relazione illustrativa
1.
2.
3.
4.
b.
c.
d.
Allegato
Allegato
Allegato
Allegato
1
2
3
4
(Scheda tecnica produttore moduli FV)
(Scheda tecnica produttore inverter)
(dimensionamento stringhe, inverter, cavi)
(Sistema di montaggio pannelli FV)
Planimetria generale
Schema elettrico generale
Scheda tecnica impianto FV ex art. 7, comma 2 DM MAP 28 luglio 2005
2.1.1
Relazione Illustrativa
I contenuti sono conformi alla guida CEI 0-2 seconda edizione.
2.1.1.1 Descrizione del progetto
L’IPSCT L.EINAUDI LAMEZIA TERME, nell’ambito delle azioni previste “Ambienti per
l’Apprendimento” 2007-2013 (“PON”) a titolarità del MIUR e del Programma Operativo
Interregionale “Energie rinnovabili e risparmio Energetico” 2007-2013 per cui il MATTM
svolge in ruolo di organismo intermedio - ha provveduto tra l’altro ad individuare i termini,
le modalità di partecipazione ed i criteri di selezione delle proposte relative agli interventi
finanziabili a valere sull’Asse II “Qualità degli Ambienti Scolastici”, Obiettivo Operativo C
“Incrementare la qualità delle infrastrutture scolastiche, l’ecosostenibilità e la sicurezza
degli edifici scolastici; potenziare le strutture per garantire la partecipazione delle persone
diversamente abili e quelle finalizzate alla qualità della vita degli studenti” del PON.
Questo progetto, ha per oggetto un impianto fotovoltaico da 20 kWp, connesso alla rete di
ENEL Distribuzione secondo le prescrizioni contenute nelle norme legislative e tecniche
applicabili.
L’impianto oggetto della presente specifica è installato nel Comune di LAMEZIA TERME
come riportato nel precedente paragrafo 1.2.
L’impianto sarà costruito scegliendo i migliori componenti disponibili al momento, e
riguarderà i seguenti punti:
•
Definizione e approntamento del lay-out planimetrico esecutivo e dei piani di
cablaggio fra i moduli fotovoltaici che costituiscono le sezioni di generazione.
•
Definizione e approntamento degli schemi circuitali e del lay-out dell’eventuale
sistema di acquisizione dati di impianto e del relativo quadro.
•
Definizione dei componenti e approntamento del piano di cablaggio del quadro di
protezione, misura, parallelo e consegna.
•
Definizione e approntamento dei piani di collegamento alla locale rete di terra.
Per ottenere la massima versatilità ed affidabilità dell’impianto, lo stesso è stato progettato
con criterio modulare.
Il sistema di generazione nella sua interezza sarà composto, previa verifica della
disponibilità sul mercato dei prodotti prescelti e descritti in seguito, da 114 moduli per una
potenza nominale di 19.950 Wp e da 6 inverter.
La descrizione dettagliata dei moduli utilizzati quale riferimento TIPOLOGICO è
contenuta nella scheda tecnica del produttore allegata (Allegato 1).
La descrizione dettagliata degli inverter utilizzati quale riferimento TIPOLOGICO è
contenuta nella scheda tecnica del produttore allegata (Allegato 2).
I moduli fotovoltaici saranno tenuti in posizione (inclinazione ed orientamento) a mezzo di
strutture in alluminio a loro volta zavorrate con blocchetti in cls, ovvero mediante
bullonatura opportuna sulla superficie di copertura da realizzare sui campi da bocce,
proporzionati in funzione della massima azione del vento e del massimo carico applicabile
sul tetto.
L'inclinazione dei moduli risultante sarà di ~ 30° rispetto al piano orizzontale.
I quadri di parallelo, controllo, trasformazione e consegna e i sistemi di conversione, con
grado di protezione IP65, saranno posizionati all’esterno della struttura.
L’impianto sarà dotato di protezioni di linea conformi alla normativa CEI 11-20 e collegato
alle reti di terra esistenti secondo la vigente normativa.
La struttura di supporto dei moduli fotovoltaici sarà composta di profili in alluminio
assemblati a mezzo di pezzi speciali anch’essi in alluminio e bulloneria in acciaio inox.
La struttura, meglio descritta nei particolari costruttivi forniti col progetto esecutivo, è
vincolata a terra per mezzo di blocchetti in cls, ovvero mediante bullonatura opportuna
sulla superficie di copertura.
Le linee elettriche di potenza in cc hanno origine dai moduli fotovoltaici presenti sulla
superficie di copertura dell’immobile oggetto dell’intervento.
I moduli vengono collegati in serie in modo da realizzare le stringhe che presentino delle
caratteristiche elettriche compatibili con il sistema di conversione.
Complessivamente si avranno 6 stringhe collegate a 6 inverter monofase (1 stringa per
ogni inverter) collegati in parallelo a due a due a formare le tre fasi del risultato
finale.
La disposizione delle stringhe in ogni campo fotovoltaico viene fatta in modo da facilitare i
collegamenti e le future ispezioni.
Infine, da ciascun gruppo di inverter collegati in parallelo si ottiene la tensione (230Vca) e
la frequenza (50 Hz) con cavo bipolare (fase e neutro) costituenti una delle tre fasi
(400Vca) del risultato finale. A valle degli inverter si effettua il collegamento a STELLA
mettendo in parallelo i 3 neutri ed ottenendo un cavo tetrapolare con le 3 fasi e il
neutro mediante opportuna morsettiera.
L’impianto di generazione sarà dotato di idonei apparecchi di connessione, protezione e
regolazione, che verranno concordati con il gestore di rete, rispondenti alle norme tecniche
ed antinfortunistiche, il soggetto responsabile si impegna, altresì, a mantenerli in perfetta
efficienza.
Le apparecchiature di misura dell’energia elettrica prodotta devono essere dotate di
dispositivi anti-frode, tali da consentirne l’apertura anche senza l’intervento del personale
del gestore di rete. In ogni caso non sono necessarie blindature.
Tutti i componenti delle apparecchiature di misura, inclusi i cablaggi e le morsettiere,
saranno dotati di sistemi meccanici di sigillatura (piombatura o similari) che garantiscano
da manomissioni o alterazione dei dati di misura, il soggetto responsabile si impegna,
altresì, a non alterare le caratteristiche di targa delle apparecchiature di misura e a non
modificare i dati di misura registrati dalle medesime.
Tutti i conduttori indistintamente, indipendentemente dalla tensione di esercizio ed alla
categoria del circuito di appartenenza, avranno una tensione di isolamento 0,6/1 kV.
Ad ogni loro estremità essi saranno contrassegnati mediante fascetta identificativa
numerata. I colori dei conduttori saranno quelli normalizzati UNI. La sezione dei cavi
utilizzati varia a secondo delle distanze relative tra le strutture con i moduli, le scatole di
giunzione, gli inverter ed il quadro di protezione, misura, parallelo e consegna.
In particolare saranno utilizzati ai fini della messa in opera dell’impianto, per tutti i circuiti
cavi del tipo FG7OR del tipo non propagante l’incendio e la fiamma.
Le sezioni dei conduttori da impiegare sono tali da non causare un caduta di tensione
superiore al 2%.
Ogni modulo è fissato alla struttura con 4 bulloni in acciaio inox. Tra la struttura ed il
telaio di alluminio dei moduli è interposta una rondella di acciaio inox.
Il quadro di protezione, misura, parallelo e consegna è collegato a terra mediante
conduttore equipotenziale in rame con guaina giallo-verde attestato alla rete di terra
esistente, esso è dotato di dispositivo di interfaccia con la rete, con contattore a riarmo
automatico, conforme alle specifiche ENEL Distribuzione DK5940 (per impianti connessi
in BT) DK5740 (per impianti connessi in MT).
La sezione del cavo di protezione è scelta rispettando la normativa CEI 64-8.
Il sistema di conversione cc/ca costituisce l’interfaccia tra il campo fotovoltaico e la rete in
corrente alternata.
Essa è costituita da 6 inverter (in esecuzione IP65) che sono posizionati all’esterno
dell’edificio.
Gli inverter, scelti e dimensionati per interfacciarsi ai moduli descritti in precedenza, hanno
le caratteristiche tecniche riportate nella scheda tecnica del produttore allegata (Allegato
2).
Per motivi di sicurezza, per il collegamento in parallelo alla rete, l’impianto deve essere
provvisto di protezioni particolari che ne impediscano il funzionamento in isola elettrica
(a meno di reti utente abilitate al funzionamento in isola). Gli inverter prescelti sono dotati
del dispositivo di blocco per tensione e frequenza fuori dai limiti, garantendo la
sconnessione dalla rete e lo spegnimento dell’impianto per valori di tensione e frequenza
di rete esterni al range prefissato. Il costruttore dell’inverter per il collegamento alla rete di
BT assicura che i propri dispositivi soddisfino tali requisiti di sicurezza e garantisce ciò con
una certificazione specifica. Il produttore del dispositivo di interfaccia con la rete di
distribuzione assicura che i propri dispositivi soddisfino le prescrizioni tecniche del Gestore
di rete.
La connessione alla rete di distribuzione potrà avvenire sia in BT che in MT secondo le
prescrizioni tecniche del Gestore di rete.
2.1.1.2 Protezioni
L’impianto sarà dotato delle protezioni seguenti:
Contro l’inversione di polarità all’ingresso dell’inverter e contro il ritorno di corrente su una
stringa in avaria:
Negli eventuali quadri di parallelo in cc è installato un diodo di blocco sulla polarità positiva
di ogni stringa.
Contro le sovratensioni:
Nel quadro di parallelo è prevista l’installazione di scaricatori di sovratensione del tipo con
varistori ad ossido di zinco (SPD – Surge Protective Device – a limitazione di tensione)
specifici per impianti fotovoltaici.
Contro il guasto a terra:
Il controllo dell’isolamento verso terra è realizzato dagli inverter che assicurano lo
spegnimento automatico e la segnalazione acustica quando l’isolamento tra terra e moduli
fotovoltaici è <10 kΩ
È prevista inoltre la realizzazione della connessione con il sistema di terra dell’edificio,
secondo norme CEI 64-8 (lato ca).
Quadro elettrico di protezione, misura e consegna
Da ciascun inverter, l’uscita in corrente alternata, è collegata al quadro elettrico ai
rispettivi ingressi.
Su ogni ingresso in alternata, prima del collegamento alla rete elettrica trifase, è presente
un interruttore magnetotermico che, oltre ad effettuare la protezione di massima corrente,
può essere utilizzato per effettuare il sezionamento di ciascun inverter lato rete ca.
In uscita dagli interruttori magnetotermici, viene effettuato il collegamento con il neutro (a
STELLA), mettendo in comune al neutro di linea, il conduttore “N” proveniente da ciascun
inverter.
Si dispone, quindi, di un neutro e di tre fasi, ciascuna corrispondente ad una fase in
uscita dagli inverter; le tre fasi ed il neutro sono collegate ad un contattore
tetrapolare a riarmo automatico.
La bobina del contattore è alimentata a 230Vca. L’alimentazione della bobina è realizzata
con neutro su neutro di linea e con la fase collegata ai contatti NO (normalmente aperti)
dei 3 relè comandati ognuno da una scheda di monitoraggio della rete.
Tale quadro deve comprendere, inoltre, l’analizzatore di rete per l’indicazione digitale delle
misure di V, A, kW, cos φ, kWh (contatore di energia elettrica prodotta ai sensi delle
Delibere 88/07, 89/07 e 90/07 dell’Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas AEEG), dotato di trasformatore amperometrico di misura.
Il monitoraggio della rete è effettuato su ogni fase in modo indipendente e l’intervento
delle protezioni di una singola scheda determina l’intervento del relè di uscita che, con
l’apertura del contatto, determina anche lo sgancio della bobina del contattore.
Quando i corretti parametri della rete elettrica sono ripristinati, con la stessa procedura
verrà nuovamente alimentata la bobina del contattore ed il sistema potrà riprendere
nuovamente la produzione di energia con conseguente immissione in rete.
Il tempo di intervento è quello proprio del relè senza alcun altro ritardo intenzionale
aggiunto.
Il settaggio dei valori viene effettuato direttamente in fabbrica e non è modificabile
dall’operatore.
Ogni scheda di monitoraggio è asservita ad un relè con uno scambio libero da tensione,
che viene utilizzato per gestire l’alimentazione della bobina del contattore. La bobina del
relè è pilotata dalla scheda di monitoraggio.
Le protezioni di interfaccia installate sono completamente indipendenti dagli inverter del
sistema. Ogni scheda di monitoraggio è dotata di isolamento galvanico per garantire
ulteriore sicurezza nella gestione del sistema.
2.1.1.3 Studio di Fattibilità – Criteri Progettuali - Valenza del Progetto
La realizzazione di un impianto fotovoltaico collegato alla rete elettrica di distribuzione, presso
un’utenza elettrica di fornitura, ha principalmente lo scopo di produrre energia elettrica dove viene
consumata (generazione distribuita) contribuendo così a diminuire l’assorbimento dalla rete dell’energia
necessaria ai fabbisogni elettrici. Il carattere dimostrativo dell’idea progettuale poggia le sue basi sulla
possibilità di rendere fruibile e immediatamente intuibile l’utilizzo diretto dell’energia localmente
prodotta dalla fonte solare: sulla copertura adiacente il ricovero di mezzi elettrici si produrrà l’energia
elettrica per caricarne le batterie.
In generale, l’applicazione della tecnologia fotovoltaica consente:
la produzione di energia elettrica localizzata e senza alcuna emissione di sostanze
inquinanti;
l’utilizzo diretto per favorire lo sviluppo della mobilità sostenibile con ZEV (Zero
Emission Vehicle);
il risparmio di combustibile fossile;
nessun inquinamento acustico;
soluzioni di progettazione del sistema compatibili con le esigenze di tutela
architettonica o ambientale (es. l’impatto visivo, l’integrazione architettonica nelle
costruzioni civili e industriali e nelle aree gioco per l’infanzia e per il tempo libero);
l’utilizzo di superfici marginali e poco utilizzabili per l’installazione dell’impianto (tetti,
solai, terrazzi, ecc.)
L’impianto è stato dimensionato per una produzione stimata che non superi l’80% dei
consumi elettrici storici.
Per una valutazione dell’energia annua producibile dall’impianto stesso, ci si è riferiti ai dati
radiometrici delle norme UNI 10349 e si è utilizzato il metodo di calcolo suggerito delle
norme UNI 8477, sebbene una chiara indicazione della producibilità dell’impianto,
installato nella provincia di Catanzaro, è deducibile dalla scheda n. 7 Allegato B alla
deliberazione n. 111/04 dell’Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas che individua
heq=1709.
Per completezza si riporta di seguito una valutazione della sostenibilità economica del
progetto, considerando l’erogazione del contributo in conto capitale previsto dal bando
pubblicato sul BUR Calabria Parte III n. 43 del 27 ottobre 2006, determinando un tasso di
partecipazione del richiedente pari al 30% dell’investimento proposto.
Si sono comunque considerate le condizioni interessanti i luoghi dell’intervento in oggetto.
Nella tabella che segue sono riportati i dati significativi della zona con i valori stimabili di
radiazione media mensile ed annuale.
Tabella 1. Dati significativi riguardanti il Comune di Lamezia terme.
Lamezia
38° 54’ 22”
Gennaio
Febbraio
Marzo
Aprile
Maggio
Giugno
Luglio
Agosto
Settembre
Ottobre
Novembre
Dicembre
MEDIA
ALLEGATO 1
Inclinazione 30°
Azimut
0°
Albedo
0,40
(kWh/m2g)
1 3,37
2 4,24
3 4,88
4 5,34
5 5,98
6 6,43
7 6,39
8 5,89
9 5,17
10 4,55
11 3,55
12 3,09
4.91
1.793
kWh/m2g
kWh/m2 anno
Scheda tecnica
produttore moduli FV
ALLEGATO 2
Scheda
inverter
tecnica
produttore
ALLEGATO 3
Dimensionamento
inverter, cavi
stringhe,
ALLEGATO 4
Schema di montaggio pannelli FV
2.1.2
Planimetria generale
2.1.3
Schema elettrico generale
In conformità alle norme tecniche per l’allacciamento alla rete elettrica di ENEL
Distribuzione SpA, di seguito si riportano gli schemi di connessione.
Figura 1: Schema tipico di collegamento dell’impianto fotovoltaico alla rete
elettrica di distribuzione (DK5940)
Convertitore statico
2.1.4
Scheda tecnica impianto FV ex art. 7 c. 2 DM MAP 28 luglio 2005.
Dati generali
Soggetto responsabile (ragione sociale)
IPSCT L.Einaudi – Lamezia Terme.
Sito: sede dell’intervento
Tipo di struttura
Indirizzo
Località
Provincia
Manufatto Civile
Via L.Da Vinci
LAMETIA TERME
CATANZARO
Impianto
Potenza nominale (kWp)
Tensione MPP a +25°C lato cc (Vcc)
Tensione uscita inverter lato ca (Vca)
20
454
230 x 3F+N = 400
Moduli fotovoltaici
Potenza nominale (Wp)
Tensione alla massima potenza (Vmp)
Numero di stringhe
Numero di moduli per stringa
Angolo di tilt
Angolo di azimut
Costruttore
Modello
SI VEDA SCHEDA ALLEGATA (ALLEGATO
1)
Inverter
Potenza nominale (kW)
Numero di inverter
Costruttore
175
23,9
6
19
30°
0
SCHÜCO
S 175 SP-3
3300
6
SIEMENS
Modello
SMA SUNNY BOY
SI VEDA SCHEDA ALLEGATA (ALLEGATO SB 3300WpTL HC2)
IT.
Struttura di fissaggio
Costruttore
Modello
Materiale strutture
Materiale bulloneria
SCHÜCO
PV LIGHT
alluminio
Acciaio inox
Tabella 2. Produzione attesa.
FABBISOGNO EN. ATTIVA:
EFFICIENZA INVERTER:
DIMENSIONI MODULO:
Ec.a. =
η inv. =
Largh =
Lungh =
SUPERFICIE MODULO:
Sm =
POTENZA NOMINALE MODULO:
Pn =
EFFICIENZA MODULO FV:
ηfv =
RADIAZ. INCIDENTE (30°) (UNI 10349):
H =
N. MODULI:
=
SUPERFICIE TOTALE DEI MODULI
St =
POTENZA NOMINALE IMPIANTO:
P =
EN. PRODUCIBILE IN C.C.: E c.c. = H * ηfv * St =
EN. PRODUCIBILE IN C.A.: Ec.a. = Ec.c. * ηinv. =
FABBISOGNO SODDISFATTO:
EN. PRIMARIA RISPARMIATA:
EN. PRIMARIA RISPARMIATA:
(nell’arco della vita utile di 25 anni)
INVESTIMENTO PROPOSTO:
COSTO ENERGIA PRODOTTA
EN. PRODUCIBILE IN ca/INVESTIMENTO PROPOSTO:
EN. PRODUCIBILE IN ca/INVESTIMENTO PROPOSTO:
(nell’arco della vita utile di 25 anni)
EMISSIONI EVITATE:
EMISSIONI EVITATE (nell’arco della vita utile di 25 anni):
EMISSIONI EVITATE CO2 / INVESTIMENTO PROPOSTO:
EMISSIONI EVITATE CO2 / INVESTIMENTO PROPOSTO:
(nell’arco della vita utile di 25 anni)
IL RUP
85.000
0,9
0,834
1,658
1,38
175
12,68%
1793
114
157,32
19.950
35.767
32.190
37,87%
7,08
177,00
116.000,00
0,15
0,27
6,79
21.567
539.175
0,18
4,50
kWh/a
m
m
m2
Wp
kWh/(m2*anno)
m2
Wp
kWh/a
kWh/a
tep/a
tep
Euro
Euro/kWh
kWh/Euro*a
kWh/Euro
kgCO2/a
kgCO2
kgCO2/Euro*a
kgCO2/Euro
Il Progettista