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BP Solar - Aral

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<strong>BP</strong> <strong>Solar</strong><br />

2. Progettazione dei sistemi<br />

2.1. Studio della posizione e<br />

dell’ombreggiamento<br />

2.2. Concetti base per l’elaborazione di layout<br />

fotovoltaici sui tetti<br />

2.3. Struttura di sostegno fotovoltaica<br />

e vita utile del tetto fotovoltaico<br />

2.4. L’impianto elettrico del tetto fotovoltaico:<br />

punti chiavi<br />

2.5 Il Rischio Elettrico secondo il D.Lgs 81/08


<strong>BP</strong> <strong>Solar</strong><br />

Progettazione dei sistemi


Introduzione<br />

L’esito finale di una istallazione fotovoltaica<br />

è determinato dalla scelta dei componenti<br />

(moduli, inverter, struttura, etc) in termini di<br />

qualità, efficenza e durata. Nonostate ciò la fase<br />

di pianificazione dove si decide dove e come<br />

installare e connettere questi sistemi è altrettando<br />

cruciale. Per progettazione dei sistemi si intende<br />

la località, la disposizione e la connessione della<br />

installazione.<br />

Obiettivi<br />

L’obiettivo del presente manuale è di offrire agli<br />

Installatori del Programma Certificato una guida<br />

generale per il proprio lavoro.<br />

45


Índice<br />

1. STUDIO DELLA POSIZIONE E DELL’OMBREGGIAMENTO 49<br />

1. Effetto dell’ombreggiamento sulla cella 50<br />

2. Tipi di ombre 53<br />

2.1. Ombre dovute ad oggetti vicini 53<br />

2.2. Ombreggiamento tra le file 55<br />

2.3. Ombre dovute all’orizzonte 57<br />

2. CONCETTI BASE PER L’ELABORAZIONE DI LAYOUT FOTOVOLTAICI SU TETTI 61<br />

1. Introduzione 62<br />

1.1. Quali sono le informazioni necessarie per definire un layout? 62<br />

1.2. Perché è importante la sicurezza nel realizzare il layout? 63<br />

1.3. Quali tipi di tetto si possono rovare per gli impianti FV? 63<br />

2. 2 Criteri di rendimento nei tetti 64<br />

2.1. Criteri di rendimento nei tetti piani calpestabili e non praticabil 64<br />

2.2. Criteri di rendimento in tetti a capanna non orientati a sud 66<br />

2.3. Criteri di rendimento in tetti a capanna orientati a sud 67<br />

3. Sicurezza e manutenzione 68<br />

3.1. Sicurezza e manutenzione in tetti piani transitabili 68<br />

3.2. Sicurezza e manutenzione in tetti a capanna non orientati a sud 69<br />

3.3. Sicurezza e manutenzione su tetti orientati a sud 70<br />

3. STRUTTURA DI SOSTEGNO FOTOVOLTAICA E VITA UTILE DEL TETTO FOTOVOLTAICO 75<br />

1. La struttura di sostegno solare fotovoltaica 76<br />

1.1. Classificazione dell’ubicazione del tetto in funzione del grado di corrosione 76<br />

1.2. Materiale delle strutture solari fotovoltaiche 77<br />

1.2.1. Acciaio galvanizzato a caldo: 77<br />

1.2.2. Corrosione dell’alluminio e delle sue leghe 78<br />

2. Interfaccia tra struttura e tetto 80<br />

2.1. Clip uniti alla lamiera 80<br />

2.2. Ribattitura diretta nella lamiera trapezoidale 81<br />

2.3. Viti autofilettate alle travi e cinghie 81<br />

2.4. Ganci per tegole 82<br />

2.5. Fast Jack® 82<br />

2.6. Lastroni di calcestruzzo 83<br />

3. Interfaccia tra struttura e modulo fotovoltaico 84


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

Índice<br />

4. L’IMPIANTO ELETTRICO DEL TETTO FOTOVOLTAICO: PUNTI ChIAVE 85<br />

1. Introduzione<br />

2. Fusibili di CC negli impianti fotovoltaici<br />

86<br />

86<br />

2.1. La corrente inversa 86<br />

2.2. Necessità dei fusibili in un impianto FV 87<br />

3. Collegamenti dei moduli fotovoltaici: connettori Multicontact e cavi 89<br />

3.1. I connettori Multicontact (MC) 89<br />

3.2. Archi elettrici in FV 91<br />

3.3. La crimpatura 93<br />

3.4. Cavi di CC 95<br />

3.5. Tracciato dei cavi 96<br />

4. Importanza della messa a terra dell’impianto fotovoltaico 98<br />

4.1. Protezione delle strutture contro i fulmini 98<br />

4.2. Impatto indiretto dei fulmini sul tetto 99<br />

4.3. Messa a terra: elemento chiave nella protezione contro gli effetti<br />

dei fulmini e le sovratensioni<br />

100<br />

4.4. Standard applicabili 100<br />

4.5. Il rischio elettrico secondo il D.Lgs 81/08 101<br />

4.2.5 Lavori sotto tensione 102<br />

47


<strong>BP</strong> <strong>Solar</strong><br />

01 2.1.Studio Producto della y Tecnología<br />

posizione e<br />

dell’ombreggiamento<br />

49


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

La posizione che l’impianto fotovoltaico andrà<br />

ad occupare dev’essere scelta scrupolosamente,<br />

al fine di non pregiudicare l’impianto stesso e,<br />

pertanto, il suo rendimento.<br />

1. 1.1.Effetto dell’ombreggiamento sulla cella<br />

La configurazione interna del modulo fotovoltaico<br />

non impedisce all’ombreggiamento, per quanto<br />

minimo, di provocare una notevole riduzione di<br />

produzione elettrica dello stesso.<br />

I moduli fotovoltaici sono formati da una<br />

disposizione in serie o serie/parallelo di insiemi di<br />

celle fotovoltaiche connesse tra loro.<br />

Per i collegamenti in serie (stringhe), la corrente<br />

elettrica generata da una delle celle si mantiene<br />

costante mentre si sommano le tensioni.<br />

Nel collegare queste stringhe in parallelo,<br />

quella che si somma è la corrente elettrica generata<br />

per ogni associazione di serie di celle, mentre resta<br />

costante la tensione.<br />

Attualmente, nella sua gamma di prodotti,<br />

i moduli fotovoltaici della <strong>BP</strong> <strong>Solar</strong>,<br />

sono formati da stringhe di celle collegate in serie.<br />

Figura 2. Schema di un modulo fotovoltaico<br />

Al momento della progettazione del sistema,<br />

si dovrà tenere conto non solo della radiazione<br />

solare sopra un tetto secondo la sua inclinazione e<br />

orientamento, ma anche della possibile presenza<br />

di ombreggiamenti durante il giorno e nel corso<br />

dell’anno.<br />

Così, grazie alla disposizione di celle in un modulo,<br />

è possibile arrivare a tensioni di circa 40 V e<br />

correnti intorno a 5 A (il voltaggio di una sola cella è<br />

all’incirca di 0,5 V).<br />

Analogamente, i moduli di un impianto saranno<br />

disposti in serie (stringhe) per connettersi poi in<br />

parallelo a gruppi di stringhe, arrivando ad ottenere<br />

così elevate potenze alla tensione desiderata:<br />

Figura 1: Cella fotovoltaica<br />

Stringhe collegate<br />

in parallelo<br />

Celle collegate<br />

in serie


2.1. Studio della posizione e dell’ombreggiamento<br />

Conexión<br />

Parametro<br />

Tensione (V)<br />

Corrente (I)<br />

Serie<br />

Come si può rilevare dalla figura successiva,<br />

collegando tre celle fotovoltaiche in serie, la<br />

tensione totale sarà il risultato della somma delle<br />

singole tensioni. Il valore della corrente rimane<br />

∑<br />

cte<br />

Parallelo<br />

cte<br />

Tabella 1. Variazione di tensione e di intensità in funzione del modo di<br />

collegamento delle celle<br />

Figura 3. Circuito equivalente di 3 celle fotovoltaiche collegate in serie e curva I-V risultante dalle stesse<br />

Con le celle collegate in serie, se per qualche<br />

motivo una risultasse all’ombra (e quindi cessasse<br />

di produrre corrente elettrica, trasformandosi in<br />

una resistenza e generando calore), si annulla<br />

P [W] = I [A] · v [V]<br />

∑<br />

costante, essendo uguale a quello delle celle<br />

funzionanti singolarmente:<br />

la corrente del generatore fotovoltaico, dando<br />

un’uscita di potenza uguale a zero.<br />

allora, si I = 0 P = 0<br />

51


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

I pv =0<br />

Una cella all’ombra fa sì<br />

che si annulli la corrente<br />

del modulo<br />

Gli ombreggiamenti, pertanto, sebbene<br />

coinvolgano aree ridotte dei moduli, hanno un<br />

effetto negativo sul rendimento dello stesso<br />

poiché limitano la produzione complessiva.<br />

Tre celle, una all’ombra<br />

Figura 4. Effetto dell’ombreggiamento di una cella: si annulla la corrente


2.1. Studio della posizione e dell’ombreggiamento<br />

2. Tipi di ombre<br />

Esistono tre tipi di ombreggiamento in grado di<br />

pregiudicare gli impianti FV: ombre da oggetti<br />

vicini, ombre tra le file di moduli e ombre dovute<br />

all’orizzonte.<br />

2.1. Ombre dovute ad oggetti vicini<br />

Per quanto sia evidente, è necessario evitare la<br />

presenza di oggetti nelle vicinanze dell’impianto<br />

fotovoltaico. Se ciò non fosse possibile, occorrerà<br />

progettare l’impianto prendendo in esame<br />

l’ombreggiamento di tali oggetti, onde evitare che<br />

pregiudichino oltremodo la produzione.<br />

Vegetazione (ad alto e medio fusto):<br />

Pali elettrici, telefonici:<br />

• ombre da oggetti vicini<br />

• ombre tra le file di moduli<br />

• ombre dovute all’orizzonte<br />

Le ombre causate dagli oggetti vicini variano<br />

secondo la natura dell’impianto FV.<br />

Elementi che causano ombreggiamento degli impianti FV al suolo<br />

Recinzione:<br />

53


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

Elementi che causano ombreggiamento degli impianti FV a tetto<br />

Vegetazione ad alto fusto: Camini e condotti di ventilazione in capannoni<br />

industriali:<br />

Antenne:<br />

sombra<br />

Come determinare allora quanto infuisce questo<br />

fenomeno nella produzione totale del sistema<br />

FV e, quindi, evitare gli oggetti che provocano<br />

ombra?<br />

Alcuni software commerciali si affidano a opzioni<br />

utili a valutare l’effetto dell’ombreggiamento<br />

adiacente (near shading), calcolando le perdite nel<br />

corso dell’anno.<br />

Un esempio di software di valutazione fotovoltaica<br />

è il programma PVSYST, che include nell’analisi<br />

il dato dell’ombreggiamento, in cui si distingue<br />

l’effetto dell’ombreggiamento vicino (near<br />

shading) da quello d’orizzonte (horizon shading).<br />

Nell’inserimento dei dati del futuro impianto<br />

esiste l’opzione che include gli oggetti vicini (es.:<br />

albero, palo, edificio, ecc.) con le loro coordinate<br />

e altezza. In tal modo, oltre a calcolare una<br />

percentuale di perdita di produzione annuale<br />

dovuta all’ombreggiamento adiacente, il software<br />

genera una prospettiva del campo caratterizzato<br />

dagli ostacoli indicati.<br />

Tetti confinanti:<br />

sombra<br />

La seguente immagine mostra una simulazione<br />

eseguita con il programma PVSYST per un<br />

impianto fotovoltaico su un tetto industriale<br />

formato da vari capannoni con tetto a<br />

capanna, avente un’inclinazione di 14º rispetto<br />

all’orizzontale sugli spioventi e una deviazione<br />

rispetto al sud della facciata del tetto (azimut) di<br />

30º. Su questa prospettiva simulata si potranno<br />

sovrapporre i tipi di oggetti necessari a simulare<br />

l’effetto dell’ombreggiamento vicino.<br />

Figura 5. Simulazione della prospettiva del campo fotovoltaico dove<br />

inserire l’ombreggiamento adiacente


2.1. Studio della posizione e dell’ombreggiamento<br />

2.2. Ombreggiamento tra le file<br />

Nel caso di impianti su un tetto piano, al suolo o<br />

di tutti quegli impianti in cui sia necessario sovrainclinare<br />

i moduli sulla copertura, questi dovranno<br />

avere un tipo di struttura che garantisca la loro<br />

corretta inclinazione e massimizzi l’esposizione ai<br />

raggi solari.<br />

Questa disposizione comporta il rischio che le<br />

stesse file di moduli creino ombreggiamento<br />

su quelle successive, riducendo in tal modo la<br />

produzione totale del sistema e provocando<br />

possibili hot spots, nonché il deterioramento dei<br />

moduli.<br />

Per evitare che alcune file creino ombreggiamento<br />

sulle altre, esistono vari criteri e metodi di<br />

valutazione.<br />

Si può fissare come criterio quello di mantenere<br />

sotto un certo valore una percentuale<br />

massima di perdite di produzione a causa<br />

dell’ombreggiamento vicino e, a partire da<br />

fila posteriore<br />

Immagine 2. Possibili disposizioni dei moduli fotovoltaici<br />

fila anteriore<br />

Immagine 1. File di moduli fotovoltaici al suolo, inclinati e disposti in<br />

orientamento verticale<br />

tale valore, determinare la distanza minima di<br />

separazione tra le file in grado di soddisfare<br />

questo requisito.<br />

Un’altra opzione è quella mostrata di seguito:<br />

un semplice calcolo geometrico che, sulla base<br />

dell’altezza (o larghezza, secondo la disposizione)<br />

dei moduli, darà come risultato una distanza<br />

minima di separazione. Questa distanza minima<br />

“d” si ottiene conoscendo la lunghezza del<br />

modulo (lato corto se la disposizione è orizzontale,<br />

lato lungo se è verticale) e la sua inclinazione.<br />

Modulo fotovoltaico in disposizione verticale Modulo fotovoltaico in disposizione orizzontale<br />

55


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

Come punto di partenza per il calcolo si considera,<br />

al massimo, che lo spigolo superiore del modulo<br />

precedente proietti la propria ombra sullo spigolo<br />

inferiore del modulo della fila successiva a<br />

mezzogiorno solare del giorno più sfavorevole<br />

dell’anno (il 21 dicembre).<br />

La distanza minima di separazione tra i moduli (d),<br />

si ottiene mediante la seguente formula:<br />

€<br />

€<br />

d = l ⋅ senα ⎛<br />

⎞<br />

⎜ + cosα⎟<br />

⎝ tgβ ⎠<br />

L’angolo β si può calcolare mediante la seguente<br />

formula:<br />

β = ( 90º−lat)<br />

−δ<br />

Ombra creata<br />

dalla fila di<br />

moduli<br />

dove,<br />

l è la lunghezza del lato lungo del modulo se in<br />

disposizione verticale o quella del lato corto se la<br />

disposizione è orizzontale.<br />

α è l’angolo che forma lo spigolo inferiore del<br />

modulo anteriore con il piano orizzontale e<br />

β è l’angolo che forma la proiezione dello spigolo<br />

superiore del modulo anteriore sullo spigolo<br />

inferiore del modulo successivo con il piano<br />

orizzontale.<br />

dove,<br />

lat è la latitudine del luogo dove dev’essere<br />

realizzato l’impianto e<br />

δ è l’inclinazione solare uno del giorno considerato<br />

più sfavorevole (23,5º per il 21 dicembre, giorno<br />

peggiore dell’anno)<br />

Anche se in generale in Italia, per ottimizzare la<br />

produzione di energia, si assumono 30º d’angolo<br />

d’inclinazione per le strutture di supporto,<br />

occorre tener presente lo spazio disponibile<br />

e l’investimento da realizzare.<br />

Distanza tra i<br />

moduli che evita<br />

l’ombreggiamento<br />

l’ombreggiamento<br />

Immagine 3. Ombreggiamento tra le file di moduli<br />

(1) La declinazione solare è l’angolo che forma il sole con l’equatore celeste e che varia ogni giorno dell’anno.<br />

Figura 6. Calcolo della distanza minima di separazione tra i moduli


2.1. Studio della posizione e dell’ombreggiamento<br />

2.3. Ombre dovute all’orizzonte<br />

Possono altresì causare ombreggiamento al<br />

campo fotovoltaico i rilievi geografici. I rilievi<br />

come le montagne, le colline, ecc., causano<br />

ombreggiamento durante certe ore del giorno<br />

in determinati giorni dell’anno. Certe formazioni<br />

arboree di carattere caduco, ad esempio, che<br />

durante i mesi invernali passano inosservate, in<br />

primavera possono sviluppare tanto fogliame da<br />

creare ombra all’impianto.<br />

Devono essere prese in considerazione le<br />

edificazioni confinanti ed esistenti nelle vicinanze.<br />

Specialmente nelle aree industriali, ciò è di grande<br />

importanza.<br />

Per questa ragione dev’essere eseguito un attento<br />

studio degli ombreggiamenti alla stessa stregua di<br />

quello sulla valutazione del campo fotovoltaico.<br />

Per valutare in modo dettagliato l’impatto che le<br />

ombre causate dall’orizzonte possono avere sulla<br />

produzione dell’impianto, una possibilità sarebbe<br />

quella di effettuare un rilevamento topografico che<br />

consenta di simulare l’orizzonte locale visto da un<br />

punto in particolare.<br />

Il costo e la complessità di un rilevamento<br />

topografico convenzionale sarebbero troppo<br />

elevati, tuttavia, come si è detto, esistono<br />

strumenti software finalizzati al calcolo degli<br />

impianti fotovoltaici e aventi l’opzione di<br />

simulazione dell’ombreggiamento.<br />

Seguendo il citato esempio del PVSYST, riferito<br />

all’ombreggiamento dovuto ad oggetti vicini, è<br />

altresì possibile inserire dati relativi agli ostacoli<br />

presenti all’orizzonte per ottenere un diagramma<br />

di quest’ultimo.<br />

Un diagramma dell’orizzonte mostra la visione<br />

della traiettoria solare che si otterrebbe da un<br />

punto dell’impianto considerato, ogni ora e in certi<br />

giorni (in tal modo, è possibile interpolare in modo<br />

approssimato il percorso solare in qualunque<br />

giorno dell’anno), e su questo si sovrappone<br />

l’orizzonte dell’impianto solare.<br />

Figura 7: Diagramma delle iso-ombre per l’ombreggiamento dovuto all’orizzonte (software PVSYST)<br />

57


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

Il suddetto diagramma delle ombre, semplificato,<br />

è rappresentato nella Figura 8. L’osservatore<br />

si pone di fronte agli elementi del paesaggio<br />

causanti l’ombreggiamento e trasferisce le loro<br />

sagome sul diagramma secondo la posizione<br />

all’orizzonte, mediante le loro coordinate angolari:<br />

azimut (con il sud uguale a 0º) ed elevazione.<br />

Considerando che ciascuna curva rappresenta<br />

il percorso solare in un determinato giorno<br />

dell’anno, generalmente i solstizi e gli equinozi,<br />

Figura 8. Diagramma delle ombre<br />

è possibile vedere graficamente le ore dei giorni<br />

dell’anno in cui gli elementi del paesaggio<br />

causeranno ombreggiamento (vale a dire, si<br />

interporranno tra la traiettoria solare e la posizione<br />

considerata).<br />

Sebbene questo metodo sia abbastanza intuitivo,<br />

ai fini di una maggiore precisione dei calcoli si<br />

possono utilizzare strumenti inclusi nei software di<br />

valutazione fotovoltaica.<br />

Nell’esempio precedente, l’esatto inserimento della linea d’orizzonte nel diagramma delle ombre<br />

determinerà in modo significativo la fedeltà del grafico.<br />

sud


2.1. Studio della posizione e dell’ombreggiamento<br />

Come determinare la linea dell’orizzonte?<br />

Esistono sul mercato diversi strumenti utili e in<br />

grado di “catturare” la linea d’orizzonte da un<br />

punto determinato. A titolo descrittivo se ne<br />

illustrano alcuni:<br />

a) <strong>Solar</strong>pathfinder: questo dispositivo, non<br />

elettronico e portatile, commercializzato dalla<br />

stessa azienda che reca il medesimo nome,<br />

fornisce un’analisi veloce delle posizioni solari.<br />

Composto da treppiedi, base, livella a bolla<br />

d’aria e bussola, è sormontato da una semisfera<br />

trasparente.<br />

Qualunque albero, edificio od oggetto che possa<br />

causare ombra, si rifetterà nella cupola di plastica<br />

trasparente, creando in tal modo una dima delle<br />

ombre sul luogo. I diagrammi del percorso solare<br />

situati sotto la stessa sono specifici per ogni<br />

latitudine e sono progettati per offrire dati che<br />

coprono l’intero anno.<br />

Si utilizza una penna speciale per segnare<br />

le ombre degli elementi del paesaggio nel<br />

diagramma del percorso solare,<br />

Il metodo più semplice è:<br />

Obiettivo a “occhio di pesce”, associato a<br />

una reflex a singolo obiettivo SLR (single lens<br />

camera): ’occhio di pesce è una forma speciale<br />

di superobiettivo grandangolo a breve distanza<br />

focale (6-16 mm), utilizzato in fotografia quando<br />

l’angolo visuale dev’essere di 180 gradi e oltre.<br />

La lente frontale di questo obiettivo ha la forma<br />

c) hORIcatcher: dispositivo che fornisce<br />

un’analisi precisa dell’orizzonte e degli ostacoli per<br />

determinare con esattezza la durata delle ore di<br />

sole nel corso dell’anno in una data posizione.<br />

L’HORIcatcher è formato da un supporto e da<br />

una fotocamera digitale, la quale, “capovolta”,<br />

scatterà l’immagine riflessa in uno specchio<br />

semisferico montato su un treppiedi. Le immagini<br />

risultanti verranno analizzate per mezzo di un<br />

software specifico, che consente di calcolare con<br />

lasciando così la prova della registrazione di<br />

ciascuna lettura.<br />

Il dispositivo è dotato di istruzioni d’uso e di un<br />

software assistente disponibile su: http://www.<br />

solarpathfinder.com<br />

Immagine 4. Rapporto generato dall’assistente di <strong>Solar</strong> Pathfinder,<br />

che mostra in dettaglio l’orizzonte di ombre nella semisfera<br />

trasparente e il tracciato sul diagramma del percorso solare<br />

semisferica o fornisce immagini distorte che<br />

assomigliano al riflesso di una sfera.<br />

Unendo una di queste lenti a una macchina<br />

fotografica SLR, dove l’immagine vista è ottenuta<br />

attraverso il riflesso su uno specchio o sistema di<br />

specchi, si può avere una fotografia dell’orizzonte<br />

sud della posizione studiata che abbraccia 180º.<br />

precisione le ore di irraggiamento annuale dopo<br />

aver defalcato le ombre.<br />

Il manuale d’istruzioni e maggiori informazioni<br />

sono disponibili su: http://www.meteotest.ch/en/<br />

horicatcher?w=ber.<br />

59


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

Immagine 5. Sistema HORIcatcher montato su<br />

treppiedi (Fotografia di METEOTEST)<br />

Immagine 6. HORIcatcher: fotografia del riflesso dell’orizzonte<br />

sullo specchio (Fotografia di METEOTEST)<br />

Immagine 7. Diagramma del percorso solare sovrapposto all’immagine<br />

360º ottenuta attraverso HORIcatcher (Fotografia di METEOTEST)


<strong>BP</strong> <strong>Solar</strong><br />

01 2.2. Producto Concetti y base Tecnología per<br />

l’elaborazione di layout<br />

fovoltaici su tetti<br />

61


2.2. Concetti elaborativi per layout dei tetti fotovoltaici<br />

1. Introduzione<br />

Per indicare il progetto o la disposizione<br />

planimetrica dei moduli fotovoltaici di un impianto<br />

si utilizza, solitamente il termine inglese “layout”.<br />

Il layout deve essere determinato con attenzione,<br />

analizzando caso per caso i criteri di sicurezza e<br />

di manutenibilità di ogni tipo di tetto, nonché di<br />

rendimento della soluzione proposta.<br />

1. Criteri di Rendimento: si deve massimizzare<br />

la produzione specifica di ciascun tetto. La scelta<br />

di un layout rispetto ad un altro influirà sulla<br />

produzione annuale dell’impianto.<br />

2. Criteri di Sicurezza: durante l’esercizio e la<br />

manutenzione: il layout deve sempre tener conto<br />

della sicurezza degli operatori. Questo aspetto<br />

assume maggiore importanza quando si tratti<br />

di impianti a tetto, dove occorrerà osservare<br />

specifiche indicazioni in materia di sicurezza dei<br />

lavori in quota.<br />

3. Criteri di Manutenibilità: facilità nell’ispezione<br />

e nella sostituzione dei moduli fotovoltaici. Un<br />

layout ben studiato è un investimento nel futuro,<br />

poiché farà risparmiare tempo, denaro e rischi<br />

superflui nelle future ispezioni o riparazioni<br />

dell’impianto. Il prevedere punti di accesso,<br />

di ancoraggio per le recinzioni di protezione o<br />

Per poter realizzare un idoneo layout è necessario<br />

almeno:<br />

• Pianta e prospetto della copertura<br />

• Vista aerea del tetto<br />

• Informazioni dettagliate su tutte le modifiche<br />

apportate alla copertura a partire dal progetto:<br />

nuove apparecchiature, nuove baracche,<br />

cartelli pubblicitari ecc;<br />

• Informazioni sugli edifici e le opere circostanti<br />

il tetto oggetto di studio e le possibili future<br />

evoluzioni urbanistiche;<br />

• Accessi alla copertura<br />

corridoi transitabili faciliterà i compiti futuri.<br />

È necessario osservare queste indicazioni per<br />

progettare un impianto sicuro e affidabile.<br />

Comunque, non tutti gli impianti sono uguali.<br />

Nel caso dei tetti, a causa della grande varietà di<br />

progetti, delle strutture e dei materiali che in essi<br />

si possono trovare, si raccomanda di realizzare<br />

un’analisi specifica dei rischi per ogni singolo<br />

caso.<br />

Nel caso le attività di installazione ricadano<br />

nel campo di applicazione del Titolo IV del<br />

D.Lgs.81/08 (cantieri temporanei), il datore di<br />

lavoro dell’impresa esecutrice, prima dell’inizio del<br />

lavori, ha l’obbligo di redigere il “Piano Operativo<br />

di Sicurezza” (POS) contenente la valutazione<br />

dei rischi connessi all’attività di installazione; il<br />

POS dovrà essere redatto secondo le indicazioni<br />

riportate nell’ Allegato XV del già citato decreto.<br />

Si precisa che qualora le attività di installazione<br />

e/o manutenzione non ricadano nel campo di<br />

applicazione del Titolo IV, il datore di lavoro<br />

dell’imprese di installazione/manutenzione<br />

dovrà rispettare quanto previsto dall’art.26 del<br />

D.Lgs.81/08 (Obblighi connessi ai contratti di<br />

appalto o d’opera o di somministrazione).<br />

1.1. Quali sono le informazioni necessarie per definire un layout?


2.2. Concetti elaborativi per layout dei tetti fotovoltaici<br />

1.2. Perché è importante la sicurezza nel realizzare il layout?<br />

Come detto in precedenza, i criteri di sicurezza<br />

sono fondamentali al momento della definizione<br />

del layout di un impianto fotovoltaico, soprattutto<br />

in caso di impianti a tetto.<br />

Si elencano i rischi legati alle lavorazioni in quota<br />

eseguite dagli operatori del montaggio e della<br />

manutenzione di impianti fotovoltaici, affrontando<br />

uno dei rischi che maggiormente provoca<br />

incidenti gravi e mortali: le cadute dall’alto.<br />

Si precisa che ai sensi dell’art.107 del D.Lgs.81/08<br />

si intende per lavoro in quota ogni attività<br />

lavorativa che espone il lavoratore al rischio di<br />

caduta da una quota posta ad altezza superiore a<br />

2 [m] rispetto ad un piano stabile.<br />

La varietà di tetti in grado di accogliere un<br />

impianto fotovoltaico è vasta, tuttavia, e al fine<br />

di facilitare la trattazione degli aspetti relativi al<br />

rendimento, alla sicurezza e al mantenimento, si<br />

prenderanno in considerazione i seguenti tipi di<br />

tetto:<br />

Le principali cause identificabili e legate alle<br />

cadute con dislivello sono:<br />

• Camminare lungo il bordo del tetto non<br />

provvisto di dispositivi di protezione collettiva<br />

(DPC)<br />

• Transitare in aree con accesso interdetto<br />

(resistenza delle zone di appoggio non<br />

sufficiente)<br />

• Uso improprio, dovuto a deficit formativo, di<br />

attrezzature di lavoro quali scale, ponteggi,<br />

trabattelli ecc.)<br />

1.3 Quali tipi di tetto si possono trovare per gli impianti FV?<br />

Immagine 1. Tetto piano praticabile<br />

Immagine 2. Tetto inclinato con copertura a falde<br />

• Mancato uso di idonei dispositivi di protezione<br />

individuale (DPI) anticaduta.<br />

• Tetto piano praticabile, in cui i moduli<br />

vengono installati su strutture aventi<br />

inclinazione e orientamento verso sud<br />

(immagine 1).<br />

• Tetto a capanna non orientato a sud.<br />

• Tetto a capanna orientato a sud.<br />

63


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

2. Criteri di rendimento sui tetti<br />

Scopo: massimizzare il rendimento dell’impianto fotovoltaico mediante una corretta disposizione delle<br />

strutture nello spazio disponibile.<br />

A seconda del tipo di tetto su cui si installerà l’impianto, i criteri da considerare sono di seguito riportati.<br />

2.1 Criteri di rendimento nei tetti piani calpestabili e non praticabili<br />

I principali fattori che influiscono sul rendimento<br />

dell’impianto sono:<br />

• L’orientamento rispetto al sud: normalmente<br />

si fa in modo che i moduli abbiano un<br />

azimut1 uguale a 0º, ma a volte, ai fini dello<br />

sfruttamento del tetto, è meglio assegnare<br />

un determinato azimut diverso da 0º. Si deve<br />

valutare l’impatto in energia d’uscita di tale<br />

deviazione.<br />

• L’inclinazione dei moduli: in alcuni, in<br />

particolar modo nei tetti inclinati fino a 10º<br />

– 8º, è importante tracciare un bilancio tra la<br />

perdita di energia che avremmo nell’inclinare<br />

il modulo al di sotto dell’angolo ottimale e<br />

il risparmio ottenuto nella struttura e nello<br />

spazio.<br />

• L’effetto del parapetto.<br />

• Qualunque oggetto vicino: camini, dispositivi<br />

d’aria condizionata, ecc.<br />

Nei tetti piani non praticabili il principale rischio<br />

per la sicurezza dei lavoratori da considerare,<br />

avente implicazioni nel progetto del layout, è<br />

quello della caduta dall’alto dal bordo del tetto.<br />

Per scongiurare l’accidentale caduta dall’alto dei<br />

lavoratori, l’art. 146 del D.Lgs. 81/08 prescrive<br />

che i vani o le aperture nei muri prospicienti il<br />

vuoto che abbiano una profondità superiore<br />

a 0,50 [m] devono essere munite di normale<br />

parapetto e tavole fermapiede oppure essere<br />

convenientemente sbarrate in modo da impedire<br />

la caduta di persone.<br />

Per parapetto si deve intendere la protezione<br />

collettiva contro la caduta dall’alto; agli effetti<br />

del D.Lgs.81/08 è considerato “normale” un<br />

parapetto che soddisfi alle seguenti condizioni:<br />

Immagine 3. Esempio di tetto piano con moduli orientati a sud e<br />

inclinati di 30º<br />

1. sia costruito con materiale rigido e resistente in<br />

buono stato di conservazione;<br />

2. abbia un’altezza utile di almeno un metro;<br />

3. sia costituito da almeno due correnti, di cui<br />

quello intermedio posto a circa metà distanza fra<br />

quello superiore ed il pavimento;<br />

4. sia costruito e fissato in modo da poter<br />

resistere, nell’insieme ed in ogni sua parte, al<br />

massimo sforzo cui può essere assoggettato,<br />

tenuto conto delle condizioni ambientali e della<br />

sua specifica funzione.<br />

E’ considerato “parapetto normale con arresto<br />

al piede” il parapetto definito ai punti precedenti,<br />

completato con fascia continua poggiante sul<br />

piano di calpestio ed alta almeno 15 centimetri.<br />

Lo stesso decreto precisa che è considerata<br />

equivalente ai parapetti definiti ai punti precedenti,<br />

qualsiasi protezione, quale muro, balaustra,<br />

ringhiera e simili, realizzante condizioni di<br />

sicurezza contro la caduta verso i lati aperti, non<br />

inferiori a quelle presentate dai parapetti stessi.<br />

L’azimut è l’angolo che con il meridiano forma il circolo verticale che passa da un punto della sfera celeste o del globo terracqueo.<br />

N<br />

30º<br />

S


2.2. Concetti elaborativi per layout dei tetti fotovoltaici<br />

E’ da tener conto che tale protezione (parapetto,<br />

recinzione, ecc), se non rimossa al termine<br />

dell’installazione perché opera provvisoria<br />

di cantiere, può pregiudicare il rendimento<br />

Ipotizzando un parapetto pieno (per esempio in<br />

calcestruzzo), il risultato per un interspazio delle<br />

file di 1[m] è pari al 2,7% di perdite:<br />

Nel caso di un parapetto non pieno, formato da<br />

tre barre d’acciaio ognuna di 0,3 [m] e il sostegno<br />

della stessa di 2 [m], si avrebbe:<br />

fila posteriore<br />

dell’impianto a seguito della possibilità di<br />

creazione d’ombra sui moduli vicini.<br />

È necessario stimare l’effetto del parapetto caso<br />

per caso, giacché la forma del tetto influisce<br />

sulla percentuale di perdite dovute all’ombra.<br />

A titolo esemplificativo, si illustrano i risultati<br />

ottenuti per un tetto con due sistemi di recinzione<br />

diversi e con un interspazio tra le file di 1[m] per<br />

un’inclinazione delle strutture di 20º.<br />

Tuttavia, non soltanto la recinzione può creare ombra, ma anche le stesse file di moduli possono crearla<br />

sulle file successive. Questo tipo di ombreggiamento si evita con una corretta valutazione dello spazio tra<br />

due file successive di moduli (interspazio delle file).<br />

Per calcolare l’interspazio delle file, in Italia, si applicano in generale:<br />

18º come angolo di elevazione solare di progetto per strutture inclinate di 30º rispetto al piano orizzontale<br />

e 0º di azimut (orientamento rispetto al sud, con il sud uguale a 0º). In tal modo si ottiene una limitazione<br />

dell’ammontare delle perdite da ombra dell’interspazio al di sotto del 2%.<br />

A questo si devono sommare le perdite da ombra<br />

causate dal parapetto e da altri oggetti vicini.<br />

Interspazio<br />

Distanza dalle<br />

recinzioni al<br />

campo FV<br />

Perdite<br />

1 (m)<br />

Interspazio<br />

Distanza dalle<br />

recinzioni al<br />

campo FV<br />

Perdite<br />

1 (m)<br />

Tabella 2:Interspazio tra le file per parapetto non pieno<br />

fila anteriore<br />

2 (m)<br />

2 (m)<br />

Figura 1. Angolo di progetto di 18º, che riduce la distanza tra le file di moduli fissando le perdite<br />

annuali dovute a ombreggiamento al 2%<br />

2,7%<br />

Tabella 1: Interspazio tra le file per parapetto pieno<br />

1,94%<br />

L’effetto delle ombre dovute agli oggetti vicini<br />

dev’essere valutato caso per caso.<br />

65


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

2.2. Criteri di rendimento in tetti a capanna non orientati a sud<br />

Nei tetti la cui parte laterale non è esposta a<br />

sud, la soluzione per sfruttare il tetto consiste<br />

nell’installare i pannelli in file che vanno dal colmo<br />

alla gronda del tetto.<br />

Per definire come sfruttare al meglio la superficie<br />

disponibile del tetto, occorre giungere ad una<br />

soluzione di compromesso che ottimizzi la<br />

disposizione del modulo fotovoltaico, sia rispetto<br />

all’inclinazione che all’azimut.<br />

Esempio:<br />

INCLINAZIONE<br />

Pendenza del<br />

tetto<br />

Pendenza della struttura<br />

rispetto allo spiovente del tetto<br />

10º<br />

10º 14º<br />

20º<br />

AZIMUT<br />

Pendenza del<br />

tetto<br />

20º<br />

22º<br />

22º 28º<br />

Pendenza della struttura<br />

rispetto allo spiovente del tetto<br />

10º<br />

10º ±14º<br />

20º<br />

20º<br />

±26º<br />

±63º ±43º<br />

Tabella 3. Inclinazione e azimut risultanti in tetti con pendenze<br />

combinate (struttura + tetto)<br />

Gronda<br />

Colmo<br />

Figura 2. Elementi di un tetto inclinato<br />

Frontespizio<br />

• In questo tipo di distribuzione dei moduli (su<br />

tetti inclinati non orientati a sud), la pendenza<br />

combinata del tetto con quella della struttura<br />

di supporto dei moduli, fornisce la pendenza<br />

risultante della normale del pannello, che è<br />

quella che si vuole ottimizzare per soddisfare i<br />

requisiti di rendimento.<br />

• D’altro canto, benché il frontespizio del tetto<br />

sia orientato a sud, la normale dei pannelli<br />

avrà una deviazione rispetto al sud, che<br />

dipenderà dalla combinazione della pendenza<br />

della struttura e di quella del tetto.<br />

Inoltre, quando si ha il tetto con il frontespizio non<br />

orientato a sud, la deviazione del tetto si trasmette<br />

all’azimut dal campo dei pannelli di entrambi gli<br />

spioventi, in modo tale che uno dei due spioventi<br />

tende a restare fuori orientamento e l’altro a<br />

orientarsi.<br />

Come nei tetti piani, uno dei fattori che<br />

influiscono sul rendimento dell’impianto sarà<br />

l’ombreggiamento dovuto alla spaziatura tra le file,<br />

circostanza che dovrà essere calcolata e valutata<br />

caso per caso.


2.2. Concetti elaborativi per layout dei tetti fotovoltaici<br />

2.3 Criteri di rendimento in tetti a capanna orientati a sud<br />

In questo tipo di tetti, gli unici fattori che<br />

influiscono sul rendimento sono l’inclinazione del<br />

tetto stesso e l’azimut del medesimo, giacché<br />

coincide con quella dei pannelli fotovoltaici.<br />

Dovrà essere valutato caso per caso l’impatto<br />

delle deviazioni del tetto sul rendimento dello<br />

stesso.<br />

Esempio 1<br />

Nella tabella seguente è rappresentato il [kWh/<br />

kWp] di un impianto da 100 [kW] in differenti<br />

località italiane. In tutte è stato simulato,<br />

nell’ipotesi di assenza di ombre.<br />

Esempio 2<br />

inclination<br />

MILAN<br />

inclination<br />

ROME<br />

inclination<br />

SICILY<br />

Vedendo la tavola seguente, per un tetto situato<br />

a Roma, rispetto al caso ottimale che sarebbe di<br />

30º esposto a sud (cella evidenziata in verde nella<br />

Tabella 5), vi saranno perdite differenti a seconda<br />

del tipo di tetto. La tabella quantifica queste<br />

perdite secondo un fattore di trasposizione, che<br />

implicherà una maggiore o minore produzione:<br />

S<br />

Figura 3. Tetto a capanna orientato a sud (azimut= 0º)<br />

Si può osservare che se cambiamo l’inclinazione<br />

dei moduli da 30º a 20º, si perde dal 2-5%<br />

secondo la località in cui ci si trova e se, inoltre, il<br />

tetto non è esposto, si potrebbe perdere fino a un<br />

ulteriore 3-5%:<br />

ORIENTATION LOSS (%)<br />

0 10 20 30 40 0 10 20 30 40<br />

5 1063 1064 1061 1058 1052 7.6% 7.5% 7.7% 8.0% 8.5%<br />

10 1093 1093 1987 1082 1071 5.0% 5.0% 5.5% 5.9% 6.9%<br />

15 1115 1111 1107 1096 1084 3.0% 3.4% 3.7% 4.7% 5.7%<br />

20 1131 1131 1121 1111 1100 1.7% 1.7% 2.5% 3.4% 4.3%<br />

25 1141 1140 1135 1121 1105 0.8% 0,9% 1.3% 2.5% 3.9%<br />

30 1150 1145 1138 1125 1107 0.0% 0.4% 1.0% 2.2% 3.7%<br />

5 1318 1319 1312 1308 1299 9.7% 9.6% 10.1% 10.3% 11.0%<br />

10 1322 1362 1352 1343 1328 9.4% 6.6% 7.3% 8.0% 9.0%<br />

15 1356 1388 1382 1366 1348 7.1% 4.9% 5.3% 6.4% 7.6%<br />

20 1382 1421 1404 1388 1369 5.3% 2.6% 3.8% 4.9% 6.2%<br />

25 1439 1437 1427 1403 1379 1.4% 1.5% 2.2% 3.8% 5.5%<br />

30 1459 1445 1434 1415 1387 0.0% 1.0% 1.7% 3.0% 4.9%<br />

5 1503 1504 1496 1492 1482 8,4% 8.3% 8.8% 9.1% 9.7%<br />

10 1549 1549 1538 1526 1513 5.6% 5.6% 6.3% 7.0% 7.8%<br />

15 1584 1576 1569 1552 1534 3.5% 4.0% 4.4% 5.4% 6.5%<br />

20 1611 1608 1591 1574 1556 1.8% 2.0% 3.0% 4.1% 5.2%<br />

25 1628 1623 1613 1589 1564 0.8% 1.1% 1.7% 3.2% 4.7%<br />

30 1641 1629 1619 1600 1571 0.0% 0,7% 1.3% 2.5% 4.3%<br />

Tabella 4. kWh/kWp secondo l’orientamento e l’inclinazione dei moduli in diverse città italiane<br />

Per un tetto inclinato di 10º e una deviazione<br />

di 15º di azimut (cella evidenziata in giallo nella<br />

tabella 5), è stato perso un 6% rispetto alla<br />

situazione ottimale, tuttavia se questo stesso tetto<br />

è deviato di 60º (cella evidenziata in arancione<br />

nella Tabella 5), perdiamo fino a un 9%.<br />

E<br />

67


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

Azimut -90º -75º -60º -45º -30º -15º 0º 15º 30º 45º 60º 75º 90º<br />

Incl.<br />

90º 0.60 0.65 0.70 0.73 0.74 0.74 0.74 0.75 0.74 0.73 0.70 0.66 0.60<br />

80º 0.67 0.73 0.78 0.82 0.85 0.86 0.86 0.86 0.85 0.82 0.79 0.74 0.67<br />

70º 0.73 0.80 0.86 0.91 0.94 0.95 0.96 0.96 0.94 0.91 0.86 0.81 0.74<br />

60º 0.79 0.87 0.93 0.98 1.01 1.03 1.04 1,04 1.02 0.98 0.93 0.87 0.80<br />

50º 0.85 0.92 0.98 1.03 1.07 1.09 1.10 1.09 1.07 1.03 0.98 0.92 0.85<br />

40º 0.89 0.96 1.02 1.07 1.10 1.12 1.13 1.12 1.10 1.07 1.02 0.96 0.90<br />

30º 0.93 0.99 1.04 1.08 1.11 1.13 1.14 1.13 1.11 1.08 1.04 0.99 0.94<br />

20º 0.97 1.01 1.04 1.07 1.10 1.11 1.12 1.11 1.10 1.08 1.05 1.01 0.97<br />

10º 0.99 1.01 1.03 1.05 1.06 1.07 1.07 1.07 1.06 1.05 1.03 1.01 0.99<br />

0º 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00<br />

Tabella 5. Perdite rispetto al caso ottimale, dovute alle inclinazioni dei moduli e all’orientamento dei tetti<br />

In questo tipo di tetti, le perdite da ombreggiamento sono quelle dovute a oggetti che possono trovarsi nei<br />

pressi del tetto, come alberi, camini, dispositivi montati sul tetto, ecc.<br />

3. Sicurezza e manutenzione<br />

3.1. Sicurezza e manutenzione in tetti piani transitabili<br />

Nel caso di tetti piani transitabili, il rischio<br />

associato alla caduta dall’alto è sostanzialmente<br />

dovuto a quelle che possono aver luogo dai bordi<br />

del tetto.<br />

In generale, l’ideale è porre il parapetto di 1 [m]<br />

attorno al perimetro della copertura<br />

Qualora non siano state attuate misure di<br />

protezione collettiva sarà obbligatorio utilizzare<br />

Rischio di cadura dall’alto<br />

su tetti senza parapetto<br />

Figura 4. Immagine schematica di impianto FV su tetto<br />

piano transitabile<br />

un dispositivo di protezione individuale contro la<br />

caduta dall’alto (art. 115 del D.Lgs. 81/08 )<br />

e lasciare una distanza pari a 2 [m] dai bordi del<br />

tetto.<br />

Le implicazioni nella progettazione del layout sono<br />

date dalla zona d’ombra causata da tale parapetto,<br />

come mostra la Figura 4. Immagine schematica di<br />

impianto FV su tetto piano transitabile<br />

Parapetto di almeno 1 [m] intorno al<br />

perimetro della copertuta<br />

Figura 5. Recinzione perimetrale raccomandata per gli<br />

impianti FV su tetto piano transitabile


2.2. Concetti elaborativi per layout dei tetti fotovoltaici<br />

3.2. Sicurezza e manutenzione in tetti a capanna non orientati a sud<br />

Molti capannoni industriali con uno o più tetti<br />

a falda sono solitamente costruiti con lastre<br />

trapezoidali non transitabili. In altri casi, si usa la<br />

copertura tipo a pannello sandwich, in cui il grado<br />

di transitabilità è maggiore.<br />

Prendendo in considerazione un caso sfavorevole<br />

in cui la copertura non sia transitabile, i rischi di<br />

caduta con dislivello si riducono:<br />

• Adottando adeguate misure di prevenzione<br />

e protezione ovvero utilizzando di DPC<br />

(installazione di linee vita o parapetti) e/o DPI<br />

(cinture di sicurezza).<br />

Al momento di elaborare il layout per questo tipo<br />

di tetti, dovranno essere previste zone per creare<br />

passi transitabili per gli operatori, nonché per<br />

lo scarico occasionale di utensili e di materiale<br />

(nell’ambito del carico consentito del tetto).<br />

La realizzazione di camminamenti lungo il colmo<br />

di due spioventi del tetto consente di:<br />

Predisposizione di camminamenti a<br />

distanze costanti (1[m])<br />

Minor teMpo di esposizione<br />

al fattore rischio<br />

MaGGiore sicUrezza<br />

• Ridurre il tempo di percorrenza del<br />

camminamento per raggiungere le file da<br />

mantenere;<br />

• Facilitare l’accesso ai pannelli attraverso l’uso<br />

di funi di calata.<br />

Figura 6. Particolare dei corridoi transitabili sulle zone centrali dei due tetti a falde confinanti<br />

69


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

Quanto alla disposizione vicino ai bordi del tetto, per ragioni di sicurezza nell’installazione e nella<br />

manutenzione, sarà evitata la disposizione di file vicine al bordo del tetto, nelle file estreme e nei bordi.<br />

Per sicurezza, nell’installazione e nella manutenzione si eviterà la disposizione di file vicine al bordo del<br />

tetto; si lascerà almeno 1,5 [m] tra le file estreme e i bordi. Si precisa che, i lavoratori, oltre a rispettare tali<br />

distanze devono necessariamente utilizzare DPC, e nel caso questi non siano utilizzabili, ricorrerà ai DPI:<br />

• Fila anteriore (più vicina al sud) g 1,5 [m] dalla<br />

struttura al bordo del tetto<br />

• Fila posteriore (più lontana dal sud) g 1,5 [m]<br />

dalla proiezione della struttura al bordo del tetto<br />

• Bordi laterali del tetto g 1,5 [m] dall’ultimo<br />

modulo della struttura al bordo del tetto<br />

• Distanza dal colmo g 1 [m] per la disposizione<br />

dei corridoi transitabili.<br />

Distanze da osservare tra le ultime file di moduli e le estremità del tetto<br />

Figura 7.<br />

3.3. Sicurezza e manutenzione su tetti orientati a sud<br />

Nell’ambito della tipologia di tetti a capanna<br />

orientati a sud, distingueremo tra:<br />

• tetti composti a falde tetti composti da varie<br />

coperture contigue a capanna<br />

• tetti a dente di sega<br />

I rischi legati alla caduta con dislivello da<br />

menzionare per questo tipo di tetto sono:<br />

• Rischio di caduta con dislivello dal bordo o<br />

frontespizio g si riduce ricorrendo a misure<br />

di prevenzione e protezione ovvero utilizzando<br />

i DPC (installazione di linee vita o parapetti)<br />

e/o i DPI (cinture di sicurezza)<br />

Lo scopo di queste distanze nelle file estreme è:<br />

• Ridurre il rischio di cadute a causa della<br />

vicinanza al bordo;<br />

• Ridurre il rischio di caduta di oggetti dovuta al<br />

loro maneggio in vicinanza del bordo del tetto;<br />

• Evitare che l’operatore lavori di spalle in<br />

prossimità del bordo del tetto.<br />

Figura 8. Tipi di tetto: tetti a falde (sn) e a denti<br />

di sega (dx)<br />

• Rischio di caduta con dislivello attraverso il<br />

tetto: si riduce mediante l’inserimento di zone<br />

transitabili intorno al sistema fotovoltaico


2.2. Concetti elaborativi per layout dei tetti fotovoltaici<br />

Per i tetti a falde:<br />

Nelle coperture a capanna la cui deviazione<br />

rispetto al sud è minore di alcuni gradi (cosa che<br />

dipenderà dal rendimento atteso dal progetto e,<br />

pertanto, dall’energia specifica da includere), verrà<br />

sfruttata la parte della copertura orientata a sud,<br />

come illustrato nella seguente immagine.<br />

l rischio di caduta con dislivello dal bordo o<br />

frontespizio sarà ridotto lasciando una distanza di<br />

sicurezza attrezzata dai bordi del tetto. Il criterio<br />

Distanze minime dai bordi per evitare gli<br />

effetti del vento<br />

• Mediante queste distanze si riduce l’effetto<br />

di sovrappressioni e aspirazioni che sorgono nel<br />

perimetro del tetto<br />

• Si dovrà lasciare una distanza di sicurezza dal<br />

colmo di circa 0,5 (m)<br />

Il rischio di caduta dall’alto lungo il tetto si riduce<br />

al minimo mediante la disposizione di idonee zone<br />

transitabili intorno al sistema fotovoltaico, che<br />

consentano l’ispezione dei moduli fotovoltaici in<br />

condizioni di sicurezza.<br />

Punto de acceso<br />

Figura 9. Layout dei tetti a capanna<br />

Camminamento transitabile per la<br />

manutenzione<br />

Figura 10<br />

considerato sarà il seguente:<br />

• Si lascerà sempre una distanza di almeno 1,5<br />

[m] dal bordo. Ciò consentirà l’installazione di un<br />

corridoio transitabile attrezzato di 0,6 [m] (circa)<br />

e di avere un margine di sicurezza di 0,9 [m] fino<br />

al bordo o al frontespizio. I lavoratori potranno<br />

transitare solo se provvisti di DPI anticaduta.<br />

Dal punto di vista della manutenzione del tetto, la<br />

soluzione da adottare sarebbe quella di disporre<br />

un cammino transitabile vicino al colmo, benché in<br />

questo caso concreto, dato che verrebbe disposto<br />

nello spiovente situato a nord, non vi sarebbero<br />

implicazioni nel progetto del layout. Idealmente, si<br />

dovrebbe porre sul lato sud per avere una maggiore<br />

visibilità del campo fotovoltaico.<br />

71


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

Nel caso di tetti di maggiori dimensioni, si<br />

disporranno vari corridoi di manutenzione.<br />

Calcolo del numero di corridoi:<br />

Per quanto riguarda il numero dei corridoi,<br />

questi si disporranno in modo tale che in caso<br />

di esecuzione di un lavoro di manutenzione<br />

correttiva, qualora non si possa camminare sui<br />

medesimi, si debba smontare un massimo di<br />

8 moduli in qualunque direzione.<br />

Esempio,<br />

Avendo un tetto con le seguenti dimensioni:<br />

• 20 (m) x 200 (m)<br />

• Si installano i moduli da 1,6 x 0,8 in verticale<br />

(come dimensioni si assumono 1,61 e 0,81 per<br />

avere i margini di montaggio delle strutture)<br />

Distanza utilizzabile in N-S= (20-1,5-0,5) = 18 (m)<br />

Numero di moduli = 18/1,61 = 11,18 g 11 moduli<br />

Distanza utilizzabile a est-ovest = (200-1,5-1,5) =<br />

197<br />

Numero teorico di moduli = 197 / 0,81 = 243,2<br />

moduli g 243 moduli<br />

Agendo da sopra, si dovrebbero smontare<br />

11 moduli per arrivare all’ultimo; di conseguenza,<br />

la soluzione ideale è quella di togliere una delle file<br />

e disporre due blocchi da 5 moduli ciascuno.<br />

Per la dilatazione termica dei profilati, dovranno<br />

essere realizzati blocchi da 15 (m) al massimo di<br />

lunghezza in alluminio. Perciò, ogni 15 (m), dovrà<br />

essere lasciato un margine di circa 5 cm tra<br />

i gruppi di moduli fotovoltaici.<br />

Distanza utilizzabile a est-ovest = (200-1,5-1,5) = 197<br />

15 (m) / 0,81 = 18,51 moduli - si porranno 18<br />

moduli a est-ovest e si lascerà un margine di 5 cm<br />

per ciascun blocco.<br />

Lunghezza del profilato a est-ovest = 18 *0,81 =<br />

14,58 (m)<br />

Numero di blocchi = 197 / 14,58 = 13,51 g13<br />

blocchi da 18 moduli e 1 blocco da 9 moduli<br />

Lunghezza totale = 14,58 * 13 + 14,58 * 9/18 * 1<br />

+ 0,05 * 13 = 197,48 (m)<br />

Siccome:<br />

Lunghezza totale > Distanza utilizzabile a est-ovest<br />

si dovrà montare un modulo in meno nell’ultimo<br />

blocco - 8 moduli.<br />

Il tetto sarà così composto:<br />

• 13 blocchi da 5 moduli in verticale per 18<br />

moduli X 2<br />

• 1 blocco da 5 moduli in verticale<br />

per 8 moduli X 2<br />

Figura 11. Layout dei tetti formati da coperture a falde<br />

Per i tetti composti da varie coperture a falde:<br />

Si sfrutteranno tutte quelle coperture che siano<br />

orientate a sud, come illustrato nella seguente<br />

immagine, che mostra tre coperture a capanna<br />

con una deviazione rispetto al sud.


2.2. Concetti elaborativi per layout dei tetti fotovoltaici<br />

Le indicazioni da osservare per eseguire il layout<br />

saranno le stesse del tetto di tipo II; per quanto<br />

riguarda le distanze dai bordi del tetto, si adotterà<br />

il seguente il criterio di progetto:<br />

• Sarà lasciata sempre una distanza di almeno<br />

1,5 (m) dal bordo per consentire la messa in opera<br />

di un corridoio transitabile di 0,6 (m) (circa) ed<br />

avere un margine di sicurezza di 0,9 (m) fino al<br />

bordo o al frontespizio:<br />

• Rischio di caduta con dislivello dal bordo o<br />

frontespizio g sarà ridotto lasciando una distanza<br />

di sicurezza dai bordi<br />

Distanze minime dai brodi per evitare l’effetto del vento<br />

Figura 12. Distanze di sicurezza<br />

• Rischio di caduta con dislivello attraverso il<br />

tetto g si riduce mediante l’inserimento di zone<br />

transitabili intorno al sistema fotovoltaico<br />

• Si dovrà lasciare una distanza di sicurezza dal<br />

colmo di circa 0,5 (m)<br />

• Nei capannoni posti l’uno accanto all’altro, se<br />

non vi sono rischi di caduta attraverso il perimetro<br />

del tetto, non si dovrà mantenere la distanza di<br />

sicurezza di 1,5 (m)<br />

Dal punto di vista della manutenzione del tetto, la soluzione da adottare sarebbe quella di disporre<br />

idonei cammini transitabili vicino alla sommità del medesimo, benché in questo caso concreto, dato che<br />

verrebbero disposti nello spiovente situato a nord, non vi sarebbero implicazioni nel progetto del layout.<br />

73


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

Il calcolo del numero dei corridoi per la<br />

manutenzione si effettuerà come indicato nel<br />

paragrafo precedente.<br />

Per i tetti a dente di sega:<br />

Corridoi per la manutenzione<br />

Nelle coperture a dente di sega la cui deviazione<br />

rispetto a sud è piccola, saranno sfruttate tutte<br />

quelle coperture orientate a sud.<br />

Come nel caso degli altri tetti, nelle coperture<br />

estreme numerate come “1” ed “N” nella seguente<br />

Prospetto<br />

del tetto<br />

Distanze di sicurezza<br />

dai bordi<br />

Figura 13<br />

Figura 14. Layout per capannoni a dente di sega<br />

immagine, si avrebbe l’effetto di sovrappressione<br />

nelle zone indicate.<br />

Supponendo un vento nella direzione sudnord<br />

(nell’esempio dell’immagine seguente), si<br />

avvertirebbe più effetto di bordo nella copertura 1.<br />

Se il vento soffiasse in senso contrario, tale effetto si<br />

avrebbe nella copertura N (vedere l’Eurocodice).<br />

Sarà lasciata una distanza minima di sicurezza di<br />

1,5 (m) dai bordi.<br />

Camminamentit<br />

Dovranno essere prese in considerazione le ombre che proietta il dente di sega sulla copertura successiva.


<strong>BP</strong> <strong>Solar</strong><br />

01 2.3. Producto Struttura y di Tecnología sostegno<br />

fotovoltaica e vita<br />

utile del tetto<br />

fotovoltaico<br />

75


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

1. La struttura di sostegno solare fotovoltaica<br />

Una volta definito il layout ed eseguito uno<br />

studio sulle ombre, il passo successivo nella<br />

progettazione dei sistemi fotovoltaici è la scelta<br />

della struttura da utilizzare, il futuro supporto dei<br />

moduli e l’interfaccia con il tetto.<br />

Gli ambienti possono essere classificati in<br />

funzione del grado di corrosività che presentano,<br />

classificazione disciplinata dalla norma ISO 9223:<br />

“Corrosion of metals and alloys-Corrosivity<br />

of atmospheres-Classification”. Questa norma<br />

definisce la ripartizione per aree geografiche in<br />

funzione del grado di corrosività, la quale si basa<br />

sul grado di inquinamento, la salinità e l’umidità<br />

del luogo.<br />

In generale, la difficoltà maggiore consiste nel<br />

sapere come classificare la zona in cui ci si trova.<br />

Di seguito saranno dettagliati gli aspetti relativi<br />

alle strutture, come la protezione contro la<br />

corrosione, i materiali costituenti e il tipo di<br />

ancoraggio o di fissaggio tra il tetto e la struttura,<br />

e tra questa e il modulo.<br />

1.1. Classificazione dell’ubicazione del tetto in funzione del grado di corrosione<br />

Classe di<br />

Corrosività<br />

Nel caso non si disponga di informazioni relative<br />

all’indice di corrosione della zona, è possibile<br />

ricorrere a una stima qualitativa dell’area<br />

Velocità di corrosione dello zinco in diverse atmosfere<br />

(secondo l’ISO 9223)<br />

In alcune occasioni, sono stati eseguiti degli studi<br />

per certe localizzazioni usando provette d’acciaio e<br />

analizzando la quantità di micron di zincatura persa<br />

in un determinato periodo di tempo, per stabilire<br />

l’aggressività di quell’ambiente e quindi attribuirgli<br />

la classificazione.<br />

Se alcuni studi su queste caratteristiche sono<br />

disponibili per l’area in questione, è possibile<br />

determinare qual è il tipo di zona citato dalla norma<br />

ISO 9223 (C1, C2, C3, ecc.) a cui appartiene il tetto<br />

dove si realizza l’impianto fotovoltaico.<br />

Molto bassa<br />

C1 0,1<br />

Interno: Secco<br />

C2<br />

C3<br />

C4<br />

C5<br />

Ambiente<br />

Bassa<br />

Interno: Condensa occasionale<br />

Media<br />

Interno: Umidità elevata e tracce di condensa nell’aria<br />

Esterno: Urbano non marittimo e marittimo a bassa salinità<br />

Alta<br />

Interno: Piscine, impianti chimici, ecc.<br />

Esterno: Industriale non marittimo e urbano marittimo<br />

Molto alta<br />

Esterno: Industriale molto umido con elevato grado di<br />

salinità<br />

Perdita media<br />

annuale dello<br />

spessore di zinco<br />

(μm)<br />

da 0,1 a 0,7<br />

da 0,7 a 2,1<br />

da 2,1 a 4,2<br />

da 4,2 a 8,4<br />

Tabella 1. Classificazione delle zone in funzione della corrosione secondo la norma ISO 9223 (1992)<br />

osservando lo stato delle strutture vicine alla<br />

stessa (lampioni, finestre, recinzioni, ecc.).


2.3. Struttura di sostegno fotovoltaica e vita utile del tetto fotovoltaico<br />

1.2. Materiale delle strutture solari fotovoltaiche<br />

Il materiale che compone le strutture di supporto<br />

dei moduli fotovoltaici è, in generale, l’acciaio<br />

galvanizzato o l’alluminio e, in rare occasioni,<br />

l’acciaio inossidabile.<br />

Di seguito, si elencano i casi dell’acciaio<br />

galvanizzato e dell’alluminio.<br />

1.2.1. Acciaio galvanizzato a caldo:<br />

Per quanto riguarda l’acciaio galvanizzato a<br />

caldo, la normativa UNE EN ISO 14713 stabilisce<br />

lo spessore minimo di zinco (galvanizzazione)<br />

per una categoria di corrosione e una durabilità<br />

determinate.<br />

Esempio:<br />

• Supponendo una zona C3 (corrosione media)<br />

e 25 anni di durata richiesti, lo spessore<br />

minimo di rivestimento sarà di 52-53 micron<br />

di galvanizzazione. Questo è fattibile per gli<br />

acciai galvanizzati secondo la norma UNE<br />

1461, in base allo spessore del profilato.<br />

Sistemi di verniciatura sul sostrato di acciaio<br />

galvanizzato:<br />

Nei casi in cui non sia sufficiente l’uso di acciaio<br />

galvanizzato semplice, come nel secondo<br />

esempio precedente, si potrebbe ricorrere a<br />

un sistema duplex di verniciatura. I sistemi di<br />

verniciatura necessari sul sostrato di acciaio<br />

galvanizzato, che potrebbero essere richiesti in<br />

base alla norma UNE 12944, sarebbero:<br />

Immagine 1. La durata del rivestimento dell’acciaio galvanizzato<br />

in funzione dello spessore e della zona di corrosione in cui si<br />

trovi, secondo la norma UNE EN ISO 14713<br />

• Supponendo una zona C5 (corrosione molto<br />

alta) e 25 anni di durata richiesti, lo spessore<br />

minimo di rivestimento sarà di 210 micron di<br />

galvanizzazione. Tale spessore non può essere<br />

ottenuto nell’acciaio galvanizzato.<br />

• Per la categoria C4 (corrosione alta) e requisiti<br />

di elevata durabilità, dovrebbe essere ottenuto<br />

uno spessore minimo dello strato di vernice di<br />

160 micron utilizzando la vernice epossidica<br />

o poliuretano. Ciò è possibile mediante varie<br />

combinazioni di strati di vernice, previsti in<br />

tale norma.<br />

• Allo stesso modo, per la categoria C5<br />

(corrosione molto alta) sono necessari almeno<br />

240 micron.<br />

77


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

1.2.2. a) Corrosione dell’alluminio<br />

e delle sue leghe<br />

Secondo la sua composizione, ogni lega di<br />

alluminio avrà un comportamento differente.<br />

Nella Tabella 2 è indicata la resistenza alla<br />

corrosione di diverse leghe nella gamma 6XXX,<br />

il tipo più comune nella fabbricazione di strutture<br />

del fotovoltaico. Queste leghe sono state<br />

classificate con le lettere A (altissima resistenza<br />

alla corrosione) e B (alta resistenza alla stessa)<br />

e così via.<br />

L’anodizzazione:<br />

Lega Temprato<br />

Le principali caratteristiche degli allumini<br />

della gamma 6XXX, in conformità alla ASM<br />

Internazionale1 sono:<br />

• Resistenza moderatamente alta alla corrosione e<br />

resistenza molto buona alla stessa<br />

• Altamente adeguata per applicazioni<br />

strutturali, edifici, marina, macchinari, ecc.<br />

Resistenza alla<br />

corrosione<br />

6053 T6, T61 A<br />

6061 T4, T451, T4510, T4511 B<br />

6061 T6, 651, T652, T6510, T6511 B<br />

6063 All A<br />

6066 T4, T4510, T4511, T6, T6510, T6511 C<br />

6070 T4, T4511, T6 B<br />

6101 T6, T63, T61, T64 A<br />

6201 T81 A<br />

6262 T6, T651, T6510, T6511, T9 B<br />

6463 All A<br />

In ambienti molto aspri, come gli impianti vicini<br />

alla costa, potrebbe essere necessario proteggere<br />

ulteriormente l’alluminio. Secondo la norma<br />

UNE-EN 1999 1.1, nel caso di ambienti marini<br />

inclementi (potrebbe essere una C5) o industriali<br />

inclementi (C4) sarà necessaria una protezione<br />

aggiuntiva dell’alluminio come, ad esempio,<br />

l’anodizzazione.<br />

L’anodizzazione è un processo di ossidazione<br />

elettrolitica che produce nell’alluminio uno strato<br />

integrale di ossido d’alluminio, il cui spessore è<br />

maggiore di quello prodotto in modo naturale.<br />

Tabella 3. Resistenza alla corrosione dei diversi tipi di leghe di alluminio<br />

Tale rivestimento aderisce in maniera stabile al<br />

sostrato di alluminio proteggendolo dall’abrasione<br />

e, quando lo spessore è quello adeguato,<br />

protegge altresì dalle intemperie e altri ambienti<br />

corrosivi.<br />

Secondo l’ASM Internazionale, per le applicazioni<br />

in ambienti inclementi, si consiglia solitamente<br />

uno spessore di anodizzazione da 15 a 30 micron.<br />

La Tabella 4 mostra a vari livelli le necessità di<br />

protezione dell’alluminio secondo l’ambiente di<br />

esposizione e la durabilità desiderata.<br />

ASM Internazionale (prima conosciuta come American Society for Metal) è un organismo professionale di studiosi dei materiali e di<br />

ingegneri che lavorano nel campo dei metalli.


2.3. Struttura di sostegno fotovoltaica e vita utile del tetto fotovoltaico<br />

Tasso di<br />

durabilità<br />

della lega<br />

**<br />

Spessore del<br />

materiale (mm)<br />

Protezione secondo l’ambiente<br />

Atmosferico Sommerso<br />

Rurale Industriale / urbano<br />

Marino Acqua<br />

Moderato Aspro Non industriale Moderato Aspro fredda<br />

A Tutti 0 0 P 0 0 P 0 (P)<br />

B < 3 0 (P) P (P) (P) P P P<br />

Acqua di<br />

mare<br />

≥ 3 0 0 P 0 (P) P (P) P<br />

C Tutti 0 (P) P (P) (P) P (P) NR<br />

Legenda:<br />

0 Normalmente non necessita di protezione<br />

P Normalmente occorre protezione salvo i casi speciali*, che devono essere decisi dal<br />

progettista<br />

(P) La necessità di protezione dipende da condizioni particolari** della struttura, che devono<br />

essere decise dal progettista<br />

NR Non si consiglia l’immersione in acqua di mare<br />

* Possono esistere zone limitate all’interno di aree estese che posseggono un microclima tale<br />

da creare condizioni ambientali particolari (per esempio micrositi industriali all’interno di<br />

un’area rurale)<br />

Parti concrete della struttura possono essere soggette a condizioni particolari a causa della<br />

loro maggiore o minore esposizione agli agenti atmosferici e alla sporcizia (per esempio<br />

dettagli strutturali dove si accumula la sporcizia ed è maggiore l’umidità)<br />

Tabella 4. Necessità di protezione per l’alluminio secondo l’ambiente dell’impianto<br />

79


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

2. Interfaccia tra struttura e tetto<br />

L’interfaccia tra la struttura e il tetto è uno dei<br />

punti importanti al momento di realizzare un<br />

impianto fotovoltaico. Questo tipo di impianti<br />

presenta, in generale, grandi aree di esposizione<br />

che rendono significativi i carichi di vento<br />

trasmessi. Si deve tener conto di questo fattore al<br />

momento di stabilire l’interfaccia tra la struttura e<br />

il tetto.<br />

Allo stesso modo, tale interfaccia può dare origine<br />

alla corrosione con gravi ripercussioni strutturali<br />

e infiltrazioni d’acqua all’interno degli edifici o dei<br />

capannoni industriali.<br />

Di seguito sono indicate alcune delle principali<br />

interfacce tetto-struttura esistenti sul mercato.<br />

2.1. Clip uniti alla lamiera:<br />

Questo sistema non è raccomandabile, poiché<br />

tutto il peso dell’impianto fotovoltaico e tutti i<br />

carichi dello stesso dovuti al vento o alla neve si<br />

trasmettono alla lamiera del tetto. In generale, le<br />

Immagine 2. Esempi di clip uniti alla lamiera di un tetto<br />

Di queste, per i tetti non transitabili di lamiera di<br />

portata insufficiente, la <strong>BP</strong> <strong>Solar</strong> considera valide<br />

solo quelle che creano un’unione tra la struttura<br />

fotovoltaica e quella del capannone o dell’edificio.<br />

Nel caso di tetti piani transitabili in calcestruzzo, è<br />

consigliabile utilizzare sistemi di tipo massicciata<br />

che evitino la perforazione del tetto.<br />

Altro fattore da considerare è quello delle coppie<br />

galvaniche che possono sorgere tra il tetto e la<br />

struttura. Quando si utilizzano materiali dissimili,<br />

si deve considerare l’interposizione di materiale<br />

in grado di eliminare il contatto metallo-metallo<br />

fautore della corrosione.<br />

lamiere sono deteriorate dal tempo o si possono<br />

deteriorare durante la vita utile dell’impianto,<br />

perdendo la capacità portante. Inoltre, a priori,<br />

non si conosce lo stato degli ancoraggi della<br />

lamiera alla struttura né, quindi, la loro resistenza.


2.3. Struttura di sostegno fotovoltaica e vita utile del tetto fotovoltaico<br />

2.2. Ribattitura diretta nella lamiera trapezoidale<br />

Le conclusioni sono le stesse applicate per il caso<br />

precedente: il sistema non è consigliabile.<br />

2.3. Viti autofilettate alle travi e cinghie<br />

Gli ancoraggi alle travi (ad esempio, EJOT)<br />

sono utilizzabili per la lamiera trapezoidale e<br />

quella sinusoidale. Questo tipo di ancoraggio<br />

arriva direttamente alla trave e si avvita alla<br />

stessa, trasmettendo tutti i carichi dell’impianto<br />

fotovoltaico alla struttura dell’edificio o del<br />

capannone industriale.<br />

Immagine2: Particolare di ancoraggio EJOT su trave<br />

Immagine 1. Dettaglio di una ribattitura nella lamiera<br />

trapezoidale di un tetto<br />

Si deve prestare molta attenzione nel valutare tali<br />

ancoraggi, seguendo sempre sia le indicazioni<br />

del produttore per quanto attiene ai limiti di<br />

carico degli stessi e al modo di montaggio, sia<br />

gli standard locali di applicazione per stabilire i<br />

carichi.<br />

Occorre prestare particolare attenzione anche<br />

all’impermeabilità degli ancoraggi dopo<br />

l’installazione.<br />

81


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

2.4. Ganci per tegole<br />

I ganci per tegole vanno direttamente fissati alla<br />

struttura dell’abitazione. Si fissa al tetto la parte<br />

inferiore del gancio, che resta semicoperto dalla<br />

tegola e lascia scoperta la parte superiore su<br />

cui saranno fissati i profilati metallici destinati al<br />

montaggio dei moduli.<br />

2.5. Fast Jack®<br />

Per i tetti bituminosi, è possibile utilizzare il<br />

sistema chiamato Fast Jack. Ogni tirafondo del<br />

sistema Fast Jack è stato testato per sostenere<br />

fino a 1.070 kg.<br />

Immagine 3. Ganci per tegole<br />

(standard, con altezza e larghezza variabile e per tetti di ardesia)<br />

Immagine 4. Sistema di ancoraggio “fast jack” per tetti bituminosi<br />

Possono essere fabbricati in alluminio o in acciaio<br />

e alcuni produttori offrono modelli con possibilità<br />

di variare l’altezza e la larghezza. È possibile,<br />

inoltre, trovare ganci specifici per tetti di ardesia o<br />

per tetti a tegole sovrapposte.<br />

Gli ancoraggi sono fabbricati in alluminio<br />

estruso, in modo che nessuna saldatura possa<br />

indebolirsi per la corrosione. Inoltre, l’alluminio<br />

è un materiale leggero che facilita il compito del<br />

montaggio e riduce i costi di trasporto.


2.3. Struttura di sostegno fotovoltaica e vita utile del tetto fotovoltaico<br />

2.6. Lastroni di calcestruzzo<br />

Sui tetti piani transitabili in calcestruzzo è<br />

consigliabile utilizzare sistemi di tipo massicciata,<br />

evitando la perforazione del tetto.<br />

È possibile utilizzare strutture inclinate per<br />

installare i moduli orientandoli verso sud. Tali<br />

strutture avranno generalmente inclinazioni da<br />

10º, 20º o 30º. Tale inclinazione dipenderà dallo<br />

Immagine 5. Struttura fissata a calcestruzzo su tetto piano<br />

spazio disponibile, dalle perdite ammissibili da<br />

ombreggiamento e, tra l’altro, dall’ottimizzazione<br />

dell’energia realizzabile.<br />

Come fissaggio per l’interfaccia tra il tetto e la<br />

struttura saranno utilizzati blocchi di calcestruzzo<br />

o contrappesi.<br />

83


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

3. Interfaccia tra struttura e modulo fotovoltaico<br />

Un’altra parte importante dell’impianto è<br />

l’interfaccia tra il modulo fotovoltaico e la struttura<br />

di montaggio.<br />

Ai moduli fotovoltaici sono allegate,<br />

generalmente, delle specifiche in cui viene<br />

indicato il modo o i modi di montaggio previsti per<br />

ogni tipo di modulo.<br />

• Montaggio mediante fori sul modulo: è<br />

sempre il sistema più raccomandato, ma non<br />

sempre è fattibile per gli impianti a tetto<br />

Immagine 6. Moduli fissati con profilati avvitati nei fori<br />

dell’intelaiatura<br />

• Montaggio mediante profilati continui:<br />

profilati che si appoggiano in modo continuo<br />

sulle due parti laterali del modulo, esercitando<br />

una pressione sull’intelaiatura, o sui lati più<br />

lunghi, o su quelli più corti. Secondo il modulo<br />

fotovoltaico, questi sistemi sono ammissibili o<br />

meno.<br />

Immagine 8. Sistema di fissaggio mediante profilato continuo<br />

Sul mercato esistono diverse forme di montaggio.<br />

Bisognerà valutare scrupolosamente quale di<br />

queste forme scegliere per poter soddisfare<br />

in ogni momento i requisiti di montaggio del<br />

prodotto.<br />

Alcuni sistemi esemplificativi sono:<br />

• Montaggio con sistemi tipo pinza:<br />

consistono generalmente in quattro pinze,<br />

utilizzate per ancorare il modulo alla struttura<br />

esercitando una pressione sui quattro punti<br />

dell’intelaiatura.<br />

Immagine 7. Sistema di fissaggio mediante pinze<br />

Al momento di scegliere il sistema di montaggio,<br />

è importante assicurarsi che, nelle condizioni di<br />

carico più sfavorevoli, sulla parte posteriore dei<br />

moduli non si producano rotture o deformazioni<br />

negli elementi di ancoraggio tali da porre in<br />

pericolo l’unione del modulo con la struttura,<br />

rischiando che si stacchi dalla medesima. Ciò è<br />

particolarmente delicato sui tetti, poiché sono<br />

impianti che, a differenza di quelli al suolo,<br />

possono essere posizionati in zone popolate e con<br />

affluenza di persone.


<strong>BP</strong> <strong>Solar</strong><br />

01<br />

2.4.<br />

Producto<br />

L’impianto<br />

y Tecnología<br />

elettrico<br />

del tetto fotovoltaico:<br />

punti chiave<br />

85


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

1. Introduzione<br />

In questa sezione si tratterà di quelle parti<br />

dell’impianto fotovoltaico che sono importanti,<br />

sia perché rilevanti dal punto di vista dell’integrità<br />

dell’impianto sia perché cruciali per la sicurezza<br />

delle persone.<br />

Gli impianti fotovoltaici sono essenzialmente<br />

diversi da quelli elettrici convenzionali, pertanto<br />

si dovrà prestare molta attenzione a determinati<br />

componenti degli stessi.<br />

2. Fusibili di CC negli impianti fotovoltaici<br />

2.1. La corrente inversa<br />

In caso di difetto in una stringa (cortocircuito<br />

nel modulo, guasti nell’isolamento o nel<br />

cablaggio di CC, ecc.), la corrente prodotta<br />

dai moduli non coinvolti fluirà verso la stringa<br />

in cui si è verificato il guasto, anziché verso<br />

l’invertitore. Questa corrente anomala che<br />

scorre verso la stringa che si trova in stato di<br />

guasto è definita corrente inversa ed è in grado<br />

di danneggiare gli altri moduli della stringa o di<br />

provocare un surriscaldamento nella stessa.<br />

Di fronte a queste correnti, il fusibile gioca<br />

un ruolo determinate al momento di isolare il<br />

guasto.<br />

Corrente<br />

inversa<br />

Figura 1: Situazione di doppio guasto in una<br />

stringa FV e di corrente inversa


2.4. L’impianto elettrico del tetto fotovoltaico: punti chiave<br />

2.2. Necessità dei fusibili in un impianto FV<br />

a) I fusibili<br />

In generale, un fusibile è un dispositivo che<br />

protegge i sistemi elettrici in caso di cortocircuito<br />

o di eccesso di carico attraverso la fusione per<br />

effetto Joule di un elemento metallico a basso<br />

punto di fusione, aprendo in tal modo il circuito da<br />

proteggere.<br />

Se soggetto a una corrente superiore al minimo<br />

richiesto, il fusibile si fonde. Quanto maggiore è<br />

la corrente, tanto minore sarà il tempo di fusione.<br />

Il tempo impiegato per la fusione del fusibile è<br />

definito tempo di prearco, giacché la fusione è<br />

seguita da un arco.<br />

In particolare, quando in un impianto fotovoltaico<br />

esistono più stringhe collegate in parallelo,<br />

ognuna di queste dovrà essere protetta da<br />

un dispositivo di protezione di tipo fusibile in<br />

entrambi i poli (positivo e negativo).<br />

Nell’esempio della Figura 3, in presenza di un<br />

guasto in una delle stringhe, la corrente delle<br />

rimanenti tenderà a circolare attraverso quella in<br />

avaria. In tal modo, il fusibile di quest’ultima avrà<br />

il compito di agire per eliminare gli apporti delle<br />

stringhe in parallelo.<br />

L’apporto totale verso la stringa danneggiata in un<br />

caso limite è (n-1)*Isc, dove:<br />

• n = numero di stringhe in parallelo<br />

• Isc = corrente di cortocircuito del modulo<br />

fotovoltaico<br />

Imagen 1: Fusible<br />

Figura 2: Fusibili di stringa (all’interno del<br />

circolo giallo) in un impianto fotovoltaico con<br />

più stringhe in parallelo<br />

87


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

b) Valutazione dei fusibili<br />

Le informazioni concernenti la necessità di dotarsi<br />

di una protezione dagli eccessi di corrente nei<br />

sistemi fotovoltaici sono piuttosto confuse. Non<br />

esistono standard sull’uso di fusibili nei sistemi<br />

fotovoltaici collegati alla rete.<br />

Alcuni standard IEC/EN trattano ad esempio<br />

dei requisiti per gli impianti di energia solare<br />

fotovoltaica o delle informazioni che devono<br />

figurare nel manuale di istruzioni e nella targa<br />

di identificazione dei moduli. Non definiscono,<br />

tuttavia, i requisiti riguardanti l’uso di fusibili o<br />

di dispositivi di protezione dai sovraccarichi nei<br />

moduli fotovoltaici.<br />

La corrente di scatto (ITRIP) dei dispositivi di<br />

protezione delle stringhe fotovoltaiche dovrà<br />

essere sempre quella indicata dalla <strong>BP</strong> SOLAR<br />

nelle specifiche dei moduli fotovoltaici.<br />

In caso di assenza di questo tipo di informazioni,<br />

ci sono vari modi per stabilire quale sia il fusibile<br />

adeguato per una stringa:<br />

• Metodo 1: la ITRIP per i moduli di silicio<br />

cristallino potrà essere determinata mediante la<br />

seguente formula:<br />

dove:<br />

ISC MOD è la corrente di cortocircuito del modulo<br />

fotovoltaico.<br />

ITRIP è la corrente di scatto del fusibile, la quale<br />

attiva il dispositivo di protezione.<br />

• Metodo 2: può accadere altresì che il<br />

produttore faccia riferimento alla resistenza del<br />

suo prodotto alle correnti inverse, senza indicare,<br />

tuttavia, il valore del fusibile da utilizzare. In tal<br />

caso, è possibile calcolarne il valore:<br />

1. Calcolare la corrente inversa massima possibile<br />

dell’impianto: Isc * (n -1) (vedere 4.2.2 a).<br />

2. Verificare se sono necessari fusibili di stringa:<br />

se la corrente inversa massima possibile calcolata<br />

nel punto i) oltrepassa la resistenza alle correnti<br />

inverse del modulo (indicazione del produttore),<br />

devono essere utilizzati fusibili di stringa.<br />

3. Verificare il valore del fusibile:<br />

Dev’essere 1,4 volte superiore alla corrente MPP<br />

del modulo sotto STC (condizioni standard di<br />

collaudo STC, indicate dal produttore).<br />

Dev’essere inferiore alla resistenza alle correnti<br />

inverse del modulo.<br />

In ogni caso, per operazioni di manutenzione,<br />

è consigliabile avere sempre un dispositivo di<br />

interruzione che consenta di isolare l’invertitore<br />

del campo fotovoltaico per gli interventi sullo<br />

stesso.


2.4. L’impianto elettrico del tetto fotovoltaico: punti chiave<br />

3. Collegamenti dei moduli fotovoltaici:<br />

connettori Multicontact e cavi<br />

3.1. I connettori Multicontact (MC) (1)<br />

Le interfacce modulo-modulo all’interno di<br />

una stringa, stringa-scatola di connessione o<br />

stringa-invertitore necessitano di elementi che<br />

consentano la continuità della corrente elettrica<br />

in modo sicuro e offrano protezione di fronte alle<br />

intemperie.<br />

Sebbene esista una vasta gamma di marche e<br />

di modelli disponibili sul mercato, in generale, i<br />

più utilizzati sono i connettori tipo MC, prodotti<br />

dalla ditta svizzera Multicontact, i cui centri di<br />

fabbricazione sono certificati ISO9001.<br />

Questi connettori si installano sui cavi mediante<br />

la crimpatura (2) . Sul mercato esistono vari modelli<br />

di connettori di questo tipo, fabbricati da diverse<br />

società, tre delle quali sono di seguito indicate:<br />

Femmina Femmina Femmina<br />

Maschio Maschio Maschio<br />

Connettore<br />

“SOLARLOK” della<br />

Tyco Electronics<br />

Connettore LC3<br />

della Lumberg<br />

Immagine 2: Tipi di connettori per moduli fotovoltaici presenti sul mercato<br />

(1) Immagini di connettori MC concesse da Multicontact AG.<br />

(2)Anglicismo che deriva dal verbo to crimp: schiacciare, unire a pressione.<br />

(3) I connettori Multicontact hanno un grado di protezione elettrica IP67, classe di protezione II.<br />

Connettore MC3 della<br />

Multicontact<br />

Questo tipo di connettori garantisce una corretta<br />

e sicura (3) unione tra un modulo e l’altro (o modulo<br />

invertitore/ modulo cassetta di connessione<br />

delle stringhe), consentendo di risparmiare<br />

tempo e denaro nell’installazione e offrendo una<br />

connessione maschio femmina semplice e veloce.<br />

Esistono due tipi di connettori Multicontact: MC3<br />

e MC4, entrambi studiati per sopportare tensioni<br />

massime del sistema da 1000 V e massime<br />

correnti da 30 A:<br />

89


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

• I connettori MC3 hanno un diametro di<br />

3 mm e sono prodotti in plastica flessibile,<br />

che consente di collegarli e di scollegarli<br />

a piacimento in modo manuale senza<br />

danneggiarli<br />

• I connettori MC4 hanno un diametro da<br />

4 mm e sono prodotti in plastica rigida che,<br />

sebbene assicuri una migliore connessione,<br />

non consente il collegamento/scollegamento<br />

manuale reiterato. Il produttore propone<br />

uno strumento per poterli scollegare<br />

adeguatamente<br />

La scelta di un sistema o l’altro dipenderà dal tipo<br />

di modulo usato nell’impianto e dai connettori<br />

inclusi, dalle entrate CC dell’invertitore, ecc.<br />

Indipendentemente dal tipo di connettore usato,<br />

occorre osservare sempre le norme di sicurezza:<br />

• Prima di procedere al montaggio o allo<br />

smontaggio, SCOLLEGARE sempre i<br />

connettori da ogni alimentazione elettrica.<br />

• Non scollegare MAI i connettori FV sotto<br />

carico. Questi si possono, tuttavia, collegare e<br />

scollegare sotto tensione in assenza di carico.<br />

Imagen 5: Tappo di tenuta femmina (per connettore maschio)<br />

• PROTEGGERE i connettori scollegati<br />

dall’acqua e dalla sporcizia, usando tappi di<br />

tenuta.<br />

• Il grado di protezione elettrica dei connettori<br />

è la resistenza all’acqua IP67, questi non<br />

devono MAI essere utilizzati sotto l’acqua.<br />

• Non porre MAI i connettori direttamente<br />

sul tetto, i cavi devono essere fissati,<br />

raccogliendoli a spira, nella parte posteriore<br />

del modulo. Il fissaggio dev’essere eseguito<br />

correttamente, in modo da evitare che i cavi<br />

restino penzolanti sul tetto.<br />

Immagine 3:<br />

Connettori MC3<br />

Immagine 4:<br />

Connettori MC4<br />

Immagine 6: Modo corretto per fissare i cavi e i connettori<br />

dietro il modulo: a spira


2.4. L’impianto elettrico del tetto fotovoltaico: punti chiave<br />

Normativa di applicazione ai connettori:<br />

Alcuni degli standard previsti per i connettori<br />

di sistemi fotovoltaici dalla Commissione<br />

Elettrotecnica Internazionale (IEC) (1) sono:<br />

• IEC 60352-2: Connessioni senza saldatura –<br />

Parte 2: Connessioni crimpate senza saldatura<br />

– Requisiti generali, metodi di prova e guida<br />

pratica<br />

• IEC 60529: Protezione contro le scariche<br />

elettriche (un connettore deve avere almeno<br />

un grado di protezione IP55)<br />

3.2. Archi elettrici in FV<br />

Un arco elettrico si genera, ad esempio, quando<br />

si scollegano, ancora sotto carico, i connettori<br />

positivo e negativo di un cavo a corrente continua.<br />

Questo fenomeno può risultare estremamente<br />

distruttivo, giacché l’effetto di calore dell’arco può<br />

provocare un incendio nell’impianto.<br />

• IEC 60664-1. Distanze di isolamento<br />

attraverso fessure e guaine di materiale<br />

isolante<br />

• IEC 60664-1: Valutazione delle linee di fuga<br />

• IEC 60695-11-10: Classe di infiammabilità<br />

Dall’Organizzazione Internazionale di Normazione<br />

(ISO):<br />

• ISO 4892-2: Resistenza alla radiazione U<br />

Figura 3: Archi che hanno luogo nei connettori di cavi CC<br />

(in parallelo a sinistra e in serie a destra)<br />

91


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

ARCO IN SERIE: Invecchiamento dei connettori<br />

dovuto al:<br />

• Tempo di vita utile del connettore<br />

• Alte temperature a seguito di una cattiva<br />

valutazione<br />

ARCO IN SERIE: Problemi dovuti a un falso<br />

contatto tra i connettori:<br />

• Montaggio scorretto<br />

Causa Modo per evitarlo<br />

ARCO IN SERIE: A seguito della mancata<br />

conoscenza circa le peculiarità degli impianti<br />

FV, o dell’assenza di formazione da parte del<br />

personale di montaggio:<br />

• Scollegamento di una stringa sotto carico<br />

ARCO IN PARALLELO: Problemi di isolamento:<br />

• Corrosione<br />

• Cattiva qualità del materiale<br />

Tabla 1: Cause di archi nei connettori dei cavi CC e come evitarli<br />

• Manutenzione preventiva. Per rilevare<br />

connettori danneggiati durante il controllo<br />

dell’impianto FV<br />

• Non tendere i cavi direttamente sul<br />

tetto (sopratutto quando la copertura è<br />

metallica, poiché tali coperture assorbono le<br />

temperature più elevate)<br />

• Migliore valutazione dei componenti CC<br />

• Pratiche corrette di montaggio e garanzia<br />

della qualità durante l’esecuzione. Prima<br />

di collegare i multicontact, entrambi i<br />

connettori devono essere visualmente<br />

ispezionati al fine di rilevare la presenza di<br />

sabbia o polvere nei contatti, o qualunque<br />

altro difetto nel materiale<br />

• Fissare correttamente i cavi già collegati<br />

nella parte posteriore del modulo, per evitare<br />

che ci siano cavi allentati<br />

• Non scollegare mai una stringa senza averla<br />

prima staccata dall’invertitore<br />

• Manutenzione preventiva per rilevare<br />

connettori danneggiati durante il controllo<br />

dell’impianto FV


2.4. L’impianto elettrico del tetto fotovoltaico: punti chiave<br />

3.3. La crimpatura<br />

La crimpatura è una tecnica attraverso la<br />

quale viene eseguita la connessione di cavi<br />

con terminali (come i connettori) mediante lo<br />

schiacciamento e l’appiattimento dell’estremità<br />

del cavo nudo e il suo successivo inserimento o<br />

montatura nel dispositivo di connessione.<br />

Pinza spelafili per liberare il cavo dalla plastica<br />

di protezione e lasciare a nudo il conduttore.<br />

Spelando il cavo, è importante non tagliare<br />

nessun filo.<br />

Crimpatrice (modelli differenti secondo la<br />

sezione del cavo da crimpare).<br />

Le crimpatrici possiedono un selettore della<br />

dimensione della crimpatura in funzione del<br />

diametro del cavo.<br />

Le connessioni da crimpare (Figura 9) si<br />

inseriscono nella morsa della crimpatrice.<br />

Quindi, si inserisce a fondo il cavo spelato<br />

nell’attacco o nello spinotto e si aziona lo<br />

strumento di crimpatura.<br />

Connessioni da crimpare: spinotto maschio<br />

(sopra) e attacco femmina (sotto).<br />

Occorre assicurarsi che tutti i fili del cavo siano<br />

stati crimpati al suo interno.<br />

Alberi conici e strumenti di assemblaggio:<br />

per unire il cavo già crimpato nel suo spinotto<br />

o attacco con il relativo contatto isolante<br />

(Figura 11).<br />

Si inserisce l’albero conico (♂ ó ♀) nel suo<br />

contatto (♂ ó ♀) e poi il cavo già crimpato<br />

all’interno del foro del albero.<br />

Si inserisce il tutto nello strumento e azionando<br />

la leva e comprimendo ripetute volte, si ottiene<br />

la perfetta unione del contatto isolante con il<br />

cavo-spinotto o attacco.<br />

Successivamente, si estrae l’albero conico.<br />

Per eseguire la crimpatura è necessario avere gli<br />

strumenti indicati da ogni produttore e seguire le<br />

istruzioni per il montaggio.<br />

Gli strumenti di uso comune per la crimpatura<br />

sono:<br />

Immagine 7: Pinza spelafili<br />

Immagine 8: Crimpatrice<br />

Immagine 9: Spinotto (♂) e attacco (♀)<br />

Immagine 10: Albero conico e strumento<br />

93


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

Contatti: maschio e femmina.<br />

Consentono di collegare i cavi tra loro o ai<br />

dispositivi come gli invertitori.<br />

Prodotti in materiale isolante, offrono una<br />

protezione IP67.<br />

Cavo: possono collegarsi cavi della classe 2, 5 o<br />

6. È altamente raccomandato l’uso di conduttori<br />

stagnati.<br />

Immagine 11:Isolamento delle connessioni (♂ e ♀)<br />

Immagine 12: Cavo unipolare con doppio isolamento (Ø4mm)


2.4. L’impianto elettrico del tetto fotovoltaico: punti chiave<br />

3.4. Cavi di DC<br />

Per assicurare una protezione adeguata contro<br />

i contatti diretti, il cablaggio di CC dovrà essere<br />

realizzato con cavi unipolari indipendenti per<br />

ciascuno dei due poli, dotati di doppio isolamento<br />

(classe II).<br />

Il cavo da 1x4 mm2 d’uscita dei moduli<br />

fotovoltaici dovrà essere fornito dalla Multicontact<br />

oppure certificato per l’uso con i connettori<br />

Multicontact.<br />

Rispetto ai requisiti del cavo di CC, negli impianti<br />

in coperture industriali o commerciali in cui si<br />

svolge un’attività, oppure in quelle residenziali,<br />

dove è solita l’affluenza di persone, è importante<br />

soprattutto che il cavo risponda ai seguenti<br />

requisiti:<br />

Parametri elettrici<br />

Tensione nominale<br />

Tensione CC max. del sistema fotovoltaico<br />

Tensione di esercizio di CA massima ammessa<br />

Tensione di esercizio di CC massima ammessa<br />

Tensione di prova CA/CC<br />

Intensità di corrente massima ammessa<br />

Resistencia a los factores externos<br />

Resistente agli oli minerali<br />

Resistente all’ozono<br />

Resistente ai lampi<br />

Resistente agli acidi e alla candeggina<br />

Resistente all’ammoniaca verifica interna<br />

Presa d’acqua (gravimetrica)<br />

Comportamento davanti al fuoco<br />

Emissione di alogeni<br />

Propagazione di fiamma<br />

Propagazione di incendio<br />

Emissione di gas corrosivi<br />

Emissione di fumi<br />

• Esente da alogeni: EN 50267-2-1<br />

• Non si infiammi: EN 60332-1-2<br />

• Non propaghi incendio: EN 50266-2-4<br />

• Bassa emissione di gas corrosivi: EN<br />

50267-2-3<br />

• Bassa emissione di fumo: EN 61034-2<br />

Di seguito, a titolo esemplificativo, si mostra una<br />

relazione di tutti i dati tecnici forniti da alcuni<br />

produttori di cavi nei loro cataloghi:<br />

Parametri tecnici<br />

Temperatura ambiente<br />

Temperatura massima ammessa nel conduttore<br />

Temperatura di cortocircuito<br />

Resistenza al freddo<br />

Parametri ambientali<br />

Bassa corrosività<br />

Bassa tossicità<br />

Innocuo ecologicamente<br />

Parametri meccanici<br />

Carico di trazione<br />

Raggi di flessione<br />

Abrasione<br />

Durezza Shore<br />

Tabella 2. Alcuni dei parametri caratteristici dei cavi<br />

95


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

3.5. Tracciato dei cavi<br />

Tracciato dei cavi: disposizione in cui si<br />

configurano i cavi lungo il percorso nell’impianto<br />

elettrico.<br />

È necessario prestare molta attenzione al progetto<br />

dei percorsi lungo il tracciato dei cavi, onde<br />

evitare anelli di cablaggio che possano aumentare<br />

il rischio di sovratensioni indotte nell’impianto a<br />

causa delle scariche vicine di fulmini.<br />

Una scarica da fulmine implica una variazione<br />

molto repentina della corrente nel tempo (↑↑<br />

di/dt). Questa rapida variazione della corrente<br />

nel tempo, assieme ad altri parametri come<br />

l’induttanza del cablaggio ad anello, la geometria<br />

dell’anello e la distanza fino al punto di scarica,<br />

determinerà l’insorgenza di una data tensione<br />

indotta nel cablaggio. Se non si realizza un<br />

tracciato in modo corretto, le sovratensioni<br />

indotte dal cablaggio ad anello potranno<br />

raggiungere valori pericolosi, compromettendo<br />

sia l’integrità dell’impianto sia le persone.<br />

Figura 4: l cablaggio ad anello CC e la tensione indotta in caso di scarica<br />

Di seguito si mostrano esempi di pratiche di cablaggio corrette e sbagliate al fine di limitare tale rischio:


2.4. L’impianto elettrico del tetto fotovoltaico: punti chiave<br />

1 stringa di moduli:<br />

2 string de módulos:<br />

CORRETTO<br />

CORRETTO<br />

Cablaggio<br />

ad anello<br />

SBAGLIATO<br />

SBAGLIATO<br />

Cablaggio<br />

ad anello<br />

Figura 5: Disposizioni corrette e sbagliate del cablaggio CC in 1 e 2 stringhe di moduli FV<br />

97


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

4. Importanza della messa a terra dell’impianto fotovoltaico<br />

Una definizioni di “messa a terra” estrapolata dalle<br />

norme CEI è la seguente:<br />

“La messa a terra è un sistema di uno o più corpi<br />

conduttori, denominati dispersori, collegati tra<br />

loro mediante conduttori di terra, in contatto<br />

elettrico diretto con il terreno e che realizza<br />

un collegamento elettrico con la terra che<br />

convenzionalmente è considerata a potenziale<br />

elettrico pari a zero”.<br />

Mentre per “impianto di terra” si intende:<br />

“Insieme di dispersori, dei conduttori di terra, dei<br />

collettori (o nodi) principali di terra e dei conduttori<br />

di protezione ed equipotenziali, destinato a<br />

realizzare la messa a terra di protezione e/o di<br />

funzionamento”.<br />

In base alle norme CEI i cavi elettrici devono<br />

rispettare un codice colore (si veda la tabella<br />

qui a lato). I conduttori di terra, di protezione<br />

ed equipotenziali, se isolati, si deve utilizzare il<br />

bicolore giallo/verde; per il conduttore di neutro, il<br />

colore blu.<br />

4.1. Protezione delle strutture contro i fulmini<br />

Il fulmine è rappresentato da un’onda di tipo<br />

impulsivo, con fronte caratterizzato da forte<br />

gradiente di potenziale.<br />

Il fulmine può provocare danni a seconda delle<br />

caratteristiche della struttura:<br />

- tipo di costruzione;<br />

- contenuto e destinazione;<br />

- servizi entranti nella struttura;<br />

- misure per limitare il danno.<br />

Su di un impianto fotovoltaico si dice che avviene<br />

una scarica diretta da fulmine quando questo si<br />

scarica direttamente sullo stesso impianto, vale a<br />

dire su qualunque parte metallica esposta come le<br />

intelaiature, le strutture, la tettoia dell’invertitore,<br />

ecc.<br />

BLU Conduttore de NEUTRO N<br />

NERO Conduttore dI FASE L1 R<br />

GRIGIO Conduttore dI FASE L2 S<br />

MARRON Conduttore dI FASE L3 T<br />

ROSSO<br />

Per uso generalle<br />

ARANCIO Per uso generalle<br />

BIANCO Per uso generalle<br />

ROSA Per uso generalle<br />

VIOLA Per uso generalle<br />

CELESTE Per uso generalle<br />

GIALLO/VERDE conduttore di TERRA o MASSA<br />

Il rischio che abbia luogo una scarica elettrica<br />

atmosferica su un impianto FV dipende molto<br />

dalla sua ubicazione geografica. Alcune variabili<br />

che possono riguardare l’impatto diretto del<br />

fulmine sono:<br />

• Le dimensioni dell’edificio preso in<br />

considerazione: area esposta al rischio<br />

• Densità delle scariche dell’area considerata<br />

• Attività dell’edificio<br />

• Materiali dell’edificio<br />

• Dintorni dell’edificio


2.4. L’impianto elettrico del tetto fotovoltaico: punti chiave<br />

L’effetto prodotto da un impianto FV in un tetto<br />

sulla probabilità di scarica diretta di un fulmine<br />

sull’edificio è, normalmente, ridotto, per cui, in<br />

generale, una precedente stima della frequenza<br />

di fulminazione può essere considerata affidabile<br />

per l’insieme tetto + impianto FV in un numero<br />

sufficiente di casi.<br />

Se in un edificio dove si vuole realizzare un<br />

impianto fotovoltaica fosse già presente un<br />

sistema esterno di protezione parafulmine,<br />

potrebbero prospettarsi due scenari:<br />

4.2. Impatto indiretto dei fulmini sul tetto<br />

La probabilità di avere sovratensioni in un<br />

impianto FV a seguito degli accoppiamenti<br />

induttivi, capacitivi o galvanici causati dalle<br />

scariche elettriche avvenute nei dintorni è molto<br />

maggiore rispetto a quella dei fulmini caduti<br />

direttamente sul tetto.<br />

Le sovratensioni prodotte dai fulmini, sebbene<br />

abbiano una durata di alcuni microsecondi,<br />

possono raggiungere una tensione nell’ordine dei<br />

chilovolt.<br />

Nel caso di sovratensioni, le principali<br />

considerazioni devono essere:<br />

• Avere un sistema di connessioni<br />

equipotenziali (di fatto, questo è il punto<br />

chiave che verrà trattato in questa<br />

sezione)<br />

• Come è stato descritto nel paragrafo 4.3.,<br />

sia il cablaggio CC sia quello di messa a<br />

terra devono essere disposti in parallelo<br />

al fine di evitare la formazione di anelli<br />

induttivi che possano creare sovratensioni<br />

• Usare limitatori di sovratensione<br />

negli impianti elettrici e nella rete di<br />

telecomunicazioni.<br />

1. L’impianto FV è all’interno della zona di<br />

protezione. In questo caso, l’impianto FV<br />

dovrebbe collegarsi allo stesso sistema di terra<br />

della protezione parafulmini dell’edificio<br />

2. L’impianto fotovoltaico non è all’interno<br />

della zona di protezione. In tal caso, i sistemi di<br />

protezione parafulmine installati dovranno essere<br />

collegati allo stesso sistema di messa a terra.<br />

Immagine 14: Scarica elettrica atmosferica su un nucleo urbano<br />

99


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

4.3. Messa a terra: elemento chiave nella protezione<br />

contro gli effetti dei fulmini e le sovratensioni<br />

Le reti equipotenziali servono per collegare i<br />

conduttori di un impianto a un singolo punto di<br />

terra, mantenendo la tensione di contatto sotto<br />

valori ammissibili in caso di correnti vaganti<br />

(guasti), o fornendo un percorso di deriva della<br />

corrente in caso di scariche atmosferiche.<br />

I difetti a terra possono aver luogo a causa:<br />

• Del cablaggio: per esempio, quando un<br />

cavo tocca una parte metallica messa a<br />

4.4. Standard applicabili<br />

Senza la pretesa di fornire un elenco esaustivo,<br />

di seguito si enumerano alcune norme applicabili<br />

agli impianti elettrici fotovoltaici:<br />

a) IEC (International Electrotechnical<br />

Commission): a)la Commissione Elettrotecnica<br />

Internazionale è la principale organizzazione<br />

mondiale nell’elaborazione e nella pubblicazione<br />

di Standard Internazionali relativi alle tecnologie<br />

elettriche, elettroniche e affini – comunemente<br />

note come “elettrotecnica” –.<br />

La IEC si incarica di rafforzare gli aspetti<br />

della sicurezza, del buon funzionamento,<br />

dell’ambiente, dell’efficienza energetica e delle<br />

Gli standard applicabili riguardo alla protezione<br />

contro le sovratensioni e i fulmini negli impianti<br />

fotovoltaici stabiliti dalla IEC sono i seguenti:<br />

• IEC 60364-7-712: “Impianti elettrici in edifici.<br />

Generazione fotovoltaica” (estensione della<br />

norma IEC 60634, che include una sezione<br />

completa dedicata agli impianti fotovoltaici)<br />

• IEC 60364-5-54: “Configurazioni di messa a<br />

terra e conduttori di protezione”<br />

(sezione della norma IEC 60634,<br />

orientata ai requisiti generali in relazione alla<br />

messa a terra degli impianti elettrici)<br />

terra (la protezione del cavo potrebbe essere<br />

stata danneggiata durante il montaggio,<br />

per corrosione o per impatto o danno da<br />

abrasione)<br />

• Dei moduli FV: per esempio, con il<br />

deterioramento del materiale di tenuta, danni<br />

da colpi o dovuti alla penetrazione di acqua e<br />

alla corrosione della cassetta di connessione.<br />

energie rinnovabili nel campo dell’elettricità e<br />

dell’elettronica.<br />

La IEC gestisce sistemi valutativi della<br />

conformità, che certificano la rispondenza<br />

dell’apparecchiatura, dei sistemi o dei componenti<br />

ai sui Standard internazionali.<br />

A tal fine la IEC si affida a una serie di<br />

Commissioni Tecniche come il Comitato Tecnico<br />

82, che prepara Standard internazionali per i<br />

sistemi di conversione fotovoltaica dell’energia<br />

solare in energia elettrica, includendo tutti gli<br />

elementi del sistema fotovoltaico nel suo insieme.<br />

• IEC 61173: “Protezioni contro le sovratensioni<br />

per i sistemi generatori fotovoltaici” (standard<br />

focalizzato sulle protezioni contro le elevazioni<br />

di tensione negli impianti fotovoltaici)<br />

• Al momento è in preparazione una norma<br />

denominata IEC 63548: “Installazione<br />

e requisiti di sicurezza per generatori<br />

fotovoltaici” (requisiti generali per gli impianti<br />

fotovoltaici riguardanti l’installazione e i<br />

dispositivi di sicurezza).


2.4. L’impianto elettrico del tetto fotovoltaico: punti chiave<br />

b) Norme CEI applicabili:<br />

• CEI EN 60904-1 Misura delle caratteristiche<br />

fotovoltaiche corrente -tensione;<br />

• CEI EN 60904-3 Principi di misura per dispositivi<br />

solari fotovoltaici (FV) per uso terrestre, con<br />

spettro solare di riferimento;<br />

• CEI EN 61173 Protezione contro le sovratensioni<br />

dei sistemi fotovoltaici (FV) per la produzione di<br />

energia;<br />

4.5. Il Rischio Elettrico secondo<br />

il D.Lgs 81/08<br />

4.5.1. La valutazione del rischio elettrico<br />

Prima del D.Lgs. 81/08 la valutazione del rischio<br />

elettrico, pur se non espressamente richiesta<br />

(anche per i vecchi impianti rispondenti a<br />

normative non più in vigore), era implicitamente<br />

compresa nella generica valutazione del rischio,<br />

da analizzare in tutti i suoi aspetti, e veniva<br />

comunque assolta verificando la rispondenza di<br />

apparecchi e impianti alla normativa vigente.<br />

Il capo III, titolo III, del Testo Unico, “Impianti e<br />

apparecchiature elettriche”, consta di 8 articoli, da<br />

80 a 87.<br />

Negli articoli 80 e 81 si richiede espressamente al<br />

datore di lavoro di effettuare una valutazione dei<br />

rischi in modo da proteggere i lavoratori da tutti i<br />

rischi di natura elettrica.<br />

Negli articoli dallo 82 allo 86, senza però entrare<br />

nello specifico, si elencano i provvedimenti da<br />

adottare per proteggere i lavoratori dai rischi<br />

elettrici, mentre l’art. 87 riporta le sanzioni a<br />

carico del datore di lavoro inadempiente.<br />

Sebbene la probabilità che si possa presentare<br />

una situazione di pericolo in un impianto a norma<br />

sia piuttosto remota, anche gli impianti costruiti<br />

• CEI EN 61194 Parametri caratteristici dei sistemi<br />

fotovoltaici (FV) autonomi;<br />

• CEI EN 61646 Moduli fotovoltaici (FV) a film<br />

sottili per usi terrestri - Qualificazione del progetto<br />

e approvazione di tipo;<br />

• CEI 82-25 Guida alla realizzazione di sistemi<br />

di generazione fotovoltaica collegati alle reti<br />

elettriche di Media e Bassa Tensione;<br />

a regola d’arte non sono evidentemente del tutto<br />

esenti da rischi elettrici.<br />

E’ per questo che, anche in caso di nuovo<br />

impianto perfettamente a norma, la valutazione<br />

del rischio da parte del datore di lavoro è dunque<br />

sempre consigliabile. Naturalmente si presume<br />

che gli impianti nuovi siano stati costruiti secondo<br />

l’attuale stato dell’arte e che negli impianti vecchi,<br />

ove necessario, siano stati eseguiti gli opportuni<br />

interventi di messa a norma.<br />

Si suppone anche che siano disponibili tutte<br />

le certificazioni attestanti la conformità, che<br />

sia stato approntato un piano di manutenzione<br />

programmata e che le fondamentali regole di<br />

sicurezza inerenti i lavori elettrici siano disciplinate<br />

da specifiche e documentate procedure interne.<br />

Il personale addetto alla manutenzione possiede<br />

adeguate conoscenze tecniche relativamente<br />

al ruolo ricoperto nell’ambito dell’attività di<br />

competenza ed è stato formato secondo quanto<br />

previsto dalla norma Cei 11/27 e considerato<br />

idoneo dal datore di lavoro solo dopo un adeguato<br />

periodo di addestramento svolto sul posto sotto la<br />

guida di manutentori esperti.<br />

Tutti i lavoratori, per evitare possibili esposizioni<br />

a rischi residui presenti sul posto di lavoro, sono<br />

stati inoltre informati dei rischi e, se necessario,<br />

anche formati e adeguatamente addestrati:<br />

101


2. Progettazione dei sistemi fotovoltaici<br />

Assodate queste essenziali prerogative, si<br />

può effettuare la rilevazione dei pericoli di<br />

natura elettrica che si potrebbero manifestare<br />

in condizioni di normale funzionamento o di<br />

possibile guasto.<br />

Si esamineranno in modo ordinato e suddivise per<br />

tipologia le varie parti degli impianti, come cabine,<br />

circuiti, quadri, impianto di terra, bordo macchina,<br />

eccetera, e le condizioni di normale esercizio e<br />

di manutenzione per evidenziare ed affrontare le<br />

situazioni di rischio per le persone esposte.<br />

Senza dimenticare che, diversamente a quanto<br />

si è soliti pensare, esposti non sono solo i<br />

manutentori e gli installatori elettrici ma anche gli<br />

altri lavoratori.<br />

Con questo si sottolinea l’importanza di non<br />

risolvere tutto in un’unica generica analisi del<br />

rischio, che solo apparentemente adempirebbe<br />

agli obblighi di legge, e nemmeno di sottovalutare<br />

4.5.2. Lavori sotto tensione<br />

In generale è vietato eseguire lavori sotto tensione<br />

(art. 82 del D.Lgs.81/08).<br />

E’ tuttavia ammesso lavorare su parti sotto<br />

tensione purché:<br />

- le procedure adottate e le attrezzature utilizzate<br />

sono conformi ai criteri definiti nelle norme<br />

tecniche.<br />

- per sistemi di categoria 0 e I purché l’esecuzione<br />

di lavori su parti in tensione sia affidata a<br />

lavoratori riconosciuti dal datore di lavoro come<br />

idonei per tale attività secondo le indicazioni della<br />

pertinente normativa tecnica;<br />

- per sistemi di II e III categoria purché:<br />

o i lavori su parti in tensione siano effettuati da<br />

aziende autorizzate, con specifico provvedimento<br />

il rischio elettrico anche in un impianto costruito a<br />

regola d’arte.<br />

La valutazione dovrà essere perciò mirata<br />

soprattutto ad accertare i rischi presenti<br />

nelle condizioni di normale esercizio e nella<br />

manutenzione ordinaria di impianti a norma.<br />

Non si dovrebbe confondere la valutazione<br />

del rischio elettrico con un accertamento di<br />

rispondenza alle norme perché gli impianti, per<br />

definizione, dovrebbero essere tutti costruiti a<br />

regola d’arte.<br />

Si verificherà eventualmente la conformità<br />

di impianti già esistenti e, se necessario, si<br />

predisporrà un opportuno programma di rimessa<br />

a norma.<br />

In questo caso una valutazione del rischio potrà<br />

comunque essere utile per definire quali siano gli<br />

interventi più urgenti da mettere in opera.<br />

del Ministero del lavoro, della salute e delle<br />

politiche sociali, ad operare sotto tensione;<br />

o l’esecuzione di lavori su parti in tensione sia<br />

affidata a lavoratori abilitati dal datore di lavoro<br />

ai sensi della pertinente normativa tecnica<br />

riconosciuti idonei per tale attività.<br />

Come sempre la principale norma di riferimento<br />

è la Cei 11-27. Il datore di lavoro si preoccupa<br />

di individuare e formare i lavoratori secondo<br />

le normative vigenti, fornisce e si assicura che<br />

siano impiegati correttamente i necessari mezzi<br />

di protezione (attrezzi e guanti isolanti, tute<br />

protettive, elmetto...), formalizza e pretende il<br />

rispetto di specifiche procedure interne.<br />

I lavori su impianti elettrici sono potenzialmente pericolosi.<br />

Il contenuto di questa guida è informativo e non pretende in<br />

nessun caso di sostituirsi alla formazione teorico-pratica che<br />

devono ricevere gli operatori né alle né alle procedure di sicurezza<br />

o alle norme internazionali, nazionali, regionali o locali applicabili.

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