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 />
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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.