Protezione da fulmini e sovratensioni per impianti fotovoltaici
Come garantire redditività e indipendenza
Installato su edifici residenziali, sui tetti di immobili industriali o in parchi fotovoltaici di grandi dimensioni per fornire energia pulita a interi regioni: Il fotovoltaico rappresenta un elemento centrale nella produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. Tuttavia, gli impianti fotovoltaici sono particolarmente vulnerabili alle sovratensioni, che possono essere causate da temporali, fulmini o improvvise fluttuazioni nella rete elettrica. Le misure di protezione sono indispensabili per soddisfare i requisiti normativi, prevenire guasti, tutelare gli investimenti ed evitare costi aggiuntivi derivanti da nuovi investimenti.
Grazie ai nostri sistemi di protezione contro fulmini e sovratensioni, puoi mettere al sicuro il tuo impianto fotovoltaico.
Scopri di più sulle nostre soluzioni per la protezione degli impianti fotovoltaici.
Una protezione affidabile per la produzione di energia da fonti rinnovabili
Il fotovoltaico per gli edifici
L'impianto fotovoltaico rappresenta l'elemento centrale di una gestione energetica professionale. Proteggi i componenti da danni evitabili e da costosi fermi impianto.
Impianti fotovoltaici a terra
Un sistema di protezione contro i fulmini protegge gli impianti a terra dai fulmini diretti e dalle sovratensioni transitorie. Protegge l'area della centrale, i moduli, gli inverter e il sistema di monitoraggio dell'impianto.
Protezione conforme alle norme per impianti fotovoltaici
Nella progettazione e installazione di impianti fotovoltaici, la protezione contro fulmini e sovratensioni riveste un ruolo fondamentale. È però necessario rispettare le seguenti disposizioni normative, al fine di garantire una gestione sicura ed efficiente dell'impianto.
- IEC 60364-7-712
- IEC 62305-3
- IEC 60364-4-44
Servizi
Ti affianchiamo dal progetto alla messa in opera. Scegli tra una vasta gamma di strumenti e servizi.
Offriamo un servizio di supporto alla progettazione completo, dalla valutazione del rischio alla simulazione della messa a terra fino alla stima budgettaria, su misura per il tuo progetto e in conformità alle normative vigenti.
Test indipendenti accreditati secondo la norma DIN EN ISO / IEC 17025, altamente validi effettuati su prodotti, impianti e sistemi. I collaudi e i relativi risultati vengono documentati tramite verbali di collaudo riconosciuti a livello internazionale.
FAQ
No, l'installazione di un normale impianto fotovoltaico su un edificio non aumenta il rischio di fulmini.
La protezione da sovratensioni negli impianti fotovoltaici è fondamentale per tutelare il sistema da danni causati da imprevedibili picchi di tensione. Questi possono essere provocati da eventi esterni quali fulmini diretti, fulmini indiretti caduti nelle vicinanze oppure manovre di commutazione.
Ecco una spiegazione semplificata del funzionamento:
- Rilevamento delle sovratensioni: I dispositivi di protezione dalle sovratensioni (o SPD, dall'inglese Surge Protective Devices) sono progettati per monitorare costantemente la tensione e intervenire tempestivamente in caso di picchi anomali.
- Scarico della sovratensione: In caso di sovratensione, gli SPD deviano in sicurezza verso terra l'energia eccedente, impedendole così di raggiungere e danneggiare i componenti sensibili dell'impianto fotovoltaico.
- Protezione dei componenti dell'impianto: Gli SPD proteggono i moduli fotovoltaici, l'inverter e l’elettronica di potenza scaricando le sovratensioni a terra.
Esistono due tipi principali di protezione contro le sovratensioni:
- SPD lato AC: Scaricatore di sovratensioni per corrente alternata Protegge il lato corrente alternata dell'impianto.
- SPD lato DC: Protegge il lato corrente continua, in particolare i moduli fotovoltaici e l'inverter.
In assenza di una protezione contro le sovratensioni, un impianto fotovoltaico può subire conseguenze gravi in caso di fulmini. Ecco alcuni possibili scenari:
- Danneggiamento totale: Una fulminazione diretta sull'impianto fotovoltaico può provocare un danneggiamento totale, con possibile compromissione irreparabile dei moduli solari, dell'inverter e dell’elettronica di potenza.
- Danni indiretti: Anche i fulmini indiretti, che colpiscono altre parti dell'edificio o le linee di alimentazione, possono provocare sovratensioni responsabili di danni agli impianti fotovoltaici.
- Guasto di apparecchiature tecniche: Le sovratensioni possono provocare guasti alle apparecchiature tecniche, comportando così interventi di riparazione onerosi.
- Pericolo d'incendio: Le sovratensioni possono anche causare incendi. E questo mette a rischio non soltanto l'impianto, ma l’intero edificio.
È quindi fondamentale installare un adeguato sistema di protezione dalle sovratensioni, al fine di ridurre al minimo tali rischi e garantire la sicurezza e la longevità dell'impianto fotovoltaico.
Gli scaricatori di sovratensione vengono suddivisi in tre classi: Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3. Gli scaricatori si differenziano per capacità di scarica e livello di protezione. Il livello di protezione indica la massima tensione che può manifestarsi durante una scarica.
Classe 1 = Protezione generale
Gli scaricatori hanno la massima capacità di corrente impulsiva e sono progettati per resistere alle sollecitazioni causate da un fulmine diretto. Se il livello di protezione dello scaricatore di Tipo 1 è superiore alla rigidità dielettrica delle apparecchiature a valle che devono essere protette, è necessario installare in cascata uno scaricatore di Tipo 2.
Classe 2 = protezione intermedia
Gli scaricatori sono progettati per sopportare le correnti impulsive prevedibili in caso di fulmini indiretti.
Classe 3 = Protezione mirata
Questi scaricatori presentano la più bassa capacità di trasporto della corrente impulsiva e proteggono dispositivi sensibili come PC, televisori e apparecchi simili.
Dipende dalla presenza o meno di un LPS esterno e, in caso affermativo, dal rispetto della distanza di sicurezza tra questo sistema di protezione e i componenti dell'impianto fotovoltaico. Vedere a questo proposito i suggerimenti relativi alla protezione nel Whitepaper WPX029.
Oltre a distinguerli per tipi, DEHN classifica gli scaricatori nelle linee Red/Line e Yellow/Line.
- Gli scaricatori Red/Line identificano tutte le tipologie pensate per i componenti di potenza di un impianto fotovoltaico.
- Gli scaricatori Yellow/Line sono concepiti per l’impiego nel campo delle linee di segnale e di comunicazione.
No. Gli scaricatori di sovratensione DEHN sono in grado di scaricare più volte correnti di fulmine. Ciò è stato dimostrato da numerosi test di laboratorio e confermato anche dall'esperienza pluriennale maturata sul campo.
Tuttavia, è necessario verificare regolarmente che gli scaricatori siano sempre funzionanti. La presenza di un'anomalia o il corretto funzionamento possono essere controllati tramite la finestrella verde-rossa.
- Cavo in corrente continua:
Se il cavo in corrente continua supera la lunghezza di 10 m, è consigliata l'installazione di un dispositivo di protezione dalle sovratensioni di Tipo 2 in corrispondenza del collegamento con i moduli fotovoltaici. - Inverter:
SPD Tipo 2 a monte e a valle dell'inverter. - Impianto elettrico dell'edificio:
Per la protezione delle apparecchiature elettriche nell'edificio, è opportuno installare un SPD di Tipo 1 direttamente sul punto di alimentazione della rete elettrica.
- Inverter:
SPD Tipo 1 a monte e a valle dell'inverter. - Impianto elettrico dell'edificio:
In questo caso è opportuno installare un SPD di Tipo 1 direttamente sul punto di alimentazione della rete elettrica.
Ai fini della protezione contro i fulmini, non è necessario collegare i telai dei moduli all'impianto di messa a terra. In questo caso è sufficiente integrare la struttura di montaggio. Tuttavia, alcune tipologie di moduli richiedono la messa a terra; occorre quindi attenersi alle indicazioni fornite dal produttore del modulo.
Negli impianti fotovoltaici è prevista la messa a terra di determinati componenti, al fine di prevenire lesioni alle persone e danni all'impianto stesso. Di seguito vengono indicati gli elementi essenziali che devono essere messi a terra:
- Telaio dei moduli fotovoltaici:
Ai fini della protezione contro i fulmini, non è necessario collegare i telai dei moduli all'impianto di messa a terra. In questo caso è sufficiente integrare la struttura di montaggio. Tuttavia, alcune tipologie di moduli richiedono la messa a terra; occorre quindi attenersi alle indicazioni fornite dal produttore del modulo. - Telaio di montaggio:
Anche la struttura di supporto sulla quale sono montati i moduli fotovoltaici deve essere messa a terra, specialmente se realizzata in acciaio o alluminio. - Canaline portacavi metalliche e tubi protettivi per cavi:
Le parti metalliche collegate al cablaggio dell'impianto devono essere integrate nel collegamento equipotenziale. - Involucro dell'inverter:
Se l'involucro dell'inverter è realizzato in metallo, anche quest'ultimo deve essere collegato a terra.
La messa a terra è obbligatoria per legge e deve essere realizzata in accordo alle norme IEC 60364-5-54 e la IEC 62305-3.
La messa a terra consente di disperdere in sicurezza le cariche elettriche eccedenti. Se un impianto fotovoltaico non è messo a terra correttamente, possono verificarsi una serie di gravi problemi:
- Scosse elettriche: Rischio maggiore di folgorazione.
- Pericolo d'incendio: Una messa a terra insufficiente può innescare incendi.
- Danni agli impianti: L’omissione della messa a terra può compromettere l'efficienza e le prestazioni dell'impianto fotovoltaico, dal momento che protegge anche l'impianto stesso da eventuali sovratensioni.
- Interferenze elettromagnetiche: In assenza di messa a terra, le interferenze elettromagnetiche possono compromettere il funzionamento dell'impianto e ridurne la produzione energetica.
La messa a terra rappresenta dunque un aspetto fondamentale per la sicurezza, che non deve essere trascurato.
Il collegamento equipotenziale è una misura essenziale per la sicurezza negli impianti fotovoltaici ed è destinato a compensare le differenze di potenziale tra le varie parti conduttrici dell'impianto stesso.
- Prevenzione dalle scosse elettriche: Il collegamento equipotenziale elimina differenze di potenziale pericolose tra le diverse parti dell’impianto, riducendo così il rischio di folgorazione.
- Protezione dalle sovratensioni: Il collegamento equipotenziale contribuisce a proteggere l'impianto dalle sovratensioni che possono generarsi a causa di fulmini indiretti o manovre di commutazione nella rete.
- Riduzione al minimo di incendi e cortocircuiti: Un sistema equipotenziale corretto riduce al minimo il rischio di incendi e cortocircuiti provocati da differenze di tensione.
- Riduzione delle interferenze elettromagnetiche: I disturbi elettromagnetici possono compromettere le prestazioni dell'impianto. Il collegamento equipotenziale contribuisce a ridurre al minimo questi disturbi.
La messa a terra dell'inverter di un impianto fotovoltaico è un passaggio fondamentale per garantire la sicurezza sia dell'impianto stesso che delle persone. Le operazioni necessarie per la messa a terra dell'inverter sono le seguenti:
- Scelta del sistema di messa a terra adeguato:
Occorre scegliere un sistema di messa a terra conforme alle norme IEC 60364-5-54 e IEC 62305-3. - Collegamento alla barra di terra principale:
L'inverter deve essere collegato alla barra di terra principale, che a sua volta è collegata al conduttore principale di terra (dispersore di fondazione). - Collegamento del conduttore di protezione:
Il conduttore di protezione deve essere collegato dall'inverter alla barra di terra principale, così da consentire una dispersione sicura verso terra di eventuali correnti di guasto o sovratensioni. - Verifica dell'impianto:
Dopo l’installazione dell’impianto di terra, occorre effettuare una verifica della struttura per accertarsi che l'impianto sia stato realizzato correttamente e in conformità alle normative vigenti.
Vengono utilizzati cavi conformi alle norme e ai requisiti previsti per gli impianti elettrici.
Tipo di cavo: Si raccomanda l'utilizzo di cavi conformi alla norma IEC 62930, specificatamente previsti per il cablaggio degli impianti fotovoltaici.
Sezione del conduttore: La sezione del conduttore del cavo di terra deve essere dimensionata adeguatamente, in modo da garantire una dispersione sicura della corrente prevedibile. Spesso per la messa a terra della struttura di montaggio dell'impianto fotovoltaico viene utilizzato un cavo unipolare di cablaggio da 1 x 16 mm² giallo-verde. In questo caso esistono differenze riguardo ai criteri di distinzione:
- Edificio con impianto fotovoltaico, privo di LPS esterno
- Edificio con impianto fotovoltaico con LPS esterno e distanza di sicurezza sufficiente
- Edificio con impianto fotovoltaico e LPS esterno, senza una distanza di sicurezza sufficiente.
È fondamentale che la scelta e l'installazione dei cavi avvengano conformemente alle prescrizioni e alle norme specifiche, come la IEC 60364-5-54 e la IEC 62305-3.
La profondità di messa a terra di un impianto fotovoltaico dipende dalle condizioni locali e deve garantire la protezione dal gelo. È richiesta una profondità di posa di almeno 0,5 m. Questa profondità garantisce che l'impianto di terra sia protetto dal gelo e possa svolgere in maniera affidabile la propria funzione. La profondità di posa deve essere stabilita in modo da limitare al minimo i rischi legati al gelo, all'essiccamento del terreno e alla corrosione. Dispersori con una lunghezza di 9 m si sono dimostrati vantaggiosi.
La sezione del cavo deve essere conforme alle normative e ai requisiti di sicurezza vigenti. Secondo la norma IEC 60364-5-54, la sezione minima del conduttore di terra deve essere di 6 mm² in rame. Se il conduttore di terra svolge anche una funzione di protezione dalle sovracorrenti, come nel caso della protezione da fulmini, è necessario prevedere una sezione del conduttore di almeno 16 mm².
- Moduli fotovoltaici, strutture di montaggio, cablaggio:
I dispositivi di captazione vengono installati in modo tale che i componenti dell'impianto si trovino all'interno della zona protetta, evitando così che vengano colpiti direttamente da un fulmine. I conduttori dell'impianto di protezione da fulmini devono essere posati mantenendo una distanza di sicurezza da tutte le parti dell'impianto fotovoltaico, in modo tale da evitare scariche elettriche pericolose. Questo calcolo deve essere effettuato con precisione da tecnici specializzati, ad esempio da un esperto in protezione contro i fulmini. - Telaio di montaggio:
La struttura metallica di montaggio viene collegata alla barra di terra principale. In impianti di grande estensione, il collegamento può terminare anche su una barra equipotenziale.
Importante: Occorre assolutamente evitare il collegamento diretto della struttura di montaggio con le linee dell'impianto di protezione da fulmini.
- Moduli fotovoltaici, strutture di montaggio, cablaggio:
I dispositivi di captazione vengono installati in modo tale che i componenti dell'impianto si trovino all'interno della zona protetta, evitando così che vengano colpiti direttamente da un fulmine. I dispositivi di captazione vengono collegati ai moduli o alla struttura di montaggio tramite più punti di ancoraggio. Questi collegamenti devono essere dimensionati in modo da sopportare le correnti parziali di fulmine. - Telaio del modulo, struttura di montaggio:
I componenti metallici devono essere idonei, in termini di materiale e modalità di collegamento, a condurre le correnti parziali derivanti dalle scariche atmosferiche.
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