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TECNICHE DI INSTALLAZIONE

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Quali competenze sono necessarie?

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La costruzione di un impianto fotovoltaico comporta l’assemblaggio di parti meccaniche (carpenteria metallica), il cablaggio elettrico di sezioni in corrente continua e corrente alternata e, in alcuni casi, anche la realizzazione di opere civili (per esempio, scavi di fondazione per impianti a terra) e murarie (per esempio, fori passacavo in parete).

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A seconda del tipo di realizzazione (a terra o a tetto) prevale un onere di lavoro maggiore per le opere civili piuttosto che quelle meccaniche mentre i cablaggi elettrici comportano oneri legati esclusivamente alla taglia di potenza del generatore fotovoltaico.

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Si osserva che, almeno per i piccoli impianti, le competenze di chi provvede al montaggio devono comunque essere multidisciplinari: non è pensabile avere più artigiani o più imprese che lavorino su un tetto fotovoltaico da qualche kilowatt di potenza.

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Storicamente, la realizzazione degli impianti è legata al settore elettrico più in relazione alla novità legata all’uso dei moduli fotovoltaici più che alla preponderanza dell’attività elettrica nella costruzione o alla sua complessità:anzi, si osserva che proprio i cablaggi elettrici sono diventati negli anni sempre più sicuri e facili da realizzare.Viceversa, la capacità di trovare ottime soluzioni di fissaggio dei moduli è tipica di esperti montatori meccanici più che di bravi elettricisti.

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Come sempre, solo l’esperienza di montaggio di qualche impianto garantisce un livello minimo di padronanza del cantiere e soprattutto un risultatofinale esemplare. Si sottolinea che la realizzazione di un impianto fotovoltaico deve portare ad un risultato estetico di alto livello: la pre-cisione di accostamento dei moduli, il loro allineamento a formare una scacchiera piana e uniforme sono risultati che si conquistano solo con l’esperienza.

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Nella realizzazione di grandi impianti, invece, un ruolo fondamentale è rappresentato dalla capacità di organizzazione del cantiere nelle varie fasi del montaggio. È una capacità legata solo parzialmente alla specificitàcostruttiva del fotovoltaico: vale tutte le volte che occorre lavorare in più aziende nello stesso sito, una varietà di materiali da assemblare e attività che prevedono attrezzature ed utensili completamente diversi nellosteso momento.

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Le figure professionali e relative competenze che sono interessate alla realizzazione di un impianto fotovoltaico sono riassunte brevemente nella tabella 1. Si sottolinea che l’importanza delle competenze non è relativaalla quantità di lavoro che deve essere svolto per la realizzazione dell’impianto bensì legata al valore aggiunto fornito per ottenere la migliore installazione possibile.

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Sequenze di installazione

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Impianti collegati alla rete elettricaLe ipotesi sono quelle di poter cominciare ad installare secondo il flusso di generazione di energia (dalgeneratore fotovoltaico al quadro di interfaccia). È evidente che questa ipotesi può essere rivista in relazione, per esempio, alle condizioni meteorologicheal momento dell’installazione.

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In caso di pioggia, si comincerà dall’interno (posa componenti cablaggi ecc.), per poi passare in unsecondo tempo in copertura.I livelli di difficoltà che la tabella mostra sulla destra sono legati alle possibili problematiche che possono insorgere durante i lavori.

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L’esperienza ha dimostrato che la fase più delicata è sempre quella di interfaccia tra la struttura di sostegno del generatore fotovoltaico e la copertura mentre le attività prettamente elettriche sono spesso senza particolari problemi.

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Come abbiamo avuto occasione di ricordare alla Sezione dedicata al sopralluogo in sito, resta inteso che le difficoltà sono legate all’accuratezza del sopralluogo: più informazioni si traggono dalla visita iniziale al sito piùfacile sarà organizzare materiali e lavori con evidente riduzione dei tempi di installazione e dei relativi costi.

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Trasporto in sito del materialeIn genere, il materiale viene portato in sito con mezzi leggeri (auto, fuoristrada, furgoni) e le problematiche di trasporto sono ridotte al solo carico e scarico della merce. Quando l’accesso alla copertura avviene dall’esterno si usano mezzi con cestello che, con l’occasione consentonoanche il tiro in altezza dei materiali.

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L’accesso con mezzi pesanti deve essere valutato in sede di sopralluogo per evidenziare eventuali impedimenti; tipicamente il mezzo non riesce ad arrivare in corrispondenza della falda di installazione o il suo parcheggio nell’area migliore crea problemi di accesso all’edificio.

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Va considerato anche che, come vedremo in seguito, è opportuno che i moduli fotovoltaici non vengano portati in copertura al momento dell’arrivo in cantiere per due motivi: il primo discende dalla necessità di procedere al precollaudo prima del montaggio impossibile sulla copertura, il secondo è legato al fatto che sulla falda inclinata i moduli non possono essere stoccati.

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Solo in caso di grandi impianti (qualche decina di kilowatt) il problema del trasporto deve essere pianificato con attenzione. Spesso la carpenteria di montaggio ha lunghezze impegnative ed i pesi impongono l’uso di un argano per il carico-scarico oltre che per il tiro in altezza.Una volta trasportato in sito il materiale deve trovare opportuna zona di ricovero.

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La soluzione ideale è quella di trovare uno spazio riparato; oltre, alla ovvia protezione, avere uno spazio riparato significa aver trovato anche un posto defilato. In genere, visti i volumi e pesi di quadri e convertitorialmeno per questi componenti si trova riparo. Per i moduli fotovoltaici invece il problema è legato alla confezione. In impianti di qualche kW di potenza, i moduli sono confezionati in pallet, nastrati e avvolti in pellicola trasparente che in genere non garantisce l’impermeabilizzazione.

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Notare che, in questi casi, carico e scarico necessitano di mezzi di sollevamento idonei che dal Cliente non si trovano e devono essereportati. È difficile trovare anche un ricovero riparato per l’ovvia difficoltà di trasporto al chiuso del pallet: non resta che lasciarlo/i in esterno coperto/i da un telo impermeabile.

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Procedure di messa in sicurezza delle aree di posaUna volta scaricati i materiali, occorre procedere subito alla delimitazione delle aree di posa ai fini di un’agevole lavorazione e della sicurezza sia del personale che opera che dei terzi (tipicamente chi frequenta l’edificio).Il caso peggiore si realizza quando la falda di installazione è quella che dà direttamente sull’ingresso dell’edificio.

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In questi casi occorre delimitare le aree, per evitare di esporre terzi al pericolo della caduta di materiale dalla copertura (tipicamente gli utensili di montaggio), ma occorre anche fare in modo che l’ingresso sia lasciato libero per il passaggio.

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Si propongono due soluzioni, la prima è quella di proteggere il passaggio con parapetto (eventualmente con rete aggiunta), mentre la seconda è creare un passaggio coperto utilizzando, per esempio, un trabattello.

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La delimitazione delle aree può essere fatta, nei casi più semplici, con del nastro bianco/rosso e paline che preferibilmente non devono essere del tipo ad infissione. Quando invece si opera in ambiti dove la presenza dipersone è intensa (per esempio, una scuola), la sicurezza deve essere valutata attentamente: la delimitazione con nastro deve diventare una rete, gli accessi regolati da cancelli, i passaggi sempre coperti e i parapetti sempre presenti.

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Si ricorda che ogni volta che si installano impianti per l’Amministrazione Pubblica secondo la legge 109 e successive modificazioni, al bando di gara è sempre allegato il Piano della Sicurezza (o la scheda di valutazione dei rischi) e il nome del Coordinatore. È importante sia leggere le note del Piano riguardanti il sito che procedere ad incontrare il Coordinatore ben prima dell’inizio dei lavori per concordare le azioni opportune o comunicare i commenti alle azioni contenute nel Piano.

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Preparazione della coperturaLa descrizione di questa fase è piuttosto complessa in quanto le coperture si presentano di vari tipi. Va subito evidenziato che il problema dell’aggancio delle strutture metalliche alla copertura può essere risolto solopersonalizzando la soluzione volta per volta.

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Fra le possibili soluzioni di posizionamento dei moduli, questo paragrafo è dedicato alle strutture di sostegno sovrapposte alla copertura (retrofit) e che quindi non prevedono interventi di modifica dello stato di fatto deltetto prima dell’intervento. Le integrazioni architettoniche del fotovoltaico su tetti o facciate sono applicazioni che al momento rappresentano una piccola parte dell’universo delle installazioni.

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Va sottolineato come gli interventi di retrofit non debbano essere considerati come ripieghi a basso costo di soluzioni architettoniche più sofisticatein quanto spesso il risultato estetico risulta ugualmente gradevole.

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Le realizzazioni retrofit su tetti a falda prevedono l’utilizzo di moduli fotovoltaici commerciali (generalmente con cornice) sorretti da una strutturaancorata alla copertura esistente. La struttura di sostegno è sempre suddivisa in due parti meccaniche:

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- struttura di ancoraggio o sottostruttura: formata da elementi meccanici(staffe, morsetti, profili) che fanno da interfaccia tra la copertura e la struttura portamoduli;

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- struttura portamoduli: profili metallici in acciaio o alluminio di tipo commercialesui quali vengono fissati (in genere, imbullonati) i moduli fotovoltaici spesso a gruppi di tre o quattro qualora si proceda ad un loro preassemblaggio a terra prima della posa in opera sulla copertura.

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La struttura di ancoraggio può essere costituita da un telaio leggero a barre in alluminio preforato appoggiate alla copertura (sandwich di lamiera grecata coibentata) e fissate alla stesso attraverso gli stessi tasselli passanti di fissaggio della lamiera grecata alla soletta in modo da non procedere a nuove forature.

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La struttura portamoduli è formata da due correntianch’essi in alluminio (barella) che sostengono gruppi di moduli; gli stessi sono fissati ai correnti attraverso morsetti con bulloni a testa di martello.

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La varietà dei manti di copertura che si registra sul territorio italiano crea una certa difficoltà nella standardizzazione degli elementi di aggancio alla soletta;inoltre, alla varietà di tecniche di realizzazione delle solette che hanno quindi impatto sulla conformazione delle staffe, si aggiunge una notevole varietà di tegole con sagome (altezze, profondità, agganci) ben diverse (romana,doppia romana, portoghese, marsigliese, coppo, canadese ecc.).

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Con un panorama così vasto, i costruttori di strutture di sostegno a catalogo offrono soluzioni base per le staffe: è compito del progettista (ma più spesso dell’installatore) valutare bene la tecnica di costruzione della copertura e stabilire se le staffe a catalogo possono essere utilizzate così come acquistate, se devono essere modificate o se occorre disegnarnedi adatte da far realizzare appositamente in carpenteria.Data la numerosità delle staffe in opera, una scarsa attenzione su questi particolari può portare a complicanze e perdite di tempo in fase di montaggio.

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Staffe ad uncino, sono facilmente adattabili a diverse solette di aggancio (usando spessori o prolunghe metalliche) ed anche a quelle tegole che non risultano agganciate le une alle altre nel senso della pendenza (praticamente solo i coppi). Infatti, con tegole tipo portoghese per far passare la staffa si è costretti a smussare tutti i bordini di aggancio tra tegola e tegola con perdita di tempo e rischio di rotture.

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Quando la copertura è in lamiera grecata (diffusa soprattutto nelle aree rurali o industriali) e non si voglia procedere a realizzare fori passanti per agganciarsi alla soletta (in modo da evitare eventuali problemi in fase di ripristino della impermeabilizzazione), è possibile utilizzare agganci a morsetto che mordono la dentatura della lamiera grecata.

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È evidente che, in questo caso, occorre valutare se strutturalmente l’aggiunta del fotovoltaico garantisca ancora la prestazione meccanica di tenuta della lamiera alla soletta.Quando poi il tetto si presenta senza falda e quindi piano (a terrazzo), le soluzioni tecniche riguardano più che altro il tipo di aggancio delle struttureal tetto.

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In genere, si tende ad evitare di agganciare le strutture per evitare di intaccare l’impermeabilità della copertura. Dovendo appoggiare le strutture diventa così obbligata la scelta di strutture basse (spessoun solo modulo in posizione coricata) che offrono una piccola vela al vento e di accorgimenti per rendere stabili l’insieme fotovoltaico-struttura.

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Le tipologie di tetto piano sono sostanzialmente tre:- copertura in piastrelle di cemento: in questo caso è consigliato l’uso di prefabbricati in cemento armato per evitare il momento di ribaltamento indotto dal seppur minimo affetto vela e da strisce di materiale plastico(per esempio, gomma) per contrastare l’azione di scivolamento indotta dalle medesime sollecitazioni;

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- copertura in guaina bituminosa: valgono i consigli del terrazzo a piastrelle ma occorre prestare molta attenzione al fatto che al di sotto dellaguaina non sia stato posato direttamente dell’isolante termico (lana di roccia); in questo caso un carico gravante potrebbe provocare una compressione dell’isolante che, cedendo, tenderebbe a strappare laguaina col risultato di perdere l’impermeabilità;

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- copertura in guaina con strato di ghiaia: in questo caso il problema è che le strutture appoggerebbero su di una superficie non piana. In genere, l’utilizzo di queste strutture è limitato all’applicazione su terrazzi piani dove l’altezza contenuta consente di non renderli visibili dal basso.

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Molti sono anche i tipi di falde.È già stato descritto come all’atto del sopralluogo risulti indispensabile procedere ad un’ispezione della copertura per capire nel dettaglio l’agganciopossibile con le strutture metalliche di sostegno del fotovoltaico.

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Per coperture in laterizio si consiglia di procedere nel seguente modo:- sollevare in 4-5 punti dell’area di installazione almeno due tegole nella direzione colmo-gronda: questo consentirà di ispezionare la soletta per capire comele tegole sono sostenute (in particolare, l’aggancio del listello alla copertura) ed anche capire l’uniformità dei listelli reggi tegola nell’area di posa;

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- qualora si decida di fissare le staffe direttamente alla soletta senza utilizzare i listelli (vedi punto seguente), occorre misurare la distanza tra soletta e listelli nei vari punti ispezionati. Questo risulta fondamentale aifini di una perfetta planarità della superficie dei moduli fotovoltaici ad impianto finito in quanto solo posizionando le staffe alla stessa altezza fra loro si può ottenere una superficie piana finale;

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- decidere in quanti punti e dove posizionare le staffe di aggancio disegnando uno schema su un foglio in relazione a quante righe e colonne di moduli sarà composta l’area di posa.

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Se questi passi sono stati eseguiti, al momento del montaggio la soluzione di aggancio sarà individuata, le staffe saranno di misura giusta (eventualmente saranno spessorate in opera) e si potrà procedere allapreparazione dell’area di posa semplicemente spostando il numero di tegole necessario a poter lavorare sulla soletta nei punti individuati (sopralluogo) di posizionamento delle staffe.

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Fissaggio delle staffe di aggancio alla solettaIl fissaggio delle staffe alla soletta può essere fatto secondo due tecniche:- fissaggio della staffa al listello reggi tegola: è possibile e consigliato tutte le volte che il listello è fissato attraverso fisher alla soletta e quest’ultimaè di fattura abbastanza piana ed uniforme.

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Le staffe verranno fissate con autofilettanti nei listelli e, in genere, sarà probabile che risulteranno abbastanza complanari ed allineate fra loro: eventuali spessorisi aggiungeranno tra staffa e correnti reggi moduli;

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- fissaggio della staffa alla soletta: è una soluzione di ripiego ma spesso è l’unica possibile. È obbligata tutte le volte che i listelli reggi tegola sono fissati alla copertura in maniera differente da quella descritta precedentemente.

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Per esempio, i listelli possono essere cementati nella soletta o appoggiati su travetti colmo-gronda che li sollevano rispetto alla soletta stessa di 20÷30 cm. Nel primo caso, le staffe saranno fissate allasoletta con fisher adatti (la soletta può essere una gettata di cemento armato o anche con travi e pignatte) sempre ricordando che le solettenon saranno mai piane e quindi le staffe non saranno complanari ed allineate. In questo caso (è utile usare staffe del tipo estensibileche, senza spessoramenti aggiunti, sono regolabili in modo da adattarsi all’altezza delle altre.

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Nel secondo, il problema è che la distanzatra staffa e soletta è tale (20÷30 cm) che si dovrà provvedere a fissare la staffa la listello ma poi, per dare rigidità, sarà necessario sostenere il listello con puntoni fissati alla soletta.

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Una volta fissate le staffe occorre verificare ed eventualmente procedere alle azioni opportune affinché tutte le staffe risultino sullo stesso piano (operazione semplice se le staffe sono del tipo estensibile). È un’operazione non banale in quanto pochi millimetri di differenza fra le staffe saranno visivamente accentuati dall’uniformità (non raggiunta) del piano dei moduli fotovoltaici.

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Montaggio strutture portamoduliLa struttura portamoduli nei moderni sistemi di fissaggio è composta da profili in alluminio estruso con sagome che variano da produttore a produttore ma sempre concepite con le seguenti modalità:- guida scanalata per fissaggio alle staffe con bulloni a testa di martello (la testa del bullone si infila e scorre nella scanalatura del profilo);- canalina laterale di contenimento cavi di cablaggio tra moduli;- guida scanalata per agevole fissaggio moduli fotovoltaici tramite morsettia chiusura a brugola.

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I profili in alluminio sono disponibili in genere in un paio di pezzature:3÷6 m. Il fatto che siano di alluminio consente di poterli tagliare a misura in opera (operazione non consigliata in caso di acciaio zincato).Un’alternativa ai profili scanalati in alluminio è rappresentata da profili in acciaio con predisposizione di forature asolate per l’aggancio dei moduli fotovoltaici.

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Sono profili di costo più contenuto rispetto a quelli in alluminio che devono però essere tagliati a misura in opera con conseguenteripresa della zincatura a freddo (di scarsa tenuta nel tempo, da qui la nota precedente). Questi profili sono gli unici possibili tutte le volte ci si trova ad installare strutture di sostegno su lamiere grecate.

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Nelle figura seguente è riportato il dettaglio di aggancio tipico e consigliato: si nota ilrofilo tipo Hilti (ad U) imbullonato nel bullone presistente di fissaggio nella lamiera (in modo da non dover provvedere a forature aggiunte) incorrispondenza di una sua asola e il bullone di tenuta del corrente sagomato in alluminio sul quale sono montati i moduli fotovoltaici.

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Il risultato della composizione della struttura portamoduli saranno una serie di profili paralleli (barelle) in numero di due per ogni riga del generatore fotovoltaico. Se le staffe sono state montate correttamente i profili risulteranno piani, allineati e complanari fra loro. Si noti che l’esperienzasuggerisce che questa situazione raramente si verifica ai primi tentativi ma che solo capendo dove si è sbagliato si riesce a correggerel’errore nelle installazioni successive.

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Precollaudo moduli fotovoltaiciObbiettivo delle prove pre-installazione è quello di stabilire il corretto funzionamento dei moduli approvvigionati prima di installarli in opera. Le prove descritte sono di semplice attuazione e non comportano misure dettagliate. Per questo, sono vivamente consigliate a risparmio del tempo totale di installazione soprattutto in impianti composti da un gran numero di moduli fotovoltaici.

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Le azioni sono le seguenti:a) ispezione visiva: consiste nel controllare tutti i moduli per accertarne l’integrità. L’operazione piuttosto semplice consente anche di toglieredall’imballo il modulo in modo da portarlo in copertura con facilità. Data la natura delicata degli oggetti è opportuno che si concentri l’attenzione curando:

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- integrità vetro anteriore;- chiusura delle cassette di terminazione posteriori;- cablaggio dei cavi e connettori ad innesto rapido (qualora di serie);- integrità del Tedlar posteriore;- planarità della superficie del modulo;- corretto montaggio della cornice d’alluminio;- presenza dello sticker posteriore;

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b) test in luce naturale su tutti (o un campione, dipende dalla taglia) i moduli.Per procedere al test, si posizionino i moduli ad uno ad uno esposti ai raggi solari. Non è importante l’inclinazione a patto che sia uguale per tutti durante i test. Si controlleranno:

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- tensione a vuoto, misurando con multimetro ai capi dei connettori MC- diodi di by-pass, aprendo la cassetta di terminazione e misurando con multimetro continuità o non continuità tra anodo e catodo;- resistenza di isolamento, collegando il megger tra polo positivo e cornice metallica ed applicando tensione (max 500 V);

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- corrente di corto circuito (facoltativa): si misura collegando in corto circuitoi terminali dei moduli e leggendo il valore con una pinza amperometrica.Siccome la corrente di corto è proporzionale all’irraggiamento solare occorre misurare il valore di corrente e contemporaneamentequello di irraggiamento istantaneo. Alla fine si riporteranno tutti i valoria 1000 W/m2 semplicemente dividendo il valore di corrente misurato per l’irraggiamento all’istante della misura.

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Non hanno importanza i valori assoluti delle misure ma solo la loro uniformitàfra i moduli testati. La strumentazione da utilizzare dovrà essere composta da:- multimetro (portate V fino 500 V, fino a 10 A in corrente continua);- megger (500 V);- solarimetro se si procede alla misura facoltativa di corrente di corto;- pinza amperometrica: idem.

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Fissaggio moduli alle struttureÈ una fase che solo in apparenza sembra banale. L’aggancio in se stessoè estremamente agevole e facilitato se si provvede all’adozione di un sistemadi fissaggio come quello mostrato in figura 10. Si tratta di morsettiideati per correnti in alluminio come quelli prima descritti.

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Ce ne sono di duetipi: intermedi, per il fissaggio tra moduli e terminali, per chiudere la fila. Ladifficoltà di questa fase è legata alla squadratura delle righe tra loro. Il processo di montaggio prevede che il modulo fotovoltaico venga appoggiatosulla barella partendo da una delle due estremità e fissato con i morsettiintermedi affiancando il successivo e via così fino all’ultimo della fila.Il problema è che il primo modulo che si monta deve essere perfettamentein squadra in quanto un piccolo disallineamento (1÷2 millimetri) crescedi modulo in modulo fino ad arrivare a fine riga con scostamenti di qualchecentimetro.

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E lo stesso deve accadere per tutte le righe che si potrebberotrovare in squadra singolarmente ma disallineate fra loro. In tutti i casi, il risultato è visivamente inaccettabile e deve essere corretto con notevoleperdita di tempo. Diversi sono i sistemi adottati durante il montaggio per ridurregli errori: si può usare un filo per tracciare una diagonale fissando imoduli estremi (4 vertici); poi, con l’ausilio di un distanziale rigido tra righe(per l’interspazio che deve assomigliare a quello tra modulo e modulo, circa2 cm), si procede al montaggio degli altri moduli.

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Cablaggio del generatore fotovoltaicoIl cablaggio elettrico interno del generatore fotovoltaico consistenella formazione delle stringhe elettriche, cioè del collegamento tra moduliin serie secondo il progetto elettrico dell’impianto.Praticamente il compitoè agevolato ogni qual volta i moduli fotovoltaici sono dotati di connettorie cavi precablati: in questo caso, il collegamento è molto semplice, velocee soprattutto in totale sicurezza elettrica in quanto i connettori hanno un codicedi protezione IP65 e, usando cavi unipolari, le due polarità si trovanosempre separate.

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Osserviamo che la formazione delle stringhe deve essereperò razionale rispetto alla disposizione dei moduli sulla copertura: èopportuno studiare un percorso dei cavi che minimizzi le lunghezze dei cavidalla stringa al punto di calata verso l’interno dell’edificio. Inoltre, qualoraa questo non abbia già provveduto il progettista, ricordarsi di schematizzareil cablaggio evidenziando i moduli che fanno capo alle varie stringhe:un guasto in un modulo può essere più agevolmente rintracciato.

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Qualora invece i moduli non siano dotati di connettori e cavi precablatioccorre procedere al precablaggio prima del montaggio che consigliamodi fare in officina prima del trasporto in sito dei moduli.La procedura è semplice:- sballare il modulo ed aprire (in genere, svitando) la scatola di terminazioneposteriore;- preparare due spezzoni di cavo unipolare con sezione adeguata alpassacavo presente sulla cassetta di terminazione e con con capocordaidoneo al cablaggio nella morsettiera della cassetta;- infilare nel passacavo i cavi e cablare alla morsettiera;- procedere al test dei diodi di by-pass verificando la continuità elettricacon un tester. Questa operazione risparmia l’equivalente consigliataprima durante i test di precollaudo.

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Quando i moduli non hanno i connettori precablati, il cavo da utilizzaredeve però essere scelto dando preferenza ai seguenti criteri:- cavo con doppio isolamento per tensioni di esercizio almeno fino a450/750 V;- alta resistenza agli agenti atmosferici ed umidità;- resistenza ai raggi UV;- range di temperatura di esercizio elevato;- non propagante l’incendio.Schematizzazione del cablaggio del generatore fotovoltaico da annotaredopo la posa.

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Inoltre, come ricordato, è pratica comune utilizzare cavi unipolari con sezioneda minimo 4 mm2. In passato, per questo cablaggio si utilizzavaquasi sempre un tipo di cavo armonizzato con la normativa europea, indoppio isolamento con gomma esterna, nero e flessibile tipo H07RN-F. Oggisono disponibili in commercio dei cavi “Solar” a costo accettabile che, rispettoal tipo H07RN-F, presentano dei limiti di temperatura più ampi.In tutti i casi di cablaggio la posa dei cavi è libera (senza cavidotti o tubazioni),con i cavi tra moduli inseriti nella sagoma apposita dei profilimetallici (se si usa il sistema alluminio sagomato) o fissati con fascetteanti-UV ai profili metallici.

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Quindi sempre coperti dai moduli fotovoltaici.Solo quando il fascio di cavi unipolari si raggruppa per fare la discesa puòessere inserito in una tubazione per poter anche procedere più facilmentealla discesa cavi in interno (vedi nel seguito).

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Collaudo elettrico stringa per stringaUna volta cablate tutte le stringhe, prima di proseguire con i montaggi èopportuno verificare che non ci siano stati problemi di errata installazioneo, nel passaggio da terra all’opera, qualche modulo possa essersiguastato. Per fare questo occorre procedere come segue.

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Si effettua un test in luce naturale su tutte le stringhe. Si controlleranno:- tensione a vuoto, misurando con multimetro ai capi dei connettori MCterminali di stringa;- corrente di corto circuito, misurando con una pinza amperometrica lacorrente dopo aver messo i terminali di stringa in corto circuito.Come già osservato per il precollaudo a terra dei moduli, non hanno importanzai valori assoluti delle misure ma solo la loro uniformità fra stringhe.La strumentazione da utilizzare dovrà essere composta da:- multimetro (portate fino 500 V e fino a 10 A in corrente continua);- solarimetro;- pinza amperometrica.

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Lavorazione discesa cavi in internoA questo punto dell’installazione ci si troverà in copertura con un fasciodi cavi unipolari in numero uguale al doppio delle stringhe. In caso di impiantidi grande taglia (15÷20 kW), il fascio di 20÷25 cavi ha un diametrodi circa 7÷8 cm che deve essere portato in interno. In genere, nelle copertureindustriali, un passaggio idoneo è presto individuato e anche il risultatoestetico dell’opera non è considerato una priorità. Viceversa,quando l’edificio è una abitazione, la situazione tende a complicarsi.

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Il punto migliore è sempre a lato della falda in corrispondenza del colmoche risulta la zona più defilata. Come è stato osservato precedentemente,il fascio può essere contenuto in una tubazione che agevoli la discesa:in questo caso occorre che la tubazione venga fissata saldamente nelpercorso sulla copertura e nella discesa.

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Posa quadri e convertitoriCome già visto, durante il sopralluogo si è provveduto a definire la posizionedei vari componenti la cui installazione si limita alla semplice posanel punto definito. È stato sottolineato che quadri e convertitori è preferibilesiano montati a parete in modo che siano ad altezza occhi. Sia i quadricommerciali che i convertitori hanno agganci con tasselli in posizionipredefinite e quindi non c’è possibilità di sbagliare il posizionamento.

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È opportuno sottolineare il fatto che la posa ordinata dei componenti è un valore aggiunto notevole nella fattura dell’impianto.

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Nell’installazione in interno è bene che i due convertitori siano sopra il livello degli occhi sia per dare spazio ai quadri (più importanti) sottostanti ma anche perché non hanno display da leggere ma solo led la cui accensione ha un significato ben noto al personale specializzato incaricato della manutenzione.

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Posa canaline e tubazioni di cablaggioCanaline e tubazioni sono elementi di raccordo che hanno grande influenzasull’aspetto finale dell’impianto. Il progettista definisce le dimensionidelle canaline o delle tubazioni sulla base del coefficiente di stipamentodei cavi secondo la norma CEI 64-8: in genere, queste prescrizionivengono poco rispettate all’atto dell’installazione spesso perché a magazzinol’installatore si trova canaline o tubazioni di dimensioni differenti.

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Va sottolineata l’importanza di usare le tubazioni prescritte in quantol’impianto fotovoltaico, per la sua natura modulare, si presta ad ampliamentinel tempo con conseguente stesura di cavi aggiuntivi che è benetrovino posto nelle tubazioni posate nel corso della prima installazione.

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Cablaggio elettrico fra componentiIn genere, il cablaggio fra componenti oltre il generatore fotovoltaico èrealizzato in interno con posa in tubazione (o canalina) in PVC. I criteri discelta dei cavi dovranno essere i seguenti:- cavo non propagante l’incendio;- bassa emissione di gas tossici.

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Quando il percorso in cavo è sotterraneo e quindi non ispezionablile (è ilcaso di posizionamenti separati tra quadri e fotovoltaico), i cavi dovrannoessere del tipo per posa interrata e preferibilmente protetti con tubo diconduit.

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Le prestazioni del tubo di protezione da utilizzare dovranno essereadeguate al tipo posa ed è consigliabile utilizzare gli accessori dellalinea di tubo scelto per il raccordo al quadro. In aggiunta alle indicazioni e prescrizioni fornite nel progetto esecutivo, sirichiama l'attenzione sul fatto che i collegamenti elettrici devono essererealizzati con procedure esecutive e di controllo che ne assicurino laperfetta funzionalità nel tempo e devono essere eseguiti da personalequalificato.

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La vita e il regolare funzionamento dell'intero impianto dipendonolargamente dalla corretta e scrupolosa esecuzione di tutte le operazionidi montaggio e collegamento elettrico dei moduli fotovoltaici.

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La vita e il regolare funzionamento dell'intero impianto dipendonolargamente dalla corretta e scrupolosa esecuzione di tutte le operazionidi montaggio e collegamento elettrico dei moduli fotovoltaici.

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In relazione ai disegni elettrici del progetto esecutivo dell’impianto, devonoessere rispettati i seguenti criteri generali:- tutte le estremità dei cavi (ad esclusione dei cavi già precablati) devonoessere munite di segnafili con i contrassegni di riferimento;- sono sconsigliate giunzioni sui cavi;- le curvature dei tubi devono essere inferiori a quelle massime indicatedal Costruttore;

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- sono ammesse giunzioni sui tubi solo nel caso in cui le tratte senza interruzionesuperino in lunghezza le pezzature reperibili in commercio;le giunzioni devono comunque essere realizzate con raccordi in mododa garantire un livello di protezione adeguato alla posa;- lungo la calata dal tetto e nei tratti interni all’edificio, i tubi o le canalinedevono essere fissati a parete tramite tasselli o altro fissaggio che garantiscadurata;

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- deve essere verificato il serraggio di tutti i bulloni e viti facenti parte integrantedei collegamenti elettrici, al fine di evitare scintillii, resistenzedi contatto addizionali, riscaldamenti localizzati e innesco di micropile;- qualora i moduli non siano dotati di cavi precablati occorre che, al fine digarantire la tenuta delle scatole di terminazione sui moduli, sia verificata lachiusura di ciascun pressacavo e il serraggio delle viti e la disposizione deicavi di collegamento dei moduli deve essere tale da evitare (a mezzo collod'oca) il convogliamento dell'acqua piovana verso i pressacavi.

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Cablaggio dai terminali di stringa al quadro di parallelo. È ancoraparte della sezione in corrente continua e quindi deve essere cablatocon cavo dello stesso tipo di quello usato tra i moduli fotovoltaici (es.H07RN-F). Quando i moduli hanno connettori precablati anche i terminalidi stringa (spezzoni che vanno dalle stringhe sul tetto a scenderefino al quadro) devono essere provvisti di connettori identici a quellimontati sui cavi precablati.

96

Fortunatamente, i modelli di connettori usatidai costruttori per i moduli sono solo di due tipi (MultiContact e Tyco),almeno nella maggioranza dei casi, e quindi l’approvvigionamento risultasemplice. Come accennato precedentemente, la posa risulta intubazione fino al quadro di parallelo.

97

Cablaggio quadro di parallelo-convertitore/i. Il cavo usato è ancora ununipolare di sezione opportuna (raccoglie il parallelo delle stringhe equindi porta una corrente somma dei contributi di tutte le stringhe) ma deltipo da posa intubata. Si consigliano i tipi FG(0)7 o N1VV-K con PVCesterno. È possibile che l’ingresso ai convertitori sia stato progettato conconnettori: in questo caso anche sui cavi unipolari provenienti dal quadrodovranno essere montati i connettori.

98

Cablaggio convertitori-quadro di interfaccia. In questa sezione già incorrente alternata i cavi saranno del tipo tripolare (se i convertitori hannoun’uscita monofase, fase-neutro-terra altrimenti quadripolari), del tipoper posa intubata con isolamento in PVC simili a quelli di cablaggio traquadro di parallelo e convertitori (tipo FG(0)7 o N1VV-K).

99

Cablaggio collegamenti equipotenziali. I collegamenti equipotenziali sonogeneralmente previsti dai progettisti per portare le masse metalliche dell’impiantoad un potenziale elettrico definito e, ovviamente, sicuro. Le masse metallichesono principalmente gli armadi dei quadri (se in materiale conduttore) ed i collegamenti dei componenti interni ai quadri che necessitano di unpotenziale di riferimento (es. scaricatori da sovratensione). Si accenna qui alfatto che il progetto elettrico potrebbe escludere da questa lista le strutturemetalliche di sostegno in quanto la complessa normativa legata alle fulminazionidirette potrebbe consigliare la mancanza di questo collegamento.

100

Benché le cornici dei moduli fotovoltaici, e quindi le strutture metalliche di sostegno,non siamo di per sé delle masse, per via dell’isolamento in classe IIdei moduli, è raccomandato il collegamento equipotenziale delle parti simultaneamenteraggiungibili ma tra loro non connesse.

101

I collegamenti prescritti dal progettista si effettuano con cavo giallo-verde di tipoFG(0)7 o equivalenti di sezione minima 16 mm2. Inoltre, è possibile che il progettistapreveda la realizzazione di una sbarra di terra consistente in un collegamentonon protetto per tutti i cavi equipotenziali che viene realizzata in esterno.Va sottolineato che questa sezione di collegamenti equipotenzali è importantissimaper la sicurezza elettrica contro i contatti indiretti e per la protezionedelle apparecchiature elettriche da sovratensioni indotte.

102

Inoltre, è anche laparte che si interfaccia con l’impianto elettrico esistente e che quindi deve tenerconto delle problematiche di sicurezza elettrica di entrambe le realizzazioni.

103

Verifica ispettiva finaleA impianto installato completamente e prima del primo avviamento e delcollaudo di prestazione è consigliabile procedere ad una ispezione finalecon l’obbiettivo di accertarsi che tutto risulti come prescritto a progetto.

104

Occorre ripercorrere le fasi di installazione svolte con il progetto esecutivodell’impianto in mano in modo da valutare ed annotare le inevitabili variazioni“as built” (come costruito) che, ricordiamo, non devono diminuire l’affidabilità,la durata e la sicurezza prevista dal progettista.

105

Solo nella grandi realizzazioniquesta fase di controllo e supervisione è responsabilità del direttoredei lavori che autorizzerà il rappresentante dell’impresa installatrice con ordinedi cantiere, le variazioni in accordo con le disposizioni del progettista.

106

Le operazioni da effettuare durante l’ispezione finale sono le seguenti:- disposizione dei componenti come da indicazioni riportate nel progettoesecutivo;- serraggio delle connessioni bullonate e integrità della geometria delgeneratore fotovoltaico;- integrità della superficie captante dei moduli;

107

- integrità dei quadri e corretta indicazione degli strumenti eventualmentepresenti;- prova a sfilamento dei cablaggi in ingresso ed uscita;- verifica, attraverso battitura dei cavi, della correttezza delle polarità emarcatura secondo gli schemi elettrici di progetto di stringhe e collegamentinei quadri;- verifica attraverso megger dell’isolamento rispetto a terra di entrambe lepolarità (positiva e negativa) di ogni stringa.

108

Primo parallelo alla rete e collaudo prestazione impiantoSe la sequenza di installazione è stata rispettata, il primo avviamento dell’impiantoavverrà in una situazione di piena sicurezza impiantistica e soloun guasto di qualche componente potrebbe impedirla. Le manovreper procedere al parallelo dipendono dal tipo di impianto (tipo e numerodi interruttori da chiudere, sezionatori da armare ecc.), e non possono esseregeneralizzate.

109

Comunque, sempre occorrerà procedere al minimoad azioni secondo la seguente sequenza ordinata:1) Lato corrente continua: armare tutti gli organi di manovra (sezionatorie interruttori) nel quadro di parallelo in modo che sia presente tensionein ingresso ai convertitori;2) Lato corrente alternata: armare tutti gli organi di manovra (sezionatorie interruttori) dal convertitore secondo l’ordine di flusso dell’energiaprodotta (dall’uscita del convertitore all’uscita del quadro di interfaccia lasciandodisarmato l’interruttore generale verso la rete;

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3) Verifica: verificare la presenza di tensione lato rete con un multimetro;4) Parallelo: armare l’interruttore di parallelo alla rete. Si noti che, qualora presente la protezione di interfaccia alla rete, la stessa ha generalmenteun ritardo nel comando del contattore di chiusura e quindi il parallelopotrebbe essere ritardato anche di qualche minuto;

111

5) Osservazione: subito dopo la chiusura del contattore della protezione diinterfaccia, se esiste sufficiente irraggiamento, il convertitore comincia alsua fase di soft start e comincia l’inseguimento del punto di massima potenzadel generatore fotovoltaico che viene raggiunto nel giro di 1-2 minuti.Una volta in esercizio si procederà al collaudo di prestazione. La strumentazionenecessaria al collaudo di prestazione è la seguente:- multimetro (portate V fino 500 V, fino a 10 A in corrente continua);- solarimetro;

112

- pinza amperometrica (fino a 20÷30 A);- analizzatore di rete in corrente alternata o wattmetro (monofase), 2wattmetri in inserzione Aron (trifase);- serie di connettori per poter fare le inserzione degli strumenti senza scablareil sistema;

113

Il collaudo seguirà le seguenti fasi:l verifica della condizione: Pcc > 0,85 Pnom * I / ISTC , con I > 600 W/m2dove:- Pcc è la potenza (in kW) misurata all’uscita del generatore fotovoltaico, con precisione migliore del 2%;- Pnom è la potenza nominale (in kW) del generatore fotovoltaico;- I è l’irraggiamento (in W/m2) misurato sul piano dei moduli, con precisione migliore del 3%;- ISTC pari a 1000 W/m2, è l’irraggiamento in condizioni standard;

114

Se la temperatura misurata nella faccia posteriore dei moduli fotovoltaiciè > 40 °C è possibile introdurre un fattore di conversione che tenga contodella minore efficienza di conversione. La formula diviene alloraPCC > (1 - PTPV - 0,08) Pnom . I/ISTCdovePTPV = (Icel - 25) / g/100e g è il coefficiente di temperatura del modulo fotovoltaico [%/°C].

115

Questa operazione può essere svolta come segue:- con un multimetro ed una pinza ampermetrica misurare la tensione ecorrente di funzionamento in ingresso al convertitore;- leggere contemporaneamente il solarimetro posto complanare al pianodei moduli;

116

- calcolare la Pcc moltiplicando tensione per corrente letta;- calcolare secondo la formula precedente e verificare.Si osserva che la verifica proposta è indicativa di una generale bontà deimoduli fotovoltaici installati ma è condizionata dalla temperatura a cui lamisura viene fatta. Maggiore è la temperatura ambiente e più critica diventeràla verifica.

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l verifica della condizione: Pca > 0,9 Pcc , ove:Pca è la potenza attiva (in kW) misurata all’uscita del gruppo di conversione,con precisione migliore del 2%.Questa operazione può essere svolta come segue:- con un analizzatore di rete o con un wattmetro (se l’impianto è monofaseo 2 wattmetri in inserzione Aron per sistema trifase) misurare la potenzagenerata;- contestualmente leggere tensione e corrente di funzionamento in ingressoal convertitore;- verificare la formula precedente.

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l verifica della condizione: Pca > 0,75 Pnom * I / ISTCSottolineamo che queste verifiche non sono definitive ma danno un’indicazionedel fatto che l’impianto darà le prestazioni attese.

119

Impianti isolati dalla rete elettrica

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Nel seguito verrà approfondita la descrizione delle sole parti aggiuntive odifferenti rispetto a quelle già descritte per gli impianti collegati alla rete ai quali si rimanda per i doverosi approfondimenti.Per non generalizzare e rendere poco concrete la descrizione delle fasi,nel seguito si farà riferimento a sequenze di installazione per un impiantoisolato per l’alimentazione di utenze di tipo domestico (area remotanon raggiunta dalla rete) con impianto fotovoltaico di almeno 1 kW di potenzainstallata a terra in area dedicata.

121

Trasporto in sito del materialeCome già sottolineato per gli impianti fotovoltaici collegati alla rete, anchenel caso degli impianti isolati dalla rete e quindi in aree remote, spessosi riesce a portare il materiale in sito con mezzi leggeri (auto, fuoristrada,furgoni) e le problematiche di trasporto sono ridotte al solo carico e scaricodella merce. Nel caso degli impianti isolati la situazione è notevolmentepiù complessa a causa della presenza del sistema di accumulo ingombrantee molto pesante (centinaia di kilogrammi) oltre ai fusti di acidodi riempimento degli elementi di accumulo dal contenuto ovviamentepericoloso e da trattare con cura.

122

Mentre per un normale trasporto sustrada le precauzioni e l’imballaggio del sistema di accumulo non risultano problematici ed è sufficiente aver cura del prodotto per trasportarlo integroal montaggio, nel caso non sia possibile arrivare in sito con mezzoidoneo non resta che la soluzione via elicottero.

123

Il trasporto con elicottero del materiale di costruzione è un’operazionemolto delicata sia per quanto riguarda la preparazione dell’imballaggiodel materiale che per la pianificazione delle rotazioni (viaggi andata-ritorno) dell’elicottero. Consigliamo di pianificare con il pilota il tipo di imballaggiodi ogni singolo collo, la pianificazione di ogni singola rete-rotazionee di provvedere ad assicurare la merce che, in genere, non è copertadall’assicurazione della compagnia aerea.

124

Va considerato anche il fatto che il materiale (compresi gli accumulatori) saràscaricato spesso non esattamente nelle immediate vicinanze dell’area diposa e quindi rimarrà anche il problema di portare i singoli colli in opera.Per quanto riguarda la zona di ricovero valgono le osservazioni fatte pergli impianti collegati alla rete.

125

Procedure di messa in sicurezza delle areeSi osserva che, a differenza degli impianti collegati alla rete, spesso larealizzazione di impianti isolati crea pochi problemi in relazione alla sicurezzadi terzi in cantiere. Rimane comunque evidente che le disposizioniricordate per gli impianti collegati alla rete rimangono valide.

126

Preparazione dell’area di posaQuando l’installazione non è in copertura ma su di un’area di terreno limitrofaall’utenza da servire, la preparazione dell’area di posa dipende moltissimodalle caratteristiche del terreno. Terreni in leggera pendenza impongonoun livellamento o, se l’inclinazione è verso Sud, almeno un’ omogeneizzazionedello strato superficiale.

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La preparazione deve consentireun facile scavo per le opere civili di formazione delle fondazioni che, in genere,sono la soluzione adottata da tutti i progettisti. Occorre pulire la superficiedi posa dalla vegetazione, rimuovere sassi, radici o altri impedimenti.Inoltre, può essere necessario provvedere a sfrondare rami che costituisconoombreggiamento sul generatore una volta installato. In genere,in questa fase si provvede anche allo scavo del cavidotto che collega il generatorefotovoltaico con l’edificio a servizio.

128

Fondazioni per struttura di sostegnoLe fondazioni per reggere la struttura di sostegno del generatore fotovoltaicosono di forma e taglia differente a seconda della soluzione percorsadal progettista.

129

Strutture a cavalletto. Gli impianti fotovoltaici realizzati facendo uso dicavalletti o strutture portanti analoghe rappresentano la soluzione piùdiffusa quando il generatore è posizionato a terra.L’utilizzo di questo tipo di sostegni consente al progettista di disporre al meglioi moduli fotovoltaici nei confronti dell’irraggiamento solare, scegliendol’inclinazione e l’orientamento più opportuni per ogni specifica applicazione.Inoltre, per impianti con potenza installata fino alla decina di kilowatt, i costidei materiali e del montaggio sono piuttosto contenuti in quanto i profilicommerciali risultano facilmente trasportabili e i montaggi non necessitanodi mezzi di sollevamento o di lavori su strutture in elevazione.

130

Strutture a palo. Un’alternativa alla disposizione dei moduli fotovoltaicisui cavalletti è costituita dall’utilizzo, come castello, di un palo costituitoda uno (o più tubi, come nel caso di pali alti) a sezione circolare sul qualeviene fissato il telaio portamoduli.

131

In genere il progettista ricorre alla soluzione a palo o quando risulta necessario aumentare l’altezza del piano dei moduli fotovoltaici per sfuggire a zone d’ombra o quando è vincolante un minor spazio occupatoa terra (l’ingombro a terra è solo l’area della sezione del palo) rispetto alla soluzione a cavalletto in cui l’area occupata coincide con la proiezionea terra del campo fovoltaico.

132

Il ricorso a questa soluzione di supportocomporta dei costi aggiuntivi sia per la parte metallica (a pari potenzafotovoltaica sorretta, il peso aumenta del 30÷40% in più rispetto alla soluzionea cavalletto) che per quella civile.Per i pali l’impegno di fondazione è più che proporzionale alla superficiedella vela del generatore fotovoltaico; questo significa che spesso chesorreggere circa 8÷10 m2 di vela (1 kW) significa una fondazione di circa2 m3 di calcestruzzo che va realizzato in area remota dove spesso, oltreall’escavatore, manca anche l’acqua sufficiente a preparare il calcestruzzoe a volte la temperatura non aiuta.

133

In tutti i casi la realizzazione della fondazione rappresenta spesso la fasepiù complessa e lunga di tutta la sequenza di montaggi.

134

Montaggio strutture portamoduliLe strutture metalliche per posa a terra sono più impegnative nell’installazionerispetto a quelle per montaggi in copertura. La ragione discendedall’osservazione che le strutture a terra devono rispondere a sollecitazionimeccaniche dovute all’azione del vento che strutture complanari allafalda non sopportano. Il montaggio è invece molto semplice ed il progettistaindica le procedure di assemblaggio in sito nella Relazione Tecnicagenerale che accompagna il progetto esecutivo.

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Precollaudo moduli fotovoltaiciVedi analoga parte negli impianti collegati alla rete.Fissaggio moduli fotovoltaici alle struttureVedi analoga parte negli impianti collegati alla rete.Cablaggio generatore fotovoltaicoVedi analoga parte negli impianti collegati alla rete.Collaudo elettrico stringa per stringaVedi analoga parte negli impianti collegati alla rete.Posa quadri e convertitoreVedi analoga parte negli impianti collegati alla rete.

136

Posa sistema di accumulo e riempimentoL’installazione degli accumulatori è una fra le operazioni più delicate ditutte la realizzazione di un’impianto fotovoltaico isolato dalla rete sia perchétratta un componente pregiato (la batteria rappresenta circa un terzodel costo totale) sia perché le prestazioni elettriche durante la vita dipendonoin una certa misura anche dalla prima installazione.Immagazzinamento.

137

In genere, gli installatori richiedono l’accumulo alfornitore in carica secca cioè con le piastre precaricate in fabbrica masenza acido solforico aggiunto; in queste condizioni gli elementi hannoun tempo di immagazzinamento che risulta influenzato delle condizioniambientali (per esempio, 3 anni a 25±10 °C ed umidità <40% contro 1 annoa >35 °C ed umidità >70%). Basta avere l’accortezza di tenerli immagazzinativerticali in locali freschi ed asciutti, con i tappi ben chiusi perevitare il deterioramento delle piastre a contatto con l’aria e lasciati nelleconfezioni originali che contengono agenti disseccanti, per averli disponibiliimmediatamente all’uso.

138

Quando, viceversa, le batterie escono dalla fabbrica già con l’elettrolitanei vasi, oltre a richiedere comunque l’immagazzinamento in locali freschied asciutti, devono essere ricaricate almeno 1-2 volte all’anno in funzionedei temperatura ed umidità di stoccaggio.

139

Alloggiamento. Gli elementi di accumulo, per poter fornire le miglioriprestazioni elettriche richiedono sempre spazi o locali con caratteristicheben precise. Qualora si abbia spazio disponibile, la soluzione di alloggiamentoin interno è sempre preferita dai progettisti a patto che le condizioniesposte nella seguente tabella vengano rispettate.

140

Caratteristiche del locale accumulatori per una corretta installazione• il locale deve essere esente da umidità, polvere sospesa e fumi nocivi;• la temperatura ambiente deve essere compresa tra i +5 e i +55 °C;• le pareti, soffitto (hmin> 2 m), pavimenti e parti metalliche devono essere rivestitecon materiali antiacido;• gli elementi devono essere alloggiati su scaffali realizzati in legno (pitch-pine,larice) trattato o metallici trattati con sostanze anitacide; gli scaffali devono esseredotati di isolatori a pavimento su piedini che è buona norma siano regolabiliin caso di installazioni su superfici non piane;

141

• la disposizione degli elementi deve consentire un agevole accesso almeno daun lato a tutti gli elementi; qualora siano disposti su più file occorre prevedereun corridoio di almeno 70 cm su pedane isolanti qualora la tensione del paccosia superiore ai 50 V;• devono essere presenti cartelli monitori;• devono essere prese misure per il contenimento delle eventuali perdite di acido dagli elementi (vasca di raccolta in acciaio inox, scarico sul pavimento pergli impianti più impegnativi);

142

• devono essere disponibili scorte di materiali neutralizzanti (soda solvay) emezzi di protezione individuale per le operazioni di installazione e manutenzioneperiodica;• non devono esserci circuiti elettrici diversi da quello di batteria o, se sono presenti,devono ottemperare alla normativa vigente (ATEX) per i locali a rischio di esplosioneed incendio (in genere, nei piccoli impianti si suggerisce di rinunciare anche all’illuminazioneartificiale in modo da evitare complicazioni e costi aggiuntivi - attenzione!le lampade portatili devono essere senza interruttore e di tipo protetto);

143

• il locale deve essere aerato in quanto il processo di carica e scarica sviluppa unamiscela di ossigeno ed idrogeno che deve essere diluita mediante ventilazionenaturale o artificiale al di sotto della soglia di esplosività (4,1%). Il minimo ricambiod’aria è espresso dalla seguente relazione (valida fino a T < 40 °C):• P = 0,05 I n k (m3 / h) dove:P = portata d’aria;I = corrente massima di carica (A);n = numero di elementi in serie;k = 1 per griglie con antimonio > 3%;0,5 per griglie con antimonio < 3%

144

• è buona regola, inoltre, redigere cartelli che riportano le azioni da compiere peroperare in assoluta sicurezza.Quando ci trova nell’impossibilità di avere disponibile un locale idoneo, alprogettista non rimane che cercare un posto all’esterno: in questo casoil problema è quello di creare un alloggiamento sufficientemente riparatoche soddisfi il più possibile le caratteristiche che abbiamo prima elencato.

145

Il lavoro di progettazione consisterà così nel realizzare un contenitoredi dimensione adeguate al volume dell’accumulo con le caratteristichecostruttive come descritto qui di seguito.

146

Caratteristiche suggerite del contenitore portabatterie per posa in esterno• vasca di raccolta antiacido per evitare dispersioni nell’ambiente (consigliamoacciaio inox AISI 316);• struttura, pareti e coperchio in materiale antiacido (vetroresina, forex) e resistenteagli agenti atmosferici (per esempio, stabile ai raggi ultravioletti);• disegnato in modo da essere da un lato ben aerato dall’altro protetto dall’intrusionedi insetti, acqua piovana, accumuli di neve ecc.;

147

• coibentazione adeguata alle condizioni ambientali di installazione per mantenereall’interno una temperatura non eccessivamente rigorosa (possibile l’uso discaldiglie termostatate);• agevole trasporto (peso contenuto, sagoma non impegnativa) e facile assemblaggioin sito (bullonatura, aggancio rapido).

148

Installazione. Qualora si disponga di un idoneo locale occorre procedere secondo l’ordine riportato qui di seguito.

149

Fasi di installazione da seguire per alloggiamento in un locale riparato• disporre gli scaffali portabatterie (su richiesta accompagnano la fornitura) inmodo allineato ed in piano;• disporre gli elementi sugli scaffali rispettando le distanze fra elementi indicatedal costruttore, avendo cura di rispettare le polarità (affiancare positivo con negativo) e, soprattutto, evitando di sollevare i vasi tenendoli per i poli terminali;• procedere al cablaggio elettrico fra elementi (con le sbarre fornite dal costruttoreo con cavi di adeguata sezione e capicorda) avendo l’accortezza di nonesercitare alcuna coppia di serraggio che si scarichi sui poli;

150

• applicare un leggero strato di grasso antiacido sui bulloni e sul punto di contattodopo il collegamento;• applicare la protezione dei collegamenti (copripoli forniti come accessori dalcostruttore);• collegare i terminali positivo e negativo.

151

Per la successiva fase di riempimento ricordiamo all’installatore che è opportunomunirsi delle seguenti attrezzature spesso già a corredo dellafornitura:- densimetro;- termometro;- brocca;- chiave isolata per serraggio bulloneria;- istruzioni di messa in servizio e di manutenzione;- cartello monitore secondo normativa;- pedane isolanti in numero e dimensioni da indicare;- pistola con pompa a mano per il rabbocco.

152

Riempimento. Nella normativa sugli accumulatori per impianti fissi,sono fissate le caratteristiche di composizione chimica con i limiti diimpurità ammessi dell’acido solforico e dell’acqua demineralizzatada usare per gli accumulatori al piombo. L’acqua per la diluizionedell’acido e per i rabbocchi periodici durante l’esercizio deve esseredistillata.

153

L’elettrolito da usare nelle batterie di accumulatori al piombo deveavere una ben precisa concentrazione ideale (1,25 kg/dm3 a 25 °C perclimi temperati); se non si ha a disposizione acido nella giusta densitàbisognerà miscelarlo con acqua (attenzione! aggiungere acido all’acquae non viceversa, la reazione è fortemente esotermica).

154

Si ricorda che la densità dell’acido dipende dalla temperatura e pertantoper avere un valore confrontabile con altre misure deve essere riportatasempre a 25 °C aggiungendo 0,0007 alla lettura per ogni °C oltre i 25 °Ce viceversa qualora sotto i 25 °C.

155

È bene che gli elementi siano riempiti fino al livello massimo segnato sul vaso (che poi tende a scendere per assorbimento delle piastre fino a10÷20 mm) eventualmente da rabboccare in un secondo tempo una voltafatta la prima carica.

156

Messa in servizio. Nei casi riguardanti l’installazione di accumulatori inimpianti industriali, i costruttori sono prodighi di consigli su come effettuarela prima carica; i tre metodi in genere suggeriti sono:- tensione costante (caratteristica I/U): con carica alla tensione di2,35÷2,4 V/elemento per almeno 48 ore e corrente iniziale di due volteI10 e poi tensione di conservazione di 2,23 V/el;

157

- corrente costante (caratteristica I): con carica 0,5 I10 per almeno 12 oree comunque fino a che le tensioni finali di carica non aumentano più esono maggiori di 2,5 V/el e la densità dell’acido arriva a 1,24 kg/dm3;- corrente decrescente (caratteristica W): con carica 0,7 I10 e poi via viadecrescente fino a 0,35 I10.

158

La complessità delle operazioni di prima carica suggerisce quanto l’accumulosia piuttosto delicato e non ami particolari strapazzi elettrici; purtroppoquesti metodi di carica sono difficilmente attuabili in impianti fotovoltaici isolatiche dispongono di una fonte solare del tutto aleatoria e nient’altro.

159

Un’accortezza che il progettista potrebbe prevedere è quella di utilizzareregolatori di carica elettronici che abbiano implementato l’algoritmo diprima carica, che ha l’unico svantaggio di non consentire l’utilizzo dell’impiantoper almeno 15 giorni.Si può organizzare la prima carica scollegando il carico, per poi valutare daun lato il tempo di ricarica (dividendo la capacità per una corrente media ipotizzatain funzione della taglia del campo e delle condizioni meteorologiche) e dall’altro contabilizzando con un’amperorametro gli ampere-ora forniti.

160

Se poi durante i lavori di costruzione dell’impianto si è fatto uso di ungruppo elettrogeno è possibile con un caricabatteria portatile di adeguatapotenza procedere ad una prima carica a corrente costante.

161

Controllo finale. Nei casi in cui non si sia riusciti ad eseguire una caricasecondo le prescrizioni del costruttore, è buona regola controllare, dopo circa10÷12 ore di carica solare tramite il generatore fotovoltaico, lo stato di caricaottenuto: il metodo migliore di controllo è quello della misura della tensionee della densità di ogni elemento.

162

Più che il valore assoluto sarà utileannotare l’uniformità di tensione e densità nel parco batterie installato: differenzenon trascurabili potrebbero, con il passare del tempo, portare significativedisuniformità tale da richiedere una complessa operazione di equalizzazione.

163

Posa canaline e tubazioni di cablaggioVedi analoga parte negli impianti collegati alla rete.Cablaggio elettrico fra componentiVedi analoga parte negli impianti collegati alla rete.

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Verifica ispettiva finaleCome per gli impianti collegati alla rete, ad impianto installato completamentee prima del primo avviamento e del collaudo di prestazione è consigliabileprocedere ad una ispezione finale con l’obbiettivo di accertarsi che tutto risulticome prescritto a progetto. Occorre ripercorrere le fasi di installazionesvolte con il progetto esecutivo dell’impianto in mano in modo da valutare edannotare le inevitabili variazioni “as built” (come costruito) che, ricordiamo,non devono diminuire l’affidabilità, la durata e la sicurezza prevista dal progettista.Le operazioni da effettuare durante l’ispezione finale sono identichea quelle per gli impianti collegati alla rete con le seguenti aggiunte:- controllo di eventuali perdite di elettrolita dalle batterie di accumulo;

165

- ripresa con zincatura a freddo di eventuali rimozioni di zincatura dai profilimetallici della struttura di sostegno (che almeno nelle componentiprincipali sono genralmente in acciaio zincato a differenza dell’alluminiousato per gli impianti in copertura).

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Collaudo impianto e prove funzionaliIl collaudo degli impianti isolati è complicato dal fatto che non si riesce a fareun collaudo di prestazione in quanto il funzionamento dell’impianto dipendedal carico elettrico alimentato. Per la parte del generatore fotovoltaicosi possono seguire le indicazione date per gli impianti collegati alla rete(misura dell’uniformità di tensioni e correnti nelle stringhe). Il collaudo puòcosì limitarsi ad eseguire prove funzionali. In genere, si procede a:- presa di carico, inserendo carichi elettrici dai più piccoli ai più impegnativiverificando che l’elettronica risponda proteggendo situazioni anomale(extracarico, sensibilità al bassissimo carico);

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- verifica sensore di carico: il sensore di carico è un dispositivo del qualesono equipaggiati molti convertitori commerciali per impianti isolati dallarete e ha la funzione di escludere l’elettronica al di sotto di una sogliaper la quale gli autoconsumi superano l’energia ceduta ai carichi. Occorreverificare che la taratura di questo importante dispositivo contro lascarica inutile delle batterie funzioni adeguatamente provando l’inserzionedi piccoli carichi (radiosveglie, spazzolini elettrici ecc.);- verifica della tensione di carica degli accumulatori, misurando la tensioneai morsetti.

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FINE

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