L’importanza della Manutenzione negli impianti FV

L’importanza della Manutenzionenegli impianti FV

Claudio Liciotti – KB Development srl

Bolzano – 15/10/2015

ORDINE INGEGNERI BOLZANO - INGENIEURKAMMER BOZEN

Evento formativo di aggiornamento di Prevenzione Incendi di cui al DM 5 agosto 2011 -“Rischio incendio: il fotovoltaico sicuro”

Company profile

- KB Development nasce dalla fusione delle esperienze e competenze distintive maturate dal gruppo AGRIVIS

(con AGRIFIN) prima, ed NRG AGRIVIS poi, e da collaborazioni consolidate con le più importanti realtà del

settore delle energie rinnovabili, in particolare nel comparto delle biomasse, in qualità di business partner di

gruppi internazionali leader di settore, quali BIOENER e VYNCKE.

- Oltre alle attività di “EPC Contractor" per la realizzazione di impianti chiavi in mano, KB Development è oggi

tra le società nazionali leader nell’attività di O&M (Operation & Maintainance) e revamping per impianti

fotovoltaici realizzati sia a terra che su coperture.

- Gli impianti FV realizzati da KB Development e delle aziende da cui discende è di circa 70 MW di costruito.

- Ad oggi gli impianti in gestione sono di circa 30 MW, in costante crescita, con un obiettivo a 2 anni di

portarli a ca. 90 MW

- KB Development offre la propria consulenza in qualità di Advisor indipendente in caso di controversie tra le

parti, tanto in sede stragiudiziale che giudiziale.

Agenda

- Premessa: Impianti FV e Manutenzione

- Riferimenti normativi su impianti FV e manutenzione

- Localizzazione di rischi nell’impianto FV

- Moduli fotovoltaici

- Componenti DC

- Inverter e locale inverter, Componenti AC e Cavi e connessioni

- Trafo e locale trafo

- Conclusioni

Impianti FV e Manutenzione

- L’impianto Fotovoltaico è a tutti gli effetti un impianto elettrico.

- La regolare manutenzione di un impianto elettrico, con le relative verifiche

manutentive, è un obbligo giuridico. L'obbligo è sancito dal DM 37/08, art. 8, comma

2.

«Il proprietario dell’impianto adotta le misure necessarie per conservarne le caratteristiche di sicurezza previste dalla

normativa vigente in materia, tenendo conto delle istruzioni per l’uso e la manutenzione predisposte dall’impresa

installatrice dell’impianto e dai fabbricanti delle apparecchiature installate. Resta ferma la responsabilità delle aziende

fornitrici o distributrici, per le parti dell’impianto e delle relative componenti tecniche da loro installate o gestite»

- ordinaria manutenzione: DM 37/08, art. 2, comma 1, lettera d)

«gli interventi finalizzati a contenere il degrado normale d’uso, nonché a far fronte ad eventi accidentali che

comportano la necessità di primi interventi, che comunque non modificano la struttura dell’impianto su cui si interviene

o la sua destinazione d’uso secondo le prescrizioni previste dalla normativa tecnica vigente e dal libretto di uso e

manutenzione del costruttore;»

Impianti FV e Manutenzione

- L’art. 86 del D. Lgs. 81/08 prevede l’obbligo di effettuare una regolare manutenzione

degli impianti elettrici nei luoghi di lavoro.

«1. Ferme restando le disposizioni del decreto del Presidente della Repubblica 22 ottobre 2001, n. 462,in materia di

verifiche periodiche, il datore di lavoro provvede affinché gli impianti elettrici e gli impianti di protezione dai fulmini

siano periodicamente sottoposti a controllo secondo le indicazioni delle norme di buona tecnica e la normativa vigente

per verificarne lo stato di conservazione e di efficienza ai fini della sicurezza.

2. Con decreto del Ministro dello sviluppo economico, di concerto con il Ministro del lavoro, della salute e delle politiche

sociali, adottato sentita la Conferenza permanente per i rapporti tra lo Stato, le Regioni e le province autonome di

Trento e di Bolzano, sono stabilite le modalità ed i criteri per l’effettuazione delle verifiche e dei controlli di cui al

comma 1.

3. L’esito dei controlli di cui al comma 1 è verbalizzato e tenuto a disposizione dell’autorità di vigilanza.»

Riferimenti normativi su impianti FV e manutenzione

- Si riportano qui di seguito le principali norme tecniche relative alla verifica e alla

manutenzione degli impianti Fotovoltaici

CEI 82-25 “Guida alla realizzazione di sistemi di generazione fotovoltaica collegati alle reti elettriche di

Media e Bassa tensione”

CEI 61936-1 “Prescrizioni comuni per la progettazione e costruzione di impianti elettrici a tensione

superiore a 1 kV”

CEI EN 50522 “Prescrizioni per la progettazione e la costruzione di sistemi di messa terra di impianti

elettrici con tensione nominale superiore a 1 kV”

CEI 78-17:2015 “Manutenzione delle cabine elettriche MT/MT e MT/BT dei clienti/utenti finali” (entrata in

vigore il 01/08/2015)

CEI 11-20 “Impianti di produzione di energia elettrica e gruppi di continuità collegati a reti BT e MT”

CEI 11-27 “Lavori su impianti elettrici” (in sostituzione della Norma CEI 0-15)

CEI 0-10 “Guida per la manutenzione di impianti elettrici”

CEI EN 61724 “Rilievo delle prestazioni dei sistemi fotovoltaici Rilievo delle prestazioni dei sistemi

fotovoltaici - Linee guida per la misura, lo scambio e l'analisi dei dati”

CEI EN 64-8/3 “Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1.000 V in corrente

alternata e a 1.500 V in corrente continua”

Localizzazione di rischi nell’impianto FV

Moduli fotovoltaici

Cavi e componenti DC

Inverter

Cavi e componenti AC Trasformatore

Andiamo a vedere nello specifico alcune caratteristiche costruttive dei moduli chepossono avere una influenza diretta sul discorso rischio incendi.

Rischi: Moduli FV

Rischi: Moduli FV

Andiamo a vedere nello specifico alcune caratteristiche costruttive dei moduli chepossono avere una influenza diretta sul discorso rischio incendi.

All’interno della matrice di celle vi sono diversi punti e componenti che possono essernatura di “hot spot”.

Interconnessione ribbon celle

Interconnessione Tabbing ribbonsBussing ribbons

Flessione ribbons tra cella e cella

Celle

Rischi: Moduli FV

La presenza di celle con elevata Rs possono comportare degli hot spot all’interno del modulo stesso

Tali hot spot, oltre a compromettere il funzionamento del modulo possono creare problemi concreti di surriscaldamenti localizzati

EL

Rischi: Moduli FV

La saldatura dei ribbons (tabbing ribbons) sulle celle è un parametro che vacostantemente monitorato in produzione.

Saldature troppo forti possono portare adanneggiamenti delle celle.Saldature troppo deboli possono portare neltempo all’incremento della resistenza di serie delmodulo.In entrambi i casi, una non buona saldatura, puòportare a surriscaldamenti localizzati moltoimportanti che possono culminare in Hot Spot.

Rischi: Moduli FV

La saldatura dei tabbing ribbons con i bussing ribbons possono essere punti molto critici.

Un non uniforme contatto tra i tabbing ribbon e i bussing ribbons o una cattiva saldatura possono portare a punti di alta resistenza.Tali punti di alta resistenza comportano surriscaldamenti localizzati molto importanti che possono culminare con l’esplosione del vetro del modulo.

Fonte: Sandia National Laboratories

Rischi: Moduli FV

La saldatura dei tabbing ribbons con i bussing ribbons possono essere punti molto critici.

In casi estremi in tali punti si possono generareanche degli archi elettrici in DC.

Fonte: Sandia National Laboratories

Rischi: Moduli FV

Durante la loro vita, i moduli fotovoltaici cristallini sono sottoposti a carichi meccanici ecicli termici.

Entrambi possono causare cambiamenti ciclici delladistanza tra le celle. Per questo motivo, i ribbonsd’interconnessione in rame, che formano ilcollegamento meccanico ed elettrico tra celle inserie, sono soggetti a cicli di flessione nello spaziotra le celle. 4Questa deformazione ciclica può portare allacreazione di un punto di strizione nella sezione deiribbons (fino alla rottura a fatica dei ribbons).

In tali punti di strizione si possono generare deiriscaldamenti localizzati che possono innescareanche delle fiamme.

26th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition - Mechanical Properties and Fatigue Behavior of Copper Interconnect Ribbon -M. Pedevilla, M. Panzenböck, H. Clemens, N. Mitrovitz

Rischi: Moduli FV

Il Backsheet del modulo, oltre ad esser scelto in funzione delle sue caratteristiche nel tempo, può esser scelto anche in funzione di quelle che sono le sue performance in termini di flammability (caratteristiche non frequentemente indicate).

Eppure si parla di tali caratteristiche anche all’interno della CEI EN 61730-1 nel capitolo 5 relativo ai materiali polimerici.

Non tutti i backsheet hanno le stesse performance in termini di:

•Flame Spread Index In accordance with ASTM E162•High Current Arc Ignition (HAI)•Vertical Burn Flammability (IEC 60695-11-10/UL94)

Photon Internationa 8-2012

Rischi: Moduli FV

Posizionamento bussing ribbonsnella JB

Diodi

Connettori

Interfaccia Cavi/JB

Interfaccia Bussingribbons/JB

Rischi: Moduli FV

All’interno della JB possono esserci molte criticità da punto di “rischio incendio”.

All’interno della JB confluiscono i contatti provenienti dall’interno del laminato.Va assolutamente evitato che si creino, all’interno della JB, degli archi elettrici (DC) per dei corti tra i bussing dei poli negativi e quelli dei poli positivi (Parallel Arcing).

Una distanza troppo ravvicinata tra i bussing intermedi potrebbe causare un arco elettrico.

PV Fire: Experience and StudiesExperience - Studies Liang Ji - Underwriters Laboratories Inc (UL)

Rischi: Moduli FV

Un cattivo contatto dei componenti interni alla JB può essere molto pericoloso.

Rischi: Moduli FV

L’interfaccia tra i bussing ribbon deve mantenere le sue performance stabili nel tempo .

Va considerato che i ribbon sono realizzati in rame e rivestiti con una lega saldante e che i contatti interni alla JB sono metallici.

Le variazioni di temperatura (in fase di esercizio) debbono essere compensate in questi punti. Le dilatazioni conseguenti non debbono deteriorare il contatto tra i bussing e i contatti della JB.

Il deterioramento di tali contatti può comportare dei riscaldamenti localizzati legati all’aumentare della resistenza di serie nel tempo.

Rischi: Moduli FV

Se la JB, durante il funzionamento del diodo, non è in grado di dissipare la potenza termica generata dal diodo stesso si può arrivare alla fusione della JB stessa.

Rischi: Moduli FV

All’interno dei connettori vi sono dei contatti a lamella.Non tutti i contatti sono uguali e garantiscono unabassa resistenza di serie.

Inoltre, in alcuni casi, connettori mal assemblati o malconnessi possono generare fenomeni disurriscaldamento considerevoli.

Rischi: Moduli FV

Rischi: Componenti DC

- Spesso gli scaricatori di tensione lato DC vengono scambiati per morsettiere


- Capita che componenti non idonei vengano usati in DC


- Morsettiere per le quali non sono state rispettate le coppie di serraggio


- Mancanza puntali su cavi DC


- Cavi e connettori DC esposti alla radiazione solare


- Portafusibili non chiusi completamente


- Cavi troppo piegati


- Connettori danneggiati


- Presenza di roditori nei passaggi cavi


- Cablaggi troppo tirati


- Mancanza di dissipatori nei diodi di blocco


- Passaggi cavi non adeguati


- Mancata sostituzione di componenti danneggiati

Rischi: Inverter

- Connettori danneggiati

Rischi: Inverter

- Mancato isolamento tra ingressi DC

Rischi: Inverter

- Sottodimensionamento aereazione cabina

Rischi: Inverter

- Aereazione dell’inverter non ottimale

Rischi: Inverter

- Umidità nelle apparecchiature

Rischi: Inverter

- Danneggiamento componenti inverter

Rischi: Inverter

- Serraggio morsetti componenti

Rischi: Trasformatore e locale trasformatore

- Mancanza pulizia locale trasformatore - Piegatura cavi media eccessiva


- Centralina protezione termica disattivata


- UPS non puliti

Conclusione

- La mancata manutenzione degli impianti FV comporta diversi rischi tra cui il rischio

incendio

- Un piano manutenzione accurato e delle procedure di manutenzione ben definite

sono assolutamente necessarie

L’importanza della Manutenzione negli impianti FV

Engineering

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