Manuale Completo Fotovoltaico

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    04-Aug-2015
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INDICEPresentazione

Capitolo 1 - Mercato del solare fotovoltaico e opportunit di lavoro

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Capitolo 2 - Tecnologia e applicazioni della conversione fotovoltaica2.1 - Radiazione solare al suolo 2.2 - Cella fotovoltaica

1.1 - Storia del fotovoltaico 1.2 - Situazione generale del mercato fotovoltaico 1.3 - Fotovoltaico in Europa e in Italia 1.4 - Situazione occupazionale per il mercato fotovoltaico

2.1.1 - Energia emessa dal sole 2.1.2 - Effetto dellatmosfera sulla radiazione solare 2.1.3 - Energia solare disponibile 2.2.1 - Semiconduttori ed effetto fotovoltaico 2.2.2 - Collegamento elettrico della cella fotovoltaica 2.2.3 - Celle solari di tipo diverso Silicio amorfo CIS, SIGS, CdTe Celle a eterogiunzione 3.1.1 - Costruzione dei moduli fotovoltaici 3.1.2 - Caratteristiche dei moduli fotovoltaici 3.2.1 - Inverter per servizio in parallelo alla rete 3.2.2 - Inverter per servizio isolato

Capitolo 3 - Componenti degli impianti fotovoltaici3.1 - Dalla cella al modulo fotovoltaico 3.2 - Conversione della potenza 3.3 - Accumulatori 3.4 - Regolatori di carica

Capitolo 4 - Tecniche di dimensionamento dei sistemi fotovoltaici4.1 - Collegamento dei moduli fotovoltaici4.2.1 - Shock elettrici e sovratensioni

4.2 - Considerazioni sulla sicurezza elettrica

4.1.1 - Stringhe e array fotovoltaici 4.1.2 - Parallelo delle stringhe e scatole di parallelo

4.3 - Valutazione del sito scelto per limpianto fotovoltaico

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4.4 - Dimensionamento degli impianti in parallelo alla rete

4.5 - Impianti per servizio isolato 4.6 - Altri impianti

4.4.1 - Principali criteri di scelta 4.4.2 - Energia producibile e verifiche tecniche 4.4.3 - Esempio di impianto per servizio in parallelo alla rete 4.4.4 - Protezioni per il collegamento degli impianti in parallelo alla rete 4.5.1 - Criteri di dimensionamento 4.5.2 - Esempio di impianto per servizio isolato 4.6.1 - Applicazioni di piccola taglia 4.6.2 - Illuminazione stradale 4.6.3 - Impianti in parallelo alla rete con funzione di soccorso 4.6.4 - Impianti di pompaggio dellacqua 4.6.5 - Inseguitori solari

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Capitolo 5 - Legislazione, autoproduzione e societ elettriche, valutazioni economiche5.1 - Principali riferimenti legislativi 5.2 - Regolamenti delle societ elettriche 5.3 - Valutazioni economiche per gli impianti collegati alla rete elettrica Appendice sezione 5 Appendice 5.1 - Alcune definizioni5.3.1 - Attualizzazione di costi e ricavi 5.3.2 - Metodi di valutazione degli investimenti 5.3.3 - Esempio di calcolo

Capitolo 6 - Valutazioni di idoneit di un sito e incentivazione del fotovoltaico6.1.1 - Da non dimenticare durante il sopralluogo

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6.1 - Valutazioni di idoneit di un sito: cosa fare nel sopralluogo 6.2 - Sopralluogo per un impianto collegato alla rete elettricaRilevazione dei dati di fornitura e sevizio elettrico Rilevazione dei dati di conformit alla normativa esistente Presenza di particolari vincoli paesaggistici/architettonici/ambientali Scelta della falda di installazione Scelta della posizione del generatore fotovoltaico sulla falda individuata Rilevanza del diagramma delle ombre Misura, marcatura e disegno della zona di installazione Fissaggio meccanico dei moduli alla copertura Posizione dei componenti di impianto Percorso dei cavi Ricovero materiali di cantiere

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6.3 - Sopralluogo per un impianto isolato dalla rete elettricaRilevazione dei dati di potenza e valutazione dei consumi dei carichi elettrici Rilevazione dei dati di conformit alla normativa Scelta dellarea di installazione Misura, marcatura e disegno della zona di installazione Scelta del tipo di struttura di sostegno da utilizzare Posizione dei componenti di impianto Percorso dei cavi Ricovero del materiale di cantiere Accesso allarea

Accesso allarea Considerazioni sulla sicurezza

6.4 - Incentivazione per il fotovoltaico Appendice sezione 6 Appendice 6.1 - Scheda sopralluogo per impianti collegati alla rete Appendice 6.2 - Scheda sopralluogo per impianti isolati dalla rete Appendice 6.3 - Come costruire un diagramma delle ombre Appendice 6.4 - Foglio di calcolo diagramma delle ombreDiagramma delle ombre 1.1 - Premessa 1.2 - Oggetto e valenza delliniziativa 1.3 - Requisiti di rispondenza a norme, leggi, regolamenti 1.4 - Glossario e definizioni usate nel testo 1.5 - Consistenza della documentazione di progetto 1.6 - Dati di progetto 3.1 - Moduli fotovoltaici 3.2 - Inverter Metodo A - Modello di carta Metodo B - Foglio elettronico Metodo C - Programma di calcolo

Appendice 6.5 - Format progetto preliminare dellimpianto fotov. 1 - Consistenza e tipologia dellimpianto

2 - Descrizione sistema elettrico generale 3 - Specifiche tecniche dei componenti principali

4 - Planimetria disposizione moduli 4 - Prove e controlli sui componenti e sulle lavorazioni 5 - Prove e controlli sui componenti e sulle lavorazioni 6 - Produzione annua attesa di energia elettrica 7 - Computo metrico estimativo5.1 - Collaudo componenti e soggetti collaudatori 5.2 - Prove di accettazione e messa in servizio

Capitolo 7 - Tecniche di installazione7.1 - Quali competenze sono necessarie? 7.2 - Sequenze di installazione7.2.1 - Impianti collegati alla rete elettrica

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VII

Capitolo 8 - Esercizio e manutenzione degli impianti8.2 - Controlli di manutenzione ordinaria 8.1 - Quanto sono affidabili gli impianti fotovoltaici?8.1.1 - Avvertenze generali di sicurezza 8.2.1 - Generatore fotovoltaico Ispezione generale Controllo cassetta di terminazione Controllo cavi di cablaggio 8.2.2 - Stringhe fotovoltaiche Sfilabilit dei cavi di cablaggio Controllo delle grandezze elettriche desercizio

Appendice sezione 7 Appendice 7.1 - Check list collaudo Appendice 7.2 - Format verifiche tecnico-funzionali

Trasporto in sito del materiale Procedure di messa in sicurezza delle aree di posta Preparazione della copertura Fissaggio delle staffe di aggancio alla soletta Montaggio strutture portamoduli Precollaudo moduli fotovoltaici Fissaggio moduli alle strutture Cablaggio del generatore fotovoltaico Collaudo elettrico stringa per stringa Lavorazione discesa cavi in interno Posa quadri e convertitori Posa canaline e tubazioni di cablaggio Cablaggio elettrico fra componenti Verifica ispettiva finale Primo parallelo alla rete e collaudo prestazione impianto 7.2.2 - Impianti isolati dalla rete elettrica Trasporto in sito del materiale Procedure di messa in sicurezza delle aree Preparazione dellarea di posa Fondazioni per struttura di sostegno Montaggio strutture portamoduli Precollaudo moduli fotovoltaici Fissaggio moduli fotovoltaici alle strutture Cablaggio generatore fotovoltaico Collaudo elettrico stringa per stringa Posa quadri e convertitore Posa sistema di accumulo e riempimento Posa canaline e tubazioni di cablaggio Cablaggio elettrico fra componenti Verifica ispettiva finale Collaudo impianto e prove funzionali

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8.3 - Check list di controllo periodico 8.4 - Parti a scorta per gli impianti 8.5 - Esercizio dellimpianto

8.2.3 - Struttura di sostegno Saldezza delle connessioni meccaniche Stato superficiale dei materiali (solo per strutture in acciaio e legno) 8.2.4 - Quadri elettrici Ispezione visiva generale Controllo protezioni elettriche Controllo cablaggi elettrici Controllo componenti 8.2.5 - Sistema di accumulo (impianti isolati dalla rete) Ispezione visiva Controllo densit e tensioni Rabbocco acqua distillata 8.2.6 - Convertitore statico 8.2.7 - Collegamenti elettrici

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Capitolo 9 - Normativa e sicurezza sul lavoro nella realizzazione degli impianti9.1 - Normativa per la realizzazione degli impianti9.1.1 - Normativa per la realizzazione di impianti fotovoltaici 9.1.2 - Norme tecniche che regolano il mercato fotovoltaico 9.1.3 - Certificazione dei moduli fotovoltaici 9.2.1 - Sollevamento e spostamento pesi 9.2.2 - Azioni con utensili di montaggio 9.2.3 - Montaggi in altezza

8.6 - Diagnostica guasti Appendice sezione 8 Appendice 8.1 - Check list per controllo periodico

8.5.1 - Funzionamento sistemi collegati alla rete Messa in servizio Messa fuori servizio del sistema 8.5.2 - Funzionamento sistemi isolati dalla rete Messa in servizio Messa fuori servizio del sistema

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9.2 - Fotovoltaico: rischio meccanico (lavori in altezza) 9.3 - Fotovoltaico: rischio elettrico

Indice analitico

9.3.1 - Cablaggi elettrici in corrente continua ed alternata in sistemi di categoria 1 ( 0,85 x Pnom x I / ISTC, ove: - Pcc la potenza (in kW) misurata alluscita del generatore fotovoltaico, con precisione migliore del 2%, - Pnom la potenza nominale (in kW) del generatore fotovoltaico; - I lirraggiamento (in W/m2) misurato sul piano dei moduli, con precisione migliore del 3%; - ISTC, pari 1000 W/m2, lirraggiamento in condizioni standard; - la condizione: Pca > 0,9 x Pcc, ove Pca la potenza attiva (in kW) misurata alluscita del gruppo di conversione, con precisione migliore del 2%; - la condizione: Pca > 0,75 x Pnom x I / ISTC. Inoltre dichiara che le suddette misure hanno fornito i seguenti valori: - Pcc = 6,55 kW - Pca = 5,98 kW -I= 800 W/m2 e che stata impiegata la seguente strumentazione di misura: 1. 2. 3. 4. 5. 6. N 1 Solarimetro marca....... matr. ES1586 N 1 Sensore temperatura PT 100 N 1 Megger isolamento BM10 N 3 Multimetri marca....... N 1 Analizzatore di rete marca....... N 3 Pinze amperometriche marca.......

Dichiara infine che tutto quanto sopra riportato corrispondente a verit. Data: 28/05/2008 ____________________________ Timbro e firma

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CAPITOLO 8

ESERCIZIO E MANUTENZIONE DEGLI IMPIANTI

8.1 - Quanto sono affidabili i sistemi fotovoltaici?

In precedenza si avuto modo di sottolineare che in fase di precolluado dei moduli prima della installazione, lapertura a campione delle cassette di terminazione per verificare i diodi pratica consigliata. Nessun problema di affidabilit manifestano i componenti elettromeccanici nei quadri elettrici (parallelo e interfaccia) agevolati dal fatto di182

La realizzazione di un impianto fotovoltaico comporta la consapevolezza che i componenti che lo realizzano abbiano, come in ogni realizzazione tecnica, un ciclo di vita caratterizzato da probabilit di guasto o di semplice malfunzionamento. Per il fotovoltaico la scelta di componenti affidabili non per nulla facile. E lo ancor di pi per gli impianti isolati dalla rete che vedono la presenza di due componenti che i collegati alla rete non hanno: il sistema di accumulo e quello di regolazione della carica. In genere, il generatore fotovoltaico lelemento pi affidabile del sistema e gli eventuali malfunzionamenti o guasti si presentano gi allatto del collaudo prima della chiusura dei lavori. Non essendoci componenti in movimento e la prestazione elettrica facilmente investigabile, gli inconvenienti di funzionamento principali che lesperienza riporta sono legati alle condizioni dei diodi di by-pass nella cassetta di terminazione. Capita sovente che vengano installati nella morsettiera in fabbrica al contrario o siano guasti in origine; nel primo caso cortocircuitano i modulo che quindi non presenta alcuna prestazione elettrica, nel secondo, a seconda di come sono guasti, possono cortocircuitare il modulo o essere completamente inutili.

essere componenti ben testati essendo prodotti di grande serie.

Tutta laffidabilit invece affidata ai componenti elettronici e, in primis, ai convertitori, vero cuore dellimpianto fotovoltaico. La scelta di un componente affidabile fondamentale. Si osserva, peraltro, che i costruttori di punta del mercato offrono contratti di manutenzione straordinaria (guasti) annuali a costi contenuti che garantiscono la sostituzione del componente in pochi giorni (si preferisce la sostituzione alla riparazione). Negli impianti dove non ne prevista linstallazione (impianti fotovoltaici per utenze isolate con distribuzione in corrente continua) si raggiunge unaffidabilit di sistema elevatissima e, in genere, gli unici malfunzionamenti derivano dalle conseguenze di una sovratensione indotta di origine atmosferica particolarmente distruttiva o dal guasto di un diodo di blocco che fa perdere il contributo di una stringa.

La batteria di accumulatori un elemento particolarmente delicato del quale occorre prendersi cura sia a livello progettuale, facendo in modo di rispettarne nel limite del possibile la metodologia di carica, che a livello manutentivo seguendo i consigli che seguono. il componente meno longevo tanto che nelle considerazioni economiche deve essere valutata almeno una sua sostituzione nel corso della vita utile del sistema. Con questo scenario di affidabilit, le attivit manutentive consigliate sugli impianti fotovoltaici attengono pi a: - prevenzione dei guasti; - diagnostica di malfunzionamenti.

La cadenza delle ispezioni legata alla tipologia di impianto ma un controllo annuale comunque altamente consigliato sempre, in quanto i malfunzionamenti non sono facilmente individuabili dalla prestazioni attese. Si osserva anche che le attivit di manutenzione preventiva nel caso di impianti per servizio isolato comprendono una serie di ispezioni e controlli piuttosto lunghe. La maggior parte delle verifiche possono essere effettuate anche da personale non esperto in tecnologia fotovoltaica purch addestrato ad operare su circuiti elettrici applicando le norme di sicurezza e, comunque, non senza aver prima preso visione del Manuale duso e manutenzione redatto dal progettista che dovrebbe essere consegnato al Cliente insieme al progetto esecutivo. Nel seguito raccogliamo la descrizione delle azioni consigliate sui vari componenti allatto del sopralluogo ispettivo cadenzato.183

8.1.1 - Avvertenze generali di sicurezza

Nel testo sono riportate alcune avvertenze alle quali si ritiene fondamentale riferirsi per quanto riguarda gli aspetti legati alla sicurezza di esercizio degli impianti che per la loro manutenzione.

Personale qualificato: ai fini del presente documento personale qualificato indica tecnici che hanno acquisito una formazione ed operano nel settore elettrico svolgendo attivit di installazione e manutenzione di apparecchiature elettriche senza necessariamente aver acquisito esperienza di base con le tecniche fotovoltaiche. Tecnico specializzato: nel presente documento tecnico specializzato indica tecnici in grado di procedere ad interventi specialistici specifici essendo esperti del settore. Tipicamente si individua la figura del tecnico specializzato negli incaricati dellassistenza direttamente o indirettamente alle dipendenze del Costruttore dellapparecchiatura e di personale che lavora quotidianamente nel settore fotovoltaico. Nota: in questo documento viene usata la dizione Nota per indicare uninformazione giudicata importante relativa alla parte che si sta descrivendo e alla quale occorre prestare particolare attenzione.

Attenzione: in questo documento Attenzione indica che lazione descritta, qualora non svolta, pu provocare lesioni personali o pregiudica il corretto funzionamento del sistema. Pericolo: in questo documento Pericolo indica che lazione descritta, qualora non svolta, pu provocare gravi lesioni personali. Inoltre si ricorda che:

- i sistemi fotovoltaici contengono dispositivi elettrici sottoposti a tensioni elettriche elevate; - la non ottemperanza alle misure di sicurezza personale pu provocare gravi lesioni; - solo il personale qualificato con una specifica conoscenza della documentazione tecnica relativa al sistema fotovoltaico in manutenzione in grado di operare sui sistemi elettrici in sicurezza; - tutti le protezioni meccaniche (porte, coperchi ecc.) delle apparecchiature che compongono i sistemi fotovoltaici (inverter e quadri elettrici) devono essere tenute chiuse e fissate con gli agganci di serie durante il funzionamento dellimpianto; - bisogna assicurarsi che lalimentazione elettrica dellimpianto (sia lato184

corrente continua che lato corrente alternata) sia disconnessa prima di cominciare qualsiasi operazione di manutenzione. Si ricorda che anche ad impianto sezionato lato corrente continua sono presenti, a causa del collegamento serie dei moduli fotovoltaici, tensioni elevate; - quando si rendano necessarie misurazioni elettriche con impianto in esercizio, bisogna prestare attenzione a non toccare connessioni elettriche ed utilizzare apparecchi di misura in buono stato di sicurezza.

8.2 - Controlli di manutenzione ordinaria8.2.1 - Generatore fotovoltaico La manutenzione preventiva sui singoli moduli non richiede la messa fuori servizio di parte o di tutto limpianto e consigliamo contenga al minimo le seguenti operazioni: - Ispezione generale Lispezione (figg. 15) deve essere mirata allidentificazione di danneggiamenti ai vetri anteriori dei moduli, deterioramento del materiale usato per lisolamento tra vetro e celle fotovoltaiche, la presenza di annerimenti superficiali interni sintomo di microscariche per perdita di isolamento ed eccessiva sporcizia del vetro (o supporto plastico). Tra i difetti rilevabili visivamente, il pi tipico lingiallimento dellEVA dopo anni di vita operativa che, pur non determinando di per s scadimenti di prestazione molto sensibili, comporta esteticamente un danno. LEVA si degrada otticamente in maniera precoce diminuendo il valore di trasmittanza e virando colore verso un giallo-bruno caratteristico che diventa il colore dominante. Pi grave risulta lassociata produzione di acido acetico rilasciato dalla decomposizione dellEVA allinterno del sandwich, che pu causare la corrosione dei contatti metallici. La causa principale dellingiallimento il basso grado di polimerizzazione (