Protezione da fulmini e sovratensioni per impianti fotovoltaici

L'acquisto di un impianto fotovoltaico (impianto FV) comporta sempre ingenti investimenti che dovrebbero garantire il più rapidamente possibile un ritorno economico. Questo rende ancora più importante la disponibilità continua dell'impianto FV.

Gli impianti fotovoltaici vengono solitamente installati sui tetti o in campo aperto e, in conseguenza di questa posizione esposta, sono particolarmente soggetti al rischio di fulmini e sovratensioni. Il guasto di un impianto dovuto a danni da sovratensione comporta da un lato un mancato guadagno per la durata della riparazione e, dall'altro, la necessità di sostenere costi aggiuntivi, ad esempio a causa della sostituzione dell'inverter o di un pannello difettoso.

direttive rilevanti

Per la protezione da sovratensioni conforme alle norme degli impianti fotovoltaici si devono considerare le seguenti direttive:

Al fine di evitare danni da sovratensione, per gli impianti fotovoltaici su tetto si consiglia un sistema di protezione contro i fulmini secondo la CEI EN 62305-3 (IEC/EN 62305-3).
Un'analisi dei rischi secondo la CEI EN 62305-2 aiuta a determinare la necessità di un sistema di protezione contro i fulmini e la classe di protezione necessaria. Questo vale solo per i casi in cui altre direttive, come ad esempio le ordinanze edilizie federali, non richiedano sistemi di protezione contro i fulmini diversi.
Per impianti FV complessi in campo aperto, come ad es. centrali fotovoltaiche o parchi solari che richiedono una disponibilità superiore, la necessità o il fabbisogno di misure aggiuntive dovrebbero essere generalmente verificati avvalendosi della CEI EN 62305-2.
Solo un impianto protetto può sopportare i carichi a cui è esposto e produrre in sicurezza energia per lunghi periodi. Talvolta, gli assicuratori raccomandano per gli impianti FV all'aperto un limitatore di sovratensione.
Per la costruzione di sistemi FV per la fornitura di energia elettrica si applicano le norme della serie CEI 64-8.
Se un impianto FV viene costruito ex novo e collegato a un impianto elettrico, secondo le CEI 64-8-4-44 (IEC 60634-4-44) e CEI 64-8-7-712 (IEC 60364-4-44 e 60364-7-712) è necessario installare un limitatore di sovratensione (tipo 2 / classe II) sul lato AC.
Per contribuire alla sicurezza dell'inverter in impianti con sistema di protezione contro i fulmini esterno, il rimando aggiuntivo nella CEI 64-8, allegato 5, indica la necessità di un sistema di protezione dalle sovratensioni, oltre che sul lato AC, anche sul lato DC.

Impianti FV: quali sono le varianti?

Per quanto concerne la protezione contro i fulmini e le sovratensioni, gli impianti fotovoltaici possono essere suddivisi nelle seguenti varianti:

Impianto FV senza protezione contro i fulmini esterna
Impianto FV con protezione contro i fulmini esterna e distanza di separazione sufficiente
Impianto FV con protezione contro i fulmini esterna e senza distanza di separazione sufficiente

Installazione sicura dell'impianto FV

Durante l'installazione dell'impianto fotovoltaico e del sistema di protezione contro i fulmini esterno, è fondamentalmente necessario assicurarsi che sia rispettata la distanza di separazione tra di essi nonché da grondaie, antenne e altre installazioni. Solo così si potranno evitare con certezza pericolose correnti di fulmine su installazioni metalliche ed elettriche.

Le posizioni dei necessari dispositivi di captazione devono essere pianificate secondo la CEI EN 62305-3 (IEC/EN 62305-3).
Mediante il metodo della sfera rotolante possono essere dimensionate adeguatamente le lunghezze necessarie delle aste di captazione nonché le distanze tra le aste di captazione stesse. Queste devono essere disposte in modo che tutte le parti dell'impianto da proteggere rientrino nella zona di protezione del dispositivo di captazione. Se la distanza di separazione è garantita, è sufficiente un limitatore di sovratensione di tipo 2 (classe II) sul lato DC.

Infatti, grazie al rispetto della distanza di separazione, il fulmine non arriva direttamente all'impianto FV, ma viene prima deviato a terra dal sistema di protezione contro i fulmini. Da questo viene poi accoppiato, fortemente indebolito, all'ingresso dell'impianto elettrico tramite il necessario limitatore di sovratensione.

quando la distanza di separazione non può essere rispettata

Se la distanza di separazione secondo la CEI EN 62305-3 (IEC/EN 62305-3) non può essere rispettata per motivi strutturali, l'impianto FV deve essere integrato nell'impianto di protezione contro i fulmini utilizzando componenti testati con una portata di corrente da fulmine di 16 mm² CU o 25 mm²alluminio.

I componenti di protezione contro i fulmini da collegare devono essere testati secondo la CEI EN 62561-1 (IEC/EN 62561-1).

In questi casi, anche sul lato DC sono necessari limitatori di sovratensione del tipo 1 (classe I) o deviatori combinati del tipo 1+2 (classe I+II), poiché le correnti di fulmine nell'edificio non sono controllabili.

Il necessario sistema di equipotenzializzazione di protezione contro i fulmini così ottenuto collega al sistema di protezione contro i fulmini a norma tutti i componenti metallici ed elettricamente conduttivi dell'impianto, compreso il sistema di messa a terra. Secondo la CEI EN 62305 parti 3 e 4 (IEC/EN 62305-3, -4), per le linee che portano all'interno dell'edificio si devono impiegare limitatori di sovratensione (SPD) di tipo 1 (classe I) o deviatori combinati di tipo 1+2 (classe I+II). Questo vale sia per il tetto che per il piano terra, per il lato AC così come per il lato DC, del sistema FV per la fornitura di energia elettrica.

Per la domanda circa la necessità di misure di protezione contro le sovratensioni sono determinanti la CEI EN 64-8 (IEC 60364-4-44 e IEC 60634-7-712).

posizione dei pali di captazione

I pali o le aste di captazione devono essere posizionati in modo da non ombreggiare i moduli fotovoltaici. Un'ombra assoluta è infatti sufficiente per causare perdite di potenza dell'intera stringa. Secondo la CEI EN 62305-3, allegato 5, un'asta di captazione deve trovarsi a una distanza di almeno 108 x diametro dal modulo fotovoltaico. Si deve comunque tenere conto del fatto che il sistema fotovoltaico deve continuare a trovarsi nell'area di protezione dell'asta di captazione.

La soluzione OBO: il sistema isCon®

Il sistema isCon®, isolato e resistente alle alte tensioni, di OBO garantisce il rispetto della distanza di separazione. I dispositivi di captazione isolati isFang con deviatore isCon® sono stati testati secondo la IEC TS 62561-8 e, se opportunamente progettati, minimizzano l'ombreggiamento. Viene così aumentata la redditività dell'intero impianto.

Protezione da sovratensione per impianti senza sistema di protezione dai fulmini esterno

Negli impianti senza sistema di protezione contro i fulmini esterno, la protezione contro le sovratensioni sul lato DC non è un requisito normativo.

Tuttavia il suo utilizzo è fortemente consigliato affinché l'impianto fotovoltaico sia protetto da sovratensioni, dovute ad esempio a operazioni di commutazione in rete, e ne sia così assicurata la disponibilità.

Per proteggere al meglio l'inverter da sovratensioni pericolose, si dovrebbero impiegare limitatori di sovratensione sia sul lato a tensione continua che su quello a tensione alternata direttamente negli ingressi e in uscita.

Quando si seleziona un limitatore di sovratensione per il lato a tensione continua dell'impianto fotovoltaico, la massima tensione continua dell'apparecchio non deve mai superare la massima tensione a vuoto dell'impianto FV. Il numero di apparecchi di protezione necessari risulta dal numero di tracker MPP nel rispettivo impianto FV.

Se l'inverter è collegato a dispositivi di informazione o comunicazione, anche queste linee devono essere integrate nel sistema di equipotenzializzazione con idonei limitatori di sovratensione.

Limitatori di sovratensione: scelta e numero necessario

Per la scelta è necessario tenere in particolare considerazione i seguenti punti:

La massima tensione continua di un limitatore di sovratensione per il lato a tensione continua dell'impianto fotovoltaico non deve mai superare la massima tensione a vuoto dell'impianto FV.
Il numero di apparecchi di protezione necessari risulta dal numero di tracker MPP nel rispettivo impianto FV.
Se l'inverter è collegato a dispositivi di informazione o comunicazione, anche queste linee devono essere integrate nel sistema di equipotenzializzazione con idonei limitatori di sovratensione.

Nel caso di impianti fotovoltaici in edifici, a seconda delle condizioni locali l'inverter viene installato direttamente sul tetto, in soffitta, ma spesso anche in cantina. In caso di installazione in cantina, per evitare accoppiamenti induttivi dall'esterno può essere opportuno impiegare il limitatore di sovratensione non solo a monte dell'inverter, ma anche in corrispondenza dell'ingresso delle linee nell'edificio.

Soluzioni OBO per impianti fotovoltaici sicuri

OBO offre il limitatore di sovratensione adatto per tutte le possibili situazioni descritte sopra. La gamma comprende deviatori combinati FV di tipo 1+2 (classe I+II) fino a una tensione continua massima di 1.500 V DC, opzionalmente con o senza contatto di telecomunicazione. La stessa scelta è disponibile anche per i deviatori FV di tipo 2 (classe II).

Per sistemi con un massimo di 3 tracker MPP, OBO offre la consueta varietà di soluzioni. In questo caso i limitatori di sovratensione sono già premontati in un alloggiamento con protezione IP66 e cablati pronti per il collegamento. Gli alloggiamenti sono resistenti alle intemperie e quindi adatti anche per l'installazione all'aperto. A seconda della variante, i cavi possono essere inseriti singolarmente con i pressacavi in dotazione oppure semplicemente collegati direttamente tramite connettori MC4.

Messa a terra funzionale di sottostrutture metalliche

Per garantire la messa a terra funzionale di sottostrutture metalliche o telai di moduli, la CEI EN 62305-3, allegato 5, fa distinzione tra le seguenti situazioni:

Situazione	Sezione minima, messa a terra funzionale in rame
Impianto FV senza sistema di protezione contro i fulmini o impianto FV con sistema di protezione contro i fulmini e distanza di separazione rispettata	6 mm²
Impianto FV con sistema di protezione contro i fulmini e distanza di separazione non rispettata	16 mm²

Schermatura ambiente

I fulmini diretti e ravvicinati creano un campo magnetico che causa correnti indotte nei sistemi elettrici ed elettronici.

Una posa professionale dei cavi con i sistemi OBO TrayFix o una schermatura ottimizzata, ad esempio con sistemi portacavi testati EMC di OBO, in determinate condizioni secondo la CEI EN 62305-4 (IEC/EN 62305- 4) possono ridurre le misure di protezione da sovratensione necessarie.

Messa a terra

Per impianti FV su tetto senza sistema di protezione contro i fulmini, per i nuovi edifici in Germania deve essere installato un dispersore di fondazione secondo la DIN 18014. Per impianti FV su tetto con sistema di protezione contro i fulmini, si devono considerare anche i requisiti della CEI EN 62305-3 (IEC/EN 62305-3) (resistenza di terra <10 Ohm). Per impianti FV su campo libero, si devono considerare anche i requisiti della CEI EN 62305-3 (IEC/EN 62305-3). Occorre distinguere tra due tipi di messa a terra.

TIPO A	TIPO B
Dispersore orizzontale Dispersore verticale (dispersore di profondità)	Dispersore ad anello (dispersore per superficie) Dispersore di fondazione

Impianti di messa a terra a norma per sistemi parafulmine

Impianti di messa a terra di tipo A

Fra gli impianti di messa a terra di tipo A rientrano ad esempio fondazioni a vite e su pali, purché soddisfano i requisiti della CEI EN 62561-2 (IEC/EN 62561-2). In questo caso non si deve rispettare solo una sezione minima a seconda del materiale selezionato, ma anche le proprietà meccaniche ed elettriche.

Impianti di messa a terra di tipo B

Le fondazioni a piastra e a platea sono impianti di messa a terra di tipo B. Secondo la CEI EN 62305-3 allegato 5, queste hanno un effetto di messa a terra ridotto e devono essere ampliate con ulteriori misure di messa a terra come dispersori a maglie (20 m x 20 m) o dispersori di profondità.

Per entrambi i casi, il portafoglio di OBO comprende idonei dispersori di profondità con Ø 20 mm o Ø 25 mm, fili con Ø 10 mm nonché platee di diverse dimensioni, ad es. 30 x 3,5 mm o 40 x 4 mm.

1	Tipo OMEX
2	Tipo BP
3	Tipo standard
4	Tipo LightEarth

Le fondazioni con acciaio di armatura non ammettono dispersori zincati o ramati nel terreno. Nel terreno deve essere utilizzato un acciaio inossidabile ad alta lega con un tenore di molibdeno almeno del 2 %, come nei materiali n. 1.4401, n. 1.4404 o n. 1.4571. Questo è in gran parte neutro rispetto ad altri materiali, più nobili o meno nobili, e garantisce quindi un'elevata disponibilità dell'impianto.

OBO è sinonimo di qualità eccellente: sigillo "Edelstahl Rostfrei" (Acciaio inossidabile).

OBO Bettermann è membro dell'associazione dei marchi Edelstahl Rostfrei eV (WZV) e reca il sigillo di qualità "Edelstahl Rostfrei".

Quindi OBO appartiene a una serie di aziende che, con i loro prodotti in acciaio inossidabile, fanno una promessa di qualità: materiali perfettamente adattati all'applicazione, competenza sostenibile nella produzione e nella lavorazione e orientamento al cliente messo in atto attraverso l'impegno volontario per la qualità.

Impianti fotovoltaici: informazioni aggiuntive

Ulteriori informazioni sulla protezione degli impianti fotovoltaici, come ad esempio sulla responsabilità dell'installatore e del gestore di un impianto fotovoltaico, sulle norme pertinenti o sulle soluzioni OBO sono disponibili sulla nostra home page www.obo.it.