CORSO DI AGGIORNAMENTO CSE _CSP
1. Impianti fotovoltaici: Tipologie e schemi di funzionamento. Attuali lacune nella
normativa tecnica CEI 64 – 8 par. 712;
2. Principali rischi connessi all’installazione impianti fotovoltaici: incendio ed
elettrocuzione: 3 casi oggetto di intervento;
3. Caratteristiche di reazione al fuoco dei moduli FV secondo le indicazioni dei VVF
(Guida all’installazione del 7/2/2012 e chiarimenti);
4. Scuola Antincendi di Trento: soluzioni testate sull’impianto del centro di
addestramento di Marco di Rovereto, sistemi Solteq e Solaredge;
5. Formazione all’installazione dei pannelli fotovoltaici D. Lgs. 28/11;
6. Rischio elettrico: Norme CEI 11 – 27 e 11 – 15;
7. Progettazione di impianti fotovoltaici e sistemi anticaduta;
8. Novità introdotte dalla nuova norma UNI 795/2012;
9. 9. Strutture prefabbricate: quali modalità e DPI devono essere impiegati
per il loro montaggio in sicurezza. Dalla Circolare MLPS n. 13/82 al
TU 81/08.
IMPIANTI FOTOVOLTAICI: TIPOLOGIE E SCHEMI DI FUNZIONAMENTO
Lo sviluppo sostenibile è quello sviluppo che consente alla generazione
presente di soddisfare i propri bisogni senza compromettere la capacità
delle future generazioni di soddisfare i loro propri bisogni
(Rapporto BRUNDTLAND 1987)
Dal Protocollo di Kyoto (1997) ratificato
nel 2005 e ss. m. e i. (Kyoto 2)
Maggiore sensibilità sul problema
dell'imquinamento del nostro pianeta
e politiche nazionali volte ad incentivare
l'ecosostenibilità ambientale al fine di ridurre
l'emissione globale di CO2
Strategie messe in campo: green economy,
bioedilizia, incentivi per l'impiego di fonti
rinnovabili, riqualificazione energetica degli
immobili esistenti
Gli impianti fotovoltaici trasformano la luce del sole in energia elettrica.
Essi basano il loro funzionamento sull’effetto fotovoltaico, cioè sulla capacità dei
materiali semiconduttori (ad esempio il silicio) di produrre energia elettrica quando
colpiti da radiazione luminosa.
Materiale di base: il silicio.
•Drogaggi
campo elettrico incorporato
•Esposizione della cella alla luce
i fotoni presenti nella radiazione luminosa
“staccano” gli elettroni dagli atomi di silicio. Il campo elettrico spinge gli elettroni in
una direzione, lasciando dall’altra parte un eccesso di cariche positive: è la
differenza di potenziale che ci serve
•Chiusura del circuito
passaggio di corrente
Con il termine drogaggio, nell'ambito dei semiconduttori, si intende l'aggiunta al semiconduttore puro
("intrinseco") di piccole percentuali di atomi non facenti parte del semiconduttore stesso allo scopo di
modificare le proprietà elettroniche del materiale. Il drogaggio in genere aumenta la conducibilità elettrica del
semiconduttore.
DEFINIZIONI SUI FV TRATTE DALLA GUIDA CEI 64 – 8 par. 712
712.3.1. Cella fotovoltaica: Dispositivo FV fondamentale in grado di generare
elettricità quando viene esposto a radiazione solare
712.3.2. Modulo FV: Minimo insieme di celle fotovoltaiche interconnesse e protette
contro gli agenti atmosferici.
Ndr: Le celle vengono collegate e saldate tra loro mediante terminali (bandelle
metalliche elettrosaldate) sui contatti anteriori e posteriori in modo da formare le
stringhe.
712.3.3. Stringa FV: Insieme di moduli collegati elettricamente in serie per generare
la tensione in uscita richiesta
712.3.6. Campo (Generatore) FV: Insieme di tutti i moduli FV in un dato sistema FV
Tipologie di sistemi fotovoltaici
L’energia elettrica in corrente continua prodotta dai moduli fotovoltaici
può essere utilizzata per alimentare direttamente l’impianto elettrico
dell’utenza e si parla in questo caso di
Sistemi fotovoltaici in isola (“stand alone”), isolati dalla rete di distribuzione
dell’energia elettrica ed è presente un sistema di accumulo dell’energia
elettrica in modo da conservare l’energia non consumata immediatamente ed
usarla quando i moduli fotovoltaici non producono elettricità (di notte o
quando piove)
IN TERMINI TECNICI
Sistemi fotovoltaici connessi alla rete cd. grid – connected volti ad alimentare
l’impianto elettrico dell’utenza in parallelo alla rete elettrica: in questo caso
non ci sono batterie, l’uscita dell’inverter va collegata alla rete elettrica:
l’eccesso di energia prodotta istantaneamente dall'impianto fotovoltaico viene
ceduta alla rete elettrica del distributore e misurata mediante contatori
supplementari; in caso contrario, quando la potenza richiesta dall'utenza è
superiore alla produzione istantanea dell'impianto fotovoltaico, l’impianto
elettrico dell’utente preleva energia dalla normale rete elettrica.
IN TERMINI ELETTROTECNICI
Gli impianti possono avere uno schema monofase o trifase.
La normativa permette un impianto monofase se il
contratto di fornitura è fino ai 6kW di potenza di picco. Al
di sopra è necessario un allacciamento trifase.
Nel seguito si riportano, a titolo di esempio, alcune
schematizzazioni di impianti fotovoltaici, descrivendo
brevemente i componenti presenti nelle diverse
tipologie.
In termini tecnici, il kilowatt picco (kw picco o kWp) è l'unità di misura della potenza massima che può
essere prodotta, in linea teorica, da un generatore elettrico la cui potenza varia nel tempo, com'è il caso
tipico di un impianto fotovoltaico.
Queste condizioni ottimali (stabilite con precisione dallo IEC, Commissine elettronica internazionale,
eindicate come Standard Test Conditions sono:
•irraggiamento di 1.000 W/m2,
•temperatura della cella di 25°C,
•spettro AM 1,5
Si tratta quindi di un valore che attiene alle caratteristiche tecniche del modulo indipendentemente
dalla zona dove viene installato.
Il rendimento in kWh/kWp da regione a regione
Per quanto riguarda le oscillazioni di rendimento da regione a regione, un impianto fotovoltaico nella
pianura Padana può produrre ad esempio intorno ai 1.100-1.200 kWh all'anno per ogni kWp di potenza,
mentre nell'Italia del Sud può arrivare ai 1.300 o 1.400 kWh/kWp all'anno e in Sicilia e Sardegna fino a
1500 kWh/kWp all'anno.
L’installazione degli impianti fotovoltaici
Impianti FV fino a 20 kWp installati sugli edifici o nelle pertinenze degli
edifici:
ricadono nell’ambito di applicazione della Legge n. 37/08 articolo 1,
lettera a, “impianti di produzione, di trasporto, di distribuzione e di
utilizzazione dell’energia elettrica all’interno degli edifici a partire dal
punto di consegna dell’energia fornita dalla società distributrice”.
Impianti FV maggiori di 20 kWp o installati all’aperto (per esempio su
pensiline): non ricadono nell’ambito di applicazione del Decreto n. 37/08
se non sono collocati all’interno di pertinenze di edifici.
ESTRATTO
ESTRATTO Lettera Circ. Min. Interno 24/04/08
ESTRATTO D.M. 7 agosto 2012 punto 3.3. All. III in cui si
ribadisce quanto indicato nella nota Circolare del 24
aprile 2008
REQUISITI GENERALI DELLE IMPRESE INSTALLATRICI
La ditta installatrice deve redigere il POS (se ha dipendenti o equiparati) e deve
avere un responsabile tecnico in possesso dei requisiti previsti dal DM 37/08.
I materiali e le apparecchiature utilizzati devono essere realizzati e costruiti a
regola d’arte, cioè secondo le Norme tecniche CEI oppure EN, ai sensi della
Legge 1 marzo 1968, n. 186.
Il materiale elettrico specificato nella Direttiva del Consiglio 73/23/CEE del 19
febbraio 1973 deve essere costruiti conformemente ai criteri di sicurezza
contenuti nel testo di legge e recare le marcature corrispondenti, tra cui la
marcatura CE di conformità.
La massa estranea è definita nell’art. 23.3 delle CEI 64-8 come “Parte conduttrice non
facente parte dell’impianto elettrico in grado di introdurre un potenziale, generalmente il
potenziale di terra”.
Le masse sono, per definizione (CEI 64-8 art 23.2.), quelle parti conduttrici di un
componente elettrico che possono essere toccate e che normalmente non sono in
tensione, ma possono andare in tensione a seguito di un guasto. Quindi sono “massa”





la carpenteria metallica di un quadro elettrico
un motore
un apparecchio di illuminazione metallico
il polo di terra delle prese
L’apparecchio di illuminazione è una massa anche se posto a 4 m di altezza, perché è
evidentemente fuori dalla portata di mano, ma può comunque essere toccato ad
esempio dall’addetto alle pulizie, o dall’elettricista che è stato chiamato per riparare la
lampada che “non si accende”.
ESEMPI CONCRETI
Si verifica un guasto verso terra in un punto qualsiasi dell’impianto all’interno
dell’appartamento. Prima che intervengano le protezioni differenziali (questione di qualche
millisecondo), tutto l’impianto di terra dell’appartamento si eleva di tensione. Essendo tutte
le masse collegate fra loro dai conduttori di protezione dell’impianto di terra, se un punto
qualsiasi dell’impianto “va in tensione” anche tutte le masse ad esso collegato vanno in
tensione quindi la persona che dovesse toccare contemporaneamente il frigorifero e la
lampada non è sottoposto a nessuna differenza di potenziale in quanto entrambe sono a
230V
Immaginiamo ora che il malcapitato, durante il guasto tocchi contemporaneamente, non due masse, ma il frigorifero (che è
andato in tensione) e il rubinetto dell’acqua che è a tensione zero. Tale tubo metallico non è collegato all’impianto di terra e
arriva da molto lontano, da un punto che non è influenzato dal guasto, pertanto rimane a potenziale zero. Per il tempo di
intervento delle protezioni la persona è sottoposta ad una tensione di circa 230 V. Se però colleghiamo a terra anche il tubo
dell’acqua tutto questo non succede in quanto anche il tubo si eleva di tensione. Chiaramente per poter essere a “potenziale
zero”, la massa estranea deve provenire da fuori dell’impianto di terra, o per essere più precisi deve provenire dall’”esterno
della geometria del dispersore di terra”. Se è interna all’impianto, quindi in pratica collegata all’impianto stesso, in caso di
guasto si eleverà di tensione, quindi non potrà creare pericoli, e pertanto non rientra nella definizione di massa estranea.
SONO MASSA ESTRANEA:
Esse vanno collegate al
collettore cui arriva il conduttore
di terra con conduttori che
costituiscono il collegamento
equipotenziale principale: EQP
Per i luoghi a maggior
rischio elettrico:

locali medici;

luoghi conduttori ristretti;

bagni e docce;

piscine;

locali agricoli;
bisogna considerare tutte le masse estranee
di ogni locale e collegarle all'impianto di
terra: tale tipo di collegamento è detto
collegamento equipotenziale
supplementare: EQS. Esso è effettuato in
ogni locale e si aggiunge a quello eseguito
per l'edificio nel suo complesso, detto
principale.
Rischi in caso di
intervento
con pannelli
fotovoltaici
(PROT. EM 622/867 del 18/02/2011)
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EMERGE QUINDI UN PROBLEMA DI SICUREZZA ELETTRICA ... Che è stato
affrontato su un impianto sperimentale a Marco di Rovereto dalla Scuola
Provinciale Antincendi di Trento in collaborazione con il locale comando dei
Vigili del Fuoco sulla base delle seguenti considerazioni:
Quali sono le problematiche riscontrate nella maggior parte degli impianti
fotovoltaici
LE POSSIBILI SOLUZIONI CITATE NELLE Linee
guida della scuola di Trento
In commercio si utilizzano fusibili per impianti
fotovoltaici lato c.c. che assicurano la
Rilevano le correnti troppo elevate (sovracorrenti)
che passano nel circuito ed in tal caso interrompono
(aprono) il circuito.
Sovracorrente: il circuito viene percorso da una corrente poco
superiore rispetto a quella di progetto alla linea. Ne discende
che l’isolante del cavo viene a subire un riscaldamento poco
superiore a quello per il quale è stato realizzato ma per un
tempo notevolmente lungo. Il cavo percorso da questo tipo di
corrente brucia dopo qualche ora.
Si ha cortocircuito quando vengono a contatto due o più conduttori attivi (fasi,
neutro, poli positivi, poli negativi), innescando, nella linea elettrica interessata, una
corrente elevatissima data dall'assenza di resistenza. Anche in questo caso il
dispositivo di sicurezza interviene aprendo il circuito.
Il cavo viene percorso, a seguito di un guasto in una apparecchiatura elettrica da
esso alimentata, da una elevata corrente ( da 100 a 4000 A) per cui viene riscaldato
violentemente e l’isolante subisce un riscaldamento e deterioramento istantaneo. La
durata del fenomeno è dell’ordine di vari secondi.
Altra differenza è che nel cortocircuito il tempo di intervento deve essere brevissimo,
mentre per le sovracorrenti è proporzionale all'entità del sovraccarico.
PROTEZIONE DALLE SOVRATENSIONI: GLI
SCARICATORI (SPD) LATO C.C. e A.C.
Per le sovratensioni si intendono quelle di origine atmosferica (fulmini) e di rete
(interna – guasti), che possono comportare danni agli utilizzatori, alle persone ed
indirettamente incendi.
CEI 64-8 SEZIONE 712: IMPIANTI FOTOV OLTAICI
PREVISIO NI DI NOR
ORM
MA UTILI AI FINI ANTINCENDI
(rischio di incendio pannelli)
 E’ prevista l’istallazione di diodi di bypass connessi fra una o più celle, nella
direzione della corrente diretta, al fine di permettere alla corre nte del modulo
di bypassare le celle in ombra, prevenendo quindi riscaldame nti localizzati
(hot-spot) che potrebbero incendiare il modulo (712.3.21)
 E’ prevista l’installazione di un diodo di blocco connesso in serie a moduli,
pannelli, stringhe e generatore PV, al fine di bloccare l’eventuale corrente
inversa, prevenendo quindi danneggiamenti dei moduli (712.3.22)
SCHEMA DI PANNELLO TRATTO DALLA GUIDA CEI
64- 8
LACUNE NELLA NORMA TECNICA CEI 64 – 8
La norma CEI 64-8 non ha ancora stabilito come effettuare il
sezionamento automatico dei circuiti (art.712.413.1: prescrizioni
allo studio).
Nelle scatole di giunzione dei pannelli e delle stringhe, possono
essere installati dispositivi di protezione non comandabili a
distanza in caso di emergenza…
Pertanto, le condutture in corrente continua sino all’inverter,
possono rimanere in tensione
I pannelli continuano a produrre senza danneggiarsi anche in
caso di cortocircuito ai morsetti (circola la corrente ISC di corto
circuito)
Tali problematiche si sono riscontrate anche a
livello internazionale ed europeo: GERMANIA
PARALLELISMI Con «L’Elettrotecnica applicata ai serivizi antincendi» edito
DIREZIONE CENTRALE PREVENZIONE e SICUREZZA TECNICA Min. Interno
Sempre in Germania ...
Negli Stati Uniti invece...
I sistemi di sgancio analizzati dalla Scuola VVF di
Trento
L’impianto sperimentale a Marco di Rovereto
La ricerca è stata condotta su un impianto fotovoltaico da 5,7 kWp composto da 30 moduli
da 190 W suddivisi su due stringhe da 15 pannelli.
In fase di montaggio sono stati installati due sistemi di messa fuori tensione dei pannelli
(SolteQ e SolarEdge), per valutarne efficacia e affidabilità in condizioni reali.
Un analizzatore di rete è stato posto su ognuna delle due
stringhe per ricavare i dati di tensione e corrente sul lato
c.c., anche in caso di impianto spento sul lato corrente
alternata.
Si ricorda che in ogni procedura d’intervento sia italiana
che internazionale l’apertura dell’interruttore generale
dell’impianto elettrico sul lato corrente alternata è la
prima operazione da fare.
In questo caso si spegne automaticamente l’inverter e
siamo nella situazione di circuito aperto.
Un analizzatore di rete è stato posto su ognuna delle due stringhe per ricavare i dati di tensione e corrente sul lato
c.c., anche in caso di impianto spento sul lato corrente alternata.
VALUTAZIONE DEL RISCHIO INCENDIO: SCENARI POSSIBILI
Rischi in caso di intervento
con pannelli fotovoltaici
(PROT. EM 622/867 del 18/02/2011)
•Rischio di caduta (operatore e pannelli)
rischio comune se i panelli sono montati sui tetti soprattutto con il buio e fumo, si evidenzia infatti che
gli stessi hanno una superficie di vetro molto scivolosa. Rischio di caduta dei pannelli: causa il loro
peso, il rischio di collasso della struttura deve essere preso in maggiore considerazione. Anche la
caduta dei pannelli non è da trascurare a causa del distacco degli stessi o dopo il crollo del tetto
(attenzione alla caduta neve durante la stagione invernale).
•Rischio di inalazione di prodotti chimici pericolosi
i materiali usati nei pannelli possono diventare pericolosi in caso di esposizione all’incendio o in caso
di esplosione. In questi casi i pannelli possono rilasciare sostanze chimiche che possono comportare
problemi di natura tossicologica o causare danni all’ambiente.
•Rischio di natura elettrica
In presenza di luce il sistema continua a produrre energia elettrica.
Rischi in caso di intervento
con pannelli solari termici
•Rischio di caduta
rischio comune se i panelli sono montati sui tetti soprattutto con il buio e fumo, si
evidenzia infatti che gli stessi hanno una superficie di vetro molto scivolosa.
•Rischio di crollo
della struttura e di caduta dei pannelli
causa il loro peso, il rischio di collasso della struttura deve essere preso in maggiore
considerazione. Anche la caduta dei pannelli non è da trascurare a causa del distacco degli
stessi o dopo il crollo del tetto (attenzione alla caduta neve durante la stagione invernale)
•Rischio di ustione
causa liquidi cocenti
nel caso di rottura del pannello solare termico o dei collettori del liquido riscaldato può
fuoriuscire del liquido che durante il giorno può raggiungere anche i 200 C°, pericolo che
persiste anche durante la notte in quanto il liquido può mantenere una temperatura di 90
C°. I serbatoi sul tetto sono abbastanza grandi e di notevole peso.
COSTRUZIONE DEL MODULO FOTOVOLTAICO IN SILICIO
Il modulo fotovoltaico in silicio è costituito da un sandwich di materie prime detto laminato e dai materiali
accessori atti a rendere usabile il laminato.
Sandwich o Laminato
Il laminato viene preparato con i seguenti materiali:
•Vetro (i moduli costruiti in Italia abitualmente usano vetro da 4 mm di spessore)
•Etilene vinil acetato - EVA
•Celle mono o policristalline
•EVA (composto elastico utilizzato nei moduli fotovoltaici a protezione delle celle fotovoltaiche)
•Backsheet o Tedlar (copertura di fondo)
Il vetro viene usato come base su cui viene steso un sottile foglio di EVA. Al di sopra dell'EVA vengono posizionate le
celle rivolte con il lato fotosensibile verso il basso, viene steso un altro foglio di EVA e quindi un foglio di materiale
plastico isolante (PET o similare) oppure un'altra lastra di vetro. Il vetro è a basso contenuto di ferro per garantire una
maggiore trasparenza ai raggi solari ed è temperato. Un vetro di questo tipo lascia passare circa il 91,5%
dell'irraggiamento ricevuto.