lunedì 14 gennaio 2013

Consigli per il cablaggio dei moduli fotovoltaici

Il cablaggio dei moduli fotovoltaici è un'operazione riservata ai professionisti del settore, elettricisti esperti in grado di operare nella massima sicurezza al fine di consegnare al cliente un prodotto finito efficiente ed efficace sotto tutti i punti di vista. Di seguito elenchiamo alcuni suggerimenti per il cablaggio dei moduli fotovoltaici per le installazioni in corrente continua.

  • Per il cablaggio dei moduli fotovoltaici fino a 4 Ampere di corrente di corto circuito usare cavi con sezione di almeno 2,5 millimetri quadrati, altrimenti con correnti superiori, usare cavi con sezione di 4 millimetri quadrati. I singoli moduli fotovoltaici più comuni possono generare una corrente di corto circuito da 4 a 8 Ampere. Collegando in parallelo moduli, o stringhe di moduli, queste correnti si sommano. Per un corretto dimensionamento del cavo occorre quindi calcolare la corrente risultante.
  • In caso di collegamento in serie (stringa), connettere il polo positivo del modulo precedente con quello negativo del modulo successivo. 
  • Numerate le linee di tutte le stringhe in modo da facilitare eventuali successive ricerche di guasti e riparazioni.
  • Fate attenzione a che il cavo non ostruisca il deflusso dell'acqua piovana.

lunedì 7 gennaio 2013

Cablaggio dal quadro di campo all'inverter

Il tratto di circuito in corrente continua fra il quadro di campo e l'inverter è denominato "circuito principale in CC". 

  • Dimensionate la sezione di cavo del circuito principale in CC a seconda della corrente di corto circuito del generatore e in modo tale che le perdite elettriche non superino l'1% della potenza dell'impianto.
  • Al contrario di quanto succede nel tratto dal generatore fotovoltaico al quadro di campo, dove si usano i tipici cavi per impianti solari, per il cavo del circuito principale in CC è possibile impiegare normali cavi tipo NYM o NYY, a condizione che l'installazione sia eseguita a prova di corto circuiti fase/fase e fase/terra. Per raggiungere la sezione necessaria si possono unire anche più anime di uno stesso cavo in una sola fase. In ogni caso non è consentito usare a questo scopo il conduttore di terra color giallo-verde.
  • Collegate i cavi del circuito principale in CC al quadro di campo, solo se quest'ultimo risulta libero da tensione e l'interruttore principale in CC o i relativi morsetti sezionatori risultano aperti. Per la vostra sicurezza personale, chiudete i morsetti sezionatori o l'interruttore principale in CC solo poco prima della messa in servizio dell'impianto.
  • É particolarmente importante prevedere cavi separati per il polo positivo e quello negativo del circuito principale. Questo eviterà, nel caso in cui avvenga un guasto meccanico (per esempio se il cavo viene forato per errore) o a causa di un surriscaldamento (durante il normale funzionamento e in caso di incendi), che possa verificarsi un corto circuito e formarsi un arco elettrico continuativo.
  • Osservare sempre l'assegnazione dei colori di polarità: polo positivo = rosso, polo negativo = nero.
  • Posate i cavi dei due poli del circuito principale in CC a una distanza di almeno 50 mm tra loro. In questo modo si riduce il rischio di corto circuito in caso di rottura degli isolamenti (per esempio durante la perforazione in una collocazione sotto l'intonaco) e al tempo stesso si mantiene basso l'inserimento di sovratensioni indotte.
  • Proteggete accuratamente i cavi del circuito principale in CC soprattutto dai danni provocati da persone e animali.

venerdì 4 gennaio 2013

Consigli per montare un inverter

Questa breve guida è stata concepita alla stregua di un vademecum utile a fornire alcuni consigli e suggerimenti di carattere squisitamente generale a chi deve installare un inverter per l'impianto fotovoltaico. Detto, in via preliminare, che è bene osservare con attenzione tutte le indicazioni fornite nella manualistica e documentazione tecnica dell'inverter, che devono essere conservate accuratamente, forniamo adesso alcune raccomandazioni sul luogo dove installare l'inverter. 

  • Montare l'inverter il più vicino possibile ai moduli fotovoltaici, in modo da minimizzare la lunghezza dei cavi in CC.
  • Per installazioni all'aperto, occorre usare esclusivamente inverter in grado di lavorare a temperature comprese tra i -25° C e i +60° C con grado di protezione IP65.
  • Nelle installazioni al coperto far attenzione a zone a umidità elevata e imprevista (per esempio, in cantine umide o sopra la lavatrice).
  • Evitare luoghi di montaggio polverosi.
  • Far attenzione che l'inverter non si surriscaldi a contatto con l'ambiente circostante e che il luogo del montaggio rimanga fresco anche in estate.
  • Dato il peso relativamente elevato degli inverter, si consiglia il montaggio solo su muri portanti.
  • Non montare gli inverter in prossimità delle camere da letto o del soggiorno, in quanto, a causa del sistema di ventilazione, producono ronzii che possono risultare fastidiosi. Un trasformatore da 2 kW può provocare un ronzio di circa 35 dbA e pertanto risultare fastidioso anche se posto nel corridoio di casa.
  • Prevedere già durante il montaggio una facile accessibilità all'impianto per la manutenzione e per eventuali riparazioni. É consigliato affidarsi a scale o a impalcature per accedere ai componenti dell'impianto, in quanto tali attrezzature potrebbero non essere più reperibili in un secondo momento. Il noleggio di veicoli e attrezzature di sollevamento richiede una notevole spesa di tempo e denaro. 
  • D'altra parte occorre tenere conto anche della possibilità di furti, manomissioni e vandalismi: i luoghi non sorvegliati e accessibili a chiunque non si prestano all'installazione.
In condizioni normali d'esercizio, dal 3% al 5% della potenza nominale dell'inverter è trasformata in calore e, durante le fasi di punta, tale quota di dispersione termica arriva fino al 10%. In un impianto da 5 kW ciò significa che durante il normale esercizio la potenza termica dispersa nell'ambiente raggiunge i 150-250 W e, in casi estremi, può giungere fino a 500 Watt, quasi come un piccolo termosifone.

Gli inverter che si surriscaldano troppo in estate comportano spesso una perdita di resa (e d'introito economico). Evitare luoghi caldi per il montaggio, altrimenti l'inverter potrebbe surriscaldarsi durante l'estate e attivare l'autoprotezione, riducendo la resa dell'impianto. Evitare, quindi, luoghi di montaggio quali, per esempio:

  • soffitte in costruzione, soprattutto nelle zone a Sud;
  • pareti nelle vicinanze di canne fumarie;
  • Luoghi esposti a raggi di sole diretti, quindi anche angoli assolati all'aperto;
  • l'installazione all'interno di mobili chiusi;
  • nicchie strette senza circolazione d'aria;
  • montaggio in verticale di più inverter, uno sopra l'altro.
Se non si può evitare il montaggio in un luogo relativamente caldo, usare prodotti con raffreddamento a ventilazione forzata, anziché a convezione naturale.

Il cablaggio di un inverter è di competenza di un elettricista, poiché anche in questo caso si lavora in presenza di tensioni elettriche pericolose. Alcuni tipi di inverter possono essere comandati o programmati in remoto, attraverso un modem. In questo caso, già durante il primo montaggio, è opportuno collegare subito anche la linea dati dall'inverter al modem telefonico. Per trasferire i dati, alcuni tipi di inverter usano il sistema di comunicazione a onde convogliate, utilizzando per la trasmissione i fili dell'impianto elettrico domestico convenzionale in CA. Questo tipo di soluzione è soggetta a frequenti disturbi generati dagli elettrodomestici presenti. Se tali interferenze dovessero provocare malfunzionamenti frequenti dell'inverter, sarà preferibile scegliere una linea dati separata.

Prima di connettere l'inverter al generatore fotovoltaico, misurare l'isolamento del circuito principale in CC e la resistenza del cavo. Si possono individuare così eventuali corto circuiti fase/fase e fase/terra, altri guasti d'isolamento così come sezioni di cavo sottodimensionate. Verificate anche la corretta polarità positiva e negativa del circuito principale in CC e misurate la curva caratteristica I-V del generatore fotovolatico.

mercoledì 2 gennaio 2013

Individuare i moduli fotovoltaici difettosi grazie all'impiego di una telecamera a raggi infrarossi

Le celle solari trasformano la luce solare in energia, ma questo processo genera anche calore. Le celle poco efficienti producono molto più calore, pertanto appaiono chiaramente come un punto caldo nell'immagine termica. Le cause di una scarsa efficienza in un pannello solare sono diverse: da impurità nel materiale semiconduttore dovute ad un difetto di fabbricazione, a celle rotte, vetro rotto, infiltrazione di acqua, punti di saldatura interrotti, file di celle consumate, diodi di bypass difettosi, delaminazione del materiale semiconduttore o connettori difettosi, tanto per nominare alcune possibili cause. Qualunque sia la causa, una termocamera aiuterà l'operatore a trovarne la posizione e svolgerà un ruolo importante per individuare la natura del problema del pannello solare. Le termocamere oggi disponibili sul mercato hanno raggiunto una notevole facilità d'uso, garantita dall'ergonomia e dal peso ridotto. Per lo più sono dotate di un detector microbolometrico non raffreddato, che genera nitide immagini termiche e, oltretutto, sono in grado di misurare accuratamente temperature che vanno da -20°C a +650°C con una sensibilità termica inferiore a 50 mK. Utilizzando la camera a raggi infrarossi è molto più agevole individuare i piccoli dettagli. É comoda anche perché consente, ad esempio, di camminare lungo un'intera fila di pannelli e di individuare immediatamente se c'è qualcosa che non va. A causa della differenza di produzione tra celle in ombra e al sole, l'intera efficienza di un modulo diminuisce. Questo può persino causare danni al prodotto. Ma poiché l'ombra determina un incremento di temperatura in una specifica cella, è possibile individuare molto facilmente il punto del problema con una termocamera. Lo stesso accade per una cella difettosa: se produce meno elettricità delle altre abitualmente produce anche più calore. Le cause che determinano inefficienze nelle celle sono spesso legate alla non uniformità del materiale semiconduttore utilizzato, che nella maggior parte dei moduli è il silicio. I wafer di silicio multicristallino impiegati nella maggior parte dei prodotti sviluppano con una certa frequenza queste disomogeneità, riducendo l'efficienza di tutto il modulo. La conversione della corrente continua in alternata richiede un certo quantitativo di corrente elettrica, e se le celle inefficienti riducono la prestazione del modulo sotto questa soglia critica l'intero prodotto può diventare inutilizzabile. Ci sono anche altre cause che compromettono l'efficienza di singole celle, dalla rottura dello strato di silicio a quella del vetro di protezione, dalle infiltrazioni d'acqua all'interruzione di punti di saldatura. Le cause possono essere anche sottostringhe difettose, diodi di bypass malfunzionanti o ancora la delaminazione dello strato di silicio o connettori guasti, soltanto per elencarne alcuni. La termocamera a raggi infrarossi consente di individuare praticamente tutti questi difetti e può essere utilizzata per altri scopi al di là della semplice ispezione ai moduli fotovoltaici.

Credi che possa essere utile introdurre nelle scuole superiori una materia che si chiamerebbe "Educazione al Risparmio Energetico" al fine di informare i ragazzi in merito all'uso consapevole e responsabile anche dell'energia prodotta da fonti rinnovabili?