Dispositivi di prutezzione per i sistemi di energia solare
I sistemi di energia solare (PLTS) sò sempre più aduprati in case, edifici cummerciali, industrie è strutture publiche. Oltre à esse una fonte d'energia pulita è abbundante, i PLTS ponu ancu riduce e fatture d'elettricità è aumentà a sicurezza energetica. Tuttavia, cum'è altri sistemi elettrici, i PLTS sò sottumessi à diversi risichi: sovratensioni, sovracorrenti, corti circuiti, fulmini indiretti, errori d'installazione è degradazione di i cumpunenti per via di u calore è di l'ambiente. Dunque, i dispositivi di prutezzione sò cruciali per u funziunamentu sicuru, stabile è durevule di u sistema.
Questu articulu discute i principali dispositivi di prutezzione in i sistemi di energia solare, e so rispettive funzioni è i principii di piazzamentu cumunemente applicati.
Perchè i sistemi di energia solare anu bisognu di prutezzione?
Una centrale solare (PLTS) hè cumposta da parechji cumpunenti: moduli solari (PV), cavi è connettori DC, una scatula di cumbinazione, un inverter, batterie (s'ellu si tratta di un sistema ibridu/off-grid) è un pannellu di distribuzione AC cunnessu à u caricu o à a rete PLN. Ogni cumpunente hà caratteristiche è periculi diversi. U latu DC pò avè alte tensioni è grandi currenti chì cuntinueghjanu à scorrere quandu ci hè luce, dunque l'interruzzione di corrente è a gestione di i guasti sò diverse da quelle di u latu AC. Intantu, u latu AC hè espostu à risichi cumuni di l'installazione elettrica cum'è a sovracorrente, u guastu di l'isolamentu è a perdita di corrente.
Senza una prutezzione adatta, un picculu disturbu pò aggravà si in danni à l'inverter, cortocircuitu di cavi, focu, o ancu mette in periculu a sicurezza di i tecnichi è di l'occupanti di l'edifiziu. Una prutezzione adatta simplifica ancu a manutenzione: u sistema pò esse isolatu sezione per sezione, u difettu pò esse lucalizatu è i cumpunenti ponu esse rimpiazzati in modu sicuru.
1) Fusibili CC è CA
I fusibili sò i dispusitivi di prutezzione i più simplici è i più utilizati. A so funzione hè di interrompe a corrente in casu di sovracorrente o cortocircuitu. In e centrale solari (PLTS), i fusibili CC sò spessu installati nantu à ogni stringa di pannelli (una seria di moduli) prima di entre in a scatula di combinazione o in l'inverter. Questu hè impurtante perchè se una stringa subisce un guastu, a corrente inversa da l'altre stringhe pò scorrere versu a stringa danneggiata è riscaldà i cavi o i connettori.
Un fusibile AC hè stallatu nant'à u latu di uscita di l'inverter per prutege u circuitu AC da a sovracorrente. A selezzione di i fusibili deve tene contu di a corrente nominale, di a capacità di interruzione è di l'idoneità per DC o AC. I fusibili DC ùn ponu micca esse simpliciamente rimpiazzati cù fusibili AC perchè l'estinzione di l'arcu DC hè più difficiule.
2) MCB è MCCB (Interruttore di Circuitu)
I MCB (Interruttori Automatichi Miniaturali) è i MCCB (Interruttori Automatichi in Scatola Stampata) funzionanu cum'è prutezzione da sovracorrente è cortocircuitu, è ponu ancu esse aduprati cum'è interruttori manuali. Da u latu AC, i MCB sò cumunemente aduprati per i circuiti di carica è e linee di distribuzione. Da u latu DC, ci sò MCB DC speciali cuncepiti per tensioni DC è caratteristiche di l'arcu.
U vantaghju di l'interruttori automatichi rispetto à i fusibili hè chì ponu esse resettati dopu à u scattu (sempre chì a causa di u guastu sia stata risolta). Tuttavia, l'installazioni fotovoltaiche solari spessu combinanu fusibili è interruttori automatichi secondu i requisiti di cuncepimentu, e correnti nominali è a cunfigurazione di e stringhe.
3) SPD (Dispositivu di Prutezzione da Sovratensione) o Scaricatore di Sovratensione
L'SPD pruteggenu l'apparecchiature da e sovratensioni transitorie causate da fulmini indiretti, commutazione di carichi elevati o disturbi di a rete. E sovratensioni ponu dannà l'inverter, l'MPPT, i sistemi di monitoraghju è i dispositivi di cumunicazione. In e centrale solari (PLTS), l'SPD sò tipicamente installati nantu à:
– Latu CC: vicinu à a scatula di u combinatore o à l'entrata di l'inverter (SPD CC).
– Latu AC: nant'à u pannellu di distribuzione di uscita di l'inverter (SPD AC).
– Via di cumunicazione: ethernet/RS485 s'ellu ci hè un equipagiu di monitoraghju vulnerabile.
A selezzione di l'SPD tene contu di a classa (Tipu 1 / Tipu 2), a tensione di u sistema è a capacità di corrente di picco. Per i lochi cù un risicu elevatu di fulmini o edifici cù sistemi di prutezzione contr'à i fulmini, a coordinazione trà l'SPD è u sistema di messa à terra hè cruciale.
4) RCD/ELCB/RCCB (Prutezzione di Fuga di Corrente)
Un RCD (Residual Current Device) o ELCB/RCCB rileva una perdita di corrente à terra, chì pò causà scossa elettrica o incendi. In i sistemi AC, i RCD sò cumunemente usati per prutege l'omu da u cuntattu indirettu. In e centrale solari, a so applicazione richiede a cunsiderazione di u tipu d'inverter (senza trasformatore o senza trasformatore) è a pussibilità di cumpunenti di perdita DC chì puderanu influenzà e prestazioni di u RCD.
In certi sistemi, un tipu specificu di RCD (per esempiu, tipu A o tipu B) hè utilizatu secondu e raccomandazioni di u fabricatore di l'inverter è i standard d'installazione. Questu assicura chì u RCD ùn si scatta micca falsamente, ma ferma efficace in casu di una perdita di corrente periculosa.
5) Isolatore CC (Interruttore di disconnessione CC)
Un isolatore CC hè un interruttore chì permette à i tecnichi di disconnectà in modu sicuru a cunnessione trà i pannelli solari è l'inverter. Questu hè cruciale durante a manutenzione di l'inverter, a sustituzione di i cumpunenti o l'ispezioni. Siccomu u latu fotovoltaicu cuntinuerà à generà elettricità quandu hè espostu à a luce, una disconnessione sicura è chjaramente etichettata impedisce u risicu di scossa elettrica è di arcu CC.
L'isolatori CC devenu avè a tensione è a corrente adatte è esse cuncipiti specificamente per chì a CC spegni l'arcu. Sò tipicamente situati vicinu à l'inverter, è in certi disinni, sò ancu situati in a scatula di u combinatore.
6) Prutezzione di a batteria: BMS, fusibili è interruttori automatichi
In i sistemi alimentati da batterie (off-grid o ibridi), a prutezzione di a batteria hè cruciale perchè e batterie immagazzinanu grandi quantità d'energia è ponu liberà currenti assai elevate durante i corti circuiti. I dispositivi di prutezzione cumuni includenu:
– BMS (Battery Management System): surveglia a tensione di ogni cellula, a temperatura, a corrente di carica/scarica, è si disconnette se i parametri superanu i limiti di sicurezza.
– Fusibile o interruttore automaticu CC nantu à a linea di batteria: prutege i cavi è l'apparecchiature da e currenti di curtcircuitu.
– Cuntattore o relè: permette a disconnessione automatica in cundizioni anormali.
Questa prutezzione aiuta à prevene u surriscaldamentu, i danni à e cellule è u risicu di fuga termica in certi tipi di batterie.
7) Messa à terra (Grounding/Earthing) è Bonding
A messa à terra ùn hè micca solu "cunnette un cavu à a terra", ma piuttostu un sistema cuncipitu per canalizà in modu sicuru e currenti di guastu è di sovratensione, riduce e tensioni di cuntattu è aumentà l'efficacità di i SPD è a prutezzione da e currenti di dispersione. In e centrale solari, a messa à terra include:
– Messa à terra di u quadru di u modulu è di a struttura di muntatura
– Messa à terra di l'inverter è di u pannellu elettricu
– Incollaggio trà e parti metalliche per impedisce e differenze di putenziale
Una mala messa à terra hè influenzata da u tipu di sistema (cunnessu à a rete, ibridu), u tipu d'inverter è e norme lucali. Una mala messa à terra pò rende l'SPD inefficace è aumentà u risicu di danni durante e sovratensioni.
8) Prutezzione Termica è Gestione di i Cavi
Oltre à i dispusitivi elettrichi, i fattori meccanichi è termichi ghjocanu ancu un rolu significativu. I cavi DC esposti à u sole, i connettori allentati, o un cablaggio mal piazzatu di i cavi ponu purtà à punti caldi, degradazione di l'isolamentu è incendi. Dunque, alcune misure di prutezzione impurtanti includenu:
– Selezzione di cavi fotovoltaici cù isolamentu resistente à i raggi UV è à e alte temperature
– Usu di prutettori di cundutti o cavi in zone vulnerabili
– Disponete i cavi in modu chì ùn sianu micca pizzicati, ùn si attacchinu micca à bordi taglienti è sianu antistrappo.
– Verificate chì u connettore MC4 (o simile) sia cumpatibile è installatu secondu a coppia di serraggio.
Mentre pò sembrà simplice, sta pratica hè spessu a chjave per a sicurezza à longu andà.
Principii di un bonu piazzamentu di prutezzione
In generale, a prutezzione hè piazzata u più vicinu pussibule à a fonte putenziale di u difettu o à a fonte d'energia: fusibili di stringa vicinu à u combinatore, SPD vicinu à l'inverter/pannellu, interruttori di batteria vicinu à a batteria è isolatori in punti facilmente accessibili in casu d'emergenza. Inoltre, a coordinazione trà i dispositivi hè cruciale: i valori nominali di l'MCB, i fusibili è i cavi devenu esse allineati in modu chì u dispositivu u più vicinu à u difettu si scatti, invece di spegne tuttu u sistema.
A ducumentazione face ancu parte di a prutezzione: l'etichette, i diagrammi unifilari è e procedure di spegnimentu d'emergenza aiutanu i tecnichi è l'utilizatori à agisce rapidamente è in modu sicuru.
Penutup
L'equipaggiu di prutezzione per un sistema di energia solare hè un investimentu chì determina a sicurezza, l'affidabilità è a durata di vita di l'equipaggiu. Fusibili, MCB/MCCB, SPD, RCD, isolatori DC, prutezzione di a batteria via un BMS è una messa à terra adatta sò elementi chjave chì devenu esse pianificati da u principiu di a cuncepzione. Cù una prutezzione adatta è una installazione standard, un sistema di energia solare ùn solu pruducerà energia pulita, ma funzionerà ancu in modu sicuru è cù interruzioni minime à longu andà.
Sè vulete, possu adattà questu articulu in una versione più tecnica (cù esempi di schemi di prutezzione è raccomandazioni generali di valutazione) o una versione più simplice per u lettore profanu.
