domenica 22 aprile 2012

Fulminazione diretta e indiretta di un impianto fotovoltaico

Volendo individuare le possibili fulminazioni su un impianto fotovoltaico, si può dividere questo evento in due tipi distinti: la fulminazione diretta e la fulminazione indiretta. La prima non capita molto di frequente, anche se in parchi solari che occupano un'area piuttosto vasta la probabilità aumenta, perché la zona in cui una saetta può cadere è grande. Oltre a ciò, un impianto che occupa molto spazio è anche di grande potenza. Anche strutture costruite su edifici molto alti possono catturare fulmini con maggiore facilità. Insomma: nel corso della vita di questi impianti è molto probabile che vengano colpiti almeno una volta da un fulmine ed è quindi necessario tutelarsi per tempo al fine di preservare l'investimento effettuato proteggendo adeguatamente l'impianto.

Va da sé che, di solito, gli edifici molto alti possiedono già un sistema di protezione contro i fulmini, detto Lps (Lightning protection system), che capta il fulmine e lo scarica a terra, riducendone gli effetti dannosi. E, sempre di solito, un impianto fotovoltaico non modifica i profili dell'edificio in maniera significativa: quindi, se la situazione è così, non sussistono maggiori pericoli. Se invece così non fosse, ossia se l'impianto si trova fuori dal volume protetto dall'Lps, allora bisognerà modificare quest'ultimo affinché protegga anche l'impianto, magari usando elementi captanti ad asta o a fune. La costruzione dell'impianto sulla copertura del tetto, quindi, deve essere eseguita in considerazione della protezione contro i fulmini esterna esistente. L'impianto è quindi da installare nel volume protetto della protezione contro i fulmini esterna, per essere protetto da fulminazione diretta. Idonei dispositivi di captazione, come aste di captazione, possono impedire fulminazioni dirette sui pannelli. Le aste di captazione necessarie, eventualmente da installare, sono da collocare in modo da impedireuna fulminazione diretta del pannello, senza ombreggiare i pannelli. Tra i componenti FV e parti metalliche come impianto di protezione contro i fulmini, grondaie, lucernari, collettori solari oppure antenne deve essere rispettata la distanza di sicurezza, e calcolata conforme, secondo CEIEN 62305-3 (CEI 81-10/3). 

Una parte fondamentale di un sistema di protezione contro i fulmini è l'equipotenzialità antifulmine per tutti i sistemi conduttori esterni, entranti all'interno dell'edificio. La richiesta dell'equipotenzialità antifulmine viene soddisfatta dal collegamento diretto di tutte le parti metalliche e il collegamento indiretto, tramite scaricatori di corrente da fulmine (Spd), di tutti i sistemi in tensione. I collegamenti equipotenziali antifulmine dovrebbero essere effettuati il più vicino possibile al punto di ingresso nella struttura dei sistemi e delle linee, per evitare l'infiltrazione di correnti parziali da fulmine. 

A tal punto, ci si deve chiedere che cosa proteggere del nostro impianto. Quando questo è in parallelo alla rete MT, il primo punto d'intervento sarà a monte del trasformatore MT/BT; da lì si proseguirà proteggendo i terminali degli organi elettromeccanici e i circuiti elettronici. Una particolare attenzione si dovrà dare agli inverter. Quando l'impianto è in parallelo alla rete BT, il primo intervento è nel punto di consegna dell'energia. A proposito di inverter: se il costruttore dell'apparecchio dichiara che gli scaricatori di sovratenzioni (Spd) si trovano già dentro l'inverter, dovrà anche fornire le caratteristiche, necessarie per consentirne il coordinamento con gli altri Spd presenti nell'impianto, oltre che a poterne valutare l'idoneità. Se le caratteristiche non sono espresse, le protezioni dell'impianto non possono essere considerate sufficienti.

La fulminazione indiretta, invece, è assai più frequente della fulminazione diretta. La caduta di un fulmine nelle vicinanze di un impianto, infatti, genera un campo magnetico variabile che si concatena con le spire formate dai circuiti elettrici che collegano in serie fra loro i moduli, ossia le stringhe. Gli Spd di classe II, collegati fra ciascun polo e la terra, sono molto utili, soprattutto se hanno il fusibile interno e l'indicatore di guasto. 

Gli Spd di classe d'isolamento II (o equivalente) sono infatti quelli necessari per intervenire sul lato CC: gli Spd vanno infatti scelti in base alle soglie di lavoro del circuito da proteggere. Poiché si tratta di proteggere circuiti in corrente continua, è necessario che gli Spd siano del tipo a varistore, un componente elettronico che serve a proteggere gli altri componenti di un dispositivo elettronico da fenomeni transitori di sovratensione. Questi Spd sono infatti in grado di rispristinare il loro comportamento iniziale non appena cessa la causa d'innesco. Una coppia di Spd è spesso usata anche sul lato in corrente alternata dei convertitori.

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?