Le sovratensioni da fulmine possono bruciare all’istante costosi inverter e pannelli solari? Poiché gli impianti fotovoltaici sono esposti alle condizioni atmosferiche esterne per lunghi periodi, sia il lato CC che quello CA possono essere vulnerabili ai fulmini e alle sovratensioni indotte. Senza un adeguato Dispositivo di protezione contro le sovratensioni solari, le conseguenze possono variare da danni alle apparecchiature e interruzioni nella produzione di energia a gravi rischi per la sicurezza e costose riparazioni. È proprio per questo che è necessario comprendere in anticipo l’importanza della protezione contro le sovratensioni negli impianti fotovoltaici.
Perché un impianto fotovoltaico ha bisogno di una protezione contro le sovratensioni?
I pannelli solari installati sui tetti o a terra sono per loro natura esposti e rappresentano quindi le parti di un impianto fotovoltaico più vulnerabili ai fulmini. Anche se un fulmine non colpisce direttamente il vostro impianto solare, un fulmine che si abbatte nel raggio di un chilometro può generare impulsi transitori ad alta tensione tramite induzione elettromagnetica, che possono penetrare nei cavi in corrente continua e propagarsi direttamente all’inverter.
Forse non ve ne rendete conto, ma molti dei cosiddetti “problemi di qualità degli inverter” sono in realtà causati da una protezione contro le sovratensioni inadeguata. Inoltre, il lato CC di un impianto fotovoltaico presenta spesso lunghi tratti di cavi, con i pannelli, le scatole di raccordo e l’inverter che formano anelli induttivi naturali in grado di aumentare l’esposizione alle sovratensioni rispetto ai normali circuiti elettrici domestici.
I fulmini non sono l'unica fonte di preoccupazione. Anche le operazioni di commutazione sulla rete elettrica e le variazioni improvvise di carico possono generare sovratensioni che si propagano a ritroso attraverso il circuito in corrente alternata. Ecco perché la protezione contro le sovratensioni non è una caratteristica opzionale, ma un elemento fondamentale da tenere in considerazione fin dalla fase di progettazione di un impianto fotovoltaico.
Che cos'è un limitatore di sovratensione solare?
Un dispositivo di protezione contro le sovratensioni solari è essenzialmente una “valvola di sicurezza” installata in un circuito fotovoltaico. In condizioni normali, rimane quasi inattivo fintanto che la tensione dell’impianto rimane entro i valori normali. Quando rileva una sovratensione anomala, reagisce in tempi estremamente brevi deviando in modo sicuro l’energia in eccesso verso terra e limitando la tensione a un livello più sicuro. Una volta che il picco è passato, torna automaticamente in modalità standby.
Si può pensare a un dispositivo di protezione contro le sovratensioni solari come a una “valvola di sicurezza” per un circuito elettrico. È progettato specificatamente per gestire sovratensioni improvvise e transitorie e per aiutare a proteggere le apparecchiature sensibili, come gli inverter e le scatole di combinazione, dai danni causati dalle sovratensioni.
Dove vanno installati i dispositivi di protezione contro le sovratensioni in corrente continua e in corrente alternata in un impianto fotovoltaico?
In un impianto fotovoltaico, le sovratensioni possono provenire sia dal lato CC che dal lato CA, rendendo particolarmente importante la posizione di installazione del dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD). In generale, la protezione contro le sovratensioni dovrebbe essere garantita nei seguenti tre punti chiave:
- Impianto fotovoltaico e scatola di combinazione in corrente continua: si tratta di alcune delle parti più vicine ai moduli solari installati all'aperto e sono vulnerabili ai fulmini diretti e indotti. Un dispositivo di protezione contro le sovratensioni in corrente continua (SPD) può fungere da prima linea di difesa deviando le sovratensioni provenienti dall'impianto fotovoltaico.
- Ingresso CC dell’inverter: i cavi CC fotovoltaici sono spesso lunghi e funzionano a tensioni relativamente elevate. Un SPD in CC può limitare ulteriormente la tensione di picco residua e ridurre il rischio di danni ai componenti di potenza interni dell’inverter. È importante tenere presente che l’SPD sul lato CC deve essere progettato specificatamente per le caratteristiche degli impianti fotovoltaici e non deve essere semplicemente sostituito con un SPD standard in CA.
- Uscita in corrente alternata dell'inverter e del quadro di distribuzione: il lato CA può essere soggetto a sovratensioni dovute a commutazioni della rete elettrica, a sovratensioni indotte da fulmini e a sovratensioni che si propagano a ritroso dalla rete. Pertanto, è necessario installare un dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) in corrente alternata per proteggere l'inverter, le apparecchiature di distribuzione e i carichi a valle.
Se i tratti di cavo CC o CA sono lunghi, ad esempio superiori a 10 metri, l’installazione di un SPD in un unico punto potrebbe non garantire una protezione ottimale. A seconda della configurazione dell’impianto, è possibile installare dispositivi SPD su entrambe le estremità del tratto di cavo per creare una protezione multistadio basata su zone. Ciò contribuisce a ridurre progressivamente la tensione e l’energia di sovratensione, fornendo una protezione più completa sia per il lato CC che per quello CA dell’impianto fotovoltaico.
Protezione contro le sovratensioni in corrente continua vs. protezione contro le sovratensioni in corrente alternata in un impianto fotovoltaico
Sebbene sia gli SPD sul lato CC che quelli sul lato CA siano essenzialmente “dispositivi di protezione contro le sovratensioni”, i loro principi di progettazione e le loro applicazioni sono piuttosto diversi. È possibile comprendere rapidamente le differenze principali consultando la tabella riportata di seguito:
| Confronto | DC SPD | AC SPD |
| Luogo di installazione | Stringhe fotovoltaiche, scatole di raccordo e ingresso in corrente continua dell’inverter | Uscita CA dell'inverter e dei quadri di distribuzione |
| Caratteristiche dell'arco | Assenza di punto di passaggio per lo zero, che richiede una progettazione specifica per l'estinzione dell'arco | Presenta un punto di passaggio per lo zero, il che rende l’estinzione dell’arco relativamente più facile |
| Norma applicabile | IEC/EN 61643-31 | IEC/EN 61643-11 |
| Principali fonti di rischio | Colpi diretti di fulmine, sovratensioni indotte da fulmini e sovratensioni provenienti dal lato fotovoltaico | Sovratensioni dovute al cambio di fornitore e picchi di tensione da fulmini provenienti dalla rete elettrica |
I due tipi di SPD non sono intercambiabili. Un impianto fotovoltaico completo dovrebbe essere dotato degli SPD appropriati sia sul lato CC che sul lato CA, al fine di garantire una protezione completa dell’intero sistema.
Quale tipo di SPD è adatto a un impianto fotovoltaico?
Il tipo di SPD da scegliere dipende in realtà dal livello di rischio di fulmini della vostra centrale solare. Non si tratta di scegliere l’opzione più costosa, ma quella più adatta.
| Scenario applicativo | Tipo consigliato | Motivo |
| Impianto fotovoltaico standard installato sul tetto o a terra senza un sistema di protezione dai fulmini dedicato | SPD CC di tipo 2 | Gestisce le sovratensioni da fulmini e da commutazione, soddisfacendo le esigenze della maggior parte degli impianti convenzionali |
| Centrale solare situata in un’area ad alta densità di fulmini o dotata di un sistema esterno di protezione contro i fulmini | SPD CC tipo 1+2 | Garantisce una protezione più completa, gestendo sia una parte della corrente diretta da fulmine che le sovratensioni indotte |
Puoi valutare la tua scelta in base all'intensità dei fulmini e al livello di protezione contro i fulmini nella tua zona. Non aspettare che le tue apparecchiature subiscano danni per poi pentirti di aver scelto un SPD troppo prudente.
In che modo un sistema di protezione esterno contro i fulmini influisce sulla scelta dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD)?
Se il vostro impianto fotovoltaico è dotato di un sistema di protezione dai fulmini esterno, come un parafulmine dedicato o un conduttore di captazione, la situazione è diversa. Una parte della corrente diretta da fulmine potrebbe penetrare nei circuiti interni attraverso il collegamento equipotenziale. In questo caso, la capacità di scarica di un SPD CC standard di Tipo 2 potrebbe non essere sufficiente. È consigliabile scegliere un SPD CC di Tipo 1+2 in grado di gestire una parte della corrente da fulmine, piuttosto che uno progettato esclusivamente per le sovratensioni indotte.
D'altra parte, se la centrale elettrica non dispone di un sistema esterno di protezione dai fulmini, la probabilità di un fulmine diretto è relativamente inferiore e un dispositivo SPD di tipo 2 soddisfa generalmente le esigenze di protezione di routine senza richiedere un sovradimensionamento inutile.
Come scegliere tra il Tipo 2 e il Tipo 1+2
Per decidere quale tipo di SPD scegliere, è possibile prendere in considerazione due fattori principali:
Rischio ambientale:
- Il numero locale di giorni con temporali è relativamente elevato, ad esempio superiore a 40 giorni all’anno?
- La centrale solare si trova in una zona aperta, in una regione montuosa, in una zona costiera o in un’altra località soggetta a fulmini?
Configurazione del sistema:
- Il sistema è già dotato di un sistema esterno di protezione contro i fulmini o di un sistema di scarico in aria?
- I cavi CC sono particolarmente lunghi o molto esposti?
Maggiore è il rischio combinato derivante da questi due fattori, tanto più è consigliabile scegliere un SPD di tipo 1+2 DC per garantire un margine di protezione maggiore al sistema.
Come scegliere i parametri elettrici giusti?
La scelta di un SPD non si limita alla selezione del tipo corretto. Diversi parametri elettrici fondamentali determinano in ultima analisi le sue prestazioni di protezione, pertanto è opportuno verificare ciascuno di essi confrontandolo con la tabella riportata di seguito:
| Parametro | Significato | A cosa bisogna prestare attenzione |
| Ucpv | Tensione massima di funzionamento continuo | Deve essere superiore alla tensione a circuito aperto dell'impianto fotovoltaico, con un margine di sicurezza sufficiente |
| Su | Livello di protezione dalla tensione (tensione residua) | Più basso è il valore, minore è la tensione transitoria a cui è sottoposta l'apparecchiatura protetta e maggiore è la sicurezza |
| In / Imax | Corrente di scarica nominale / massima | Determina la quantità di energia di sovratensione che il dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) è in grado di sopportare senza subire guasti |
| Iimp | Resistenza alle correnti d'impulso da fulmine | Utilizzato per valutare la capacità dell’SPD di gestire le componenti di corrente diretta dei fulmini; particolarmente importante per le applicazioni di Tipo 1+2 |
Questi parametri non vanno considerati isolatamente. Nella scelta di un SPD, è necessario tenerli in considerazione insieme alla tensione di rete e al rischio di fulmini, per evitare eventuali lacune nella protezione.
Come scegliere tra tensioni nominali in corrente continua da 600 V, 1000 V, 1500 V e superiori
Per gli impianti fotovoltaici con tensioni nominali diverse, anche il valore Ucpv dell’SPD deve essere adeguato di conseguenza. È possibile fare riferimento alla tabella sottostante per determinare rapidamente il valore nominale appropriato:
| Tensione nominale del sistema | Applicazione comune | Raccomandazione sulla selezione dell'SPD |
| 600 V | Impianti fotovoltaici residenziali più vecchi o di piccole dimensioni | Scegliere un SPD con un Ucpv leggermente superiore alla tensione a circuito aperto dell'impianto |
| 1000 V | Impianti fotovoltaici convenzionali per uso residenziale e commerciale | Attualmente è il più diffuso; assicurarsi che il valore nominale dell’SPD corrisponda alla tensione di serie dei moduli fotovoltaici |
| 1500 V e oltre | Parchi solari a terra su larga scala e impianti commerciali e industriali ad alta tensione | Scegliere un SPD progettato specificatamente per applicazioni ad alta tensione, poiché i modelli standard potrebbero non soddisfare i requisiti di isolamento e di tenuta di tensione richiesti |
Se si sceglie un SPD con un valore nominale di tensione troppo basso, questo potrebbe danneggiarsi e smettere di funzionare prematuramente. Non lesinare sulla scelta del valore nominale corretto.
Perché i parametri SPD devono corrispondere a quelli dell’inverter e dell’impianto fotovoltaico?
Non è possibile scegliere un SPD semplicemente perché i suoi parametri soddisfano i requisiti di base. Deve essere adeguatamente abbinato all’inverter e al campo fotovoltaico. Ad esempio, Ucpv deve essere superiore alla tensione massima a circuito aperto della stringa fotovoltaica; in caso contrario, l’SPD potrebbe attivarsi inutilmente o addirittura danneggiarsi durante il normale funzionamento. Anche la tensione residua Up dovrebbe essere inferiore al limite di tensione di tenuta dell’inverter. In caso contrario, l’inverter potrebbe subire danni prima che la sovratensione sia stata completamente soppressa.
Se i parametri non corrispondono correttamente, si rischia di spendere denaro per un SPD che offre una protezione effettiva minima proprio quando se ne ha più bisogno. Ecco perché è sempre necessario verificare i parametri elettrici effettivi dell'impianto prima di scegliere un SPD.
A quali norme devono conformarsi i dispositivi di protezione contro le sovratensioni per impianti fotovoltaici?
Per quanto riguarda le norme, la IEC/EN 61643-31 è una delle norme fondamentali per i dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) in corrente continua (CC) per impianti fotovoltaici. Essa riguarda specificatamente i dispositivi di protezione contro le sovratensioni per il lato CC degli impianti fotovoltaici, comprese le definizioni dei parametri elettrici, i requisiti prestazionali e i metodi di prova. Costituisce una base importante per determinare se un SPD fotovoltaico soddisfi i requisiti applicabili.
Un SPD affidabile dovrebbe essere sottoposto a una serie di prove prima di lasciare la fabbrica, tra cui prove di resistenza alla corrente d'impulso, di tensione residua e di rigidità di isolamento, per garantire che i parametri dichiarati rispecchino accuratamente le sue prestazioni effettive e non siano solo validi sulla carta.
Per voi, in qualità di acquirenti, le certificazioni e la documentazione relativa ai test possono contribuire a ridurre i rischi legati all’approvvigionamento. Esse forniscono una prova oggettiva della qualità del prodotto e possono aiutare a prevenire controversie post-vendita causate da specifiche imprecise o da prodotti non conformi agli standard. Se state acquistando SPD fotovoltaici a livello internazionale, è consigliabile verificare i rapporti di prova, le schede tecniche dei prodotti e le dichiarazioni di conformità alle norme IEC/EN applicabili prima di importare i prodotti, assicurandovi che gli SPD che ricevete siano effettivamente conformi.
Come scegliere un dispositivo di protezione contro le sovratensioni solare per diverse applicazioni fotovoltaiche?
I diversi tipi di impianti fotovoltaici presentano notevoli differenze in termini di rischio di fulmini, tensione di sistema e ambiente di installazione, pertanto anche i criteri di selezione variano di conseguenza. Di seguito è possibile confrontare il proprio tipo di progetto per individuare la soluzione di protezione contro le sovratensioni più adatta alla propria applicazione.
Impianti fotovoltaici residenziali su tetto
Gli impianti fotovoltaici residenziali installati sui tetti sono in genere di dimensioni relativamente ridotte, con tensioni nominali che variano comunemente da 600 V a 1000 V. Per la protezione di routine, è generalmente sufficiente un SPD in corrente continua di tipo 2. Tuttavia, è necessario prestare attenzione al grado di esposizione del tetto. Se l’abitazione si trova su un terreno elevato o se nelle vicinanze non sono presenti edifici più alti che fungano da schermo, il rischio di fulmini potrebbe infatti risultare relativamente elevato.
Se la zona residenziale è soggetta a frequenti temporali o se il tetto è dotato di un conduttore di protezione contro i fulmini indipendente, è consigliabile passare a un SPD di tipo 1+2. Non lasciatevi ingannare dalle dimensioni ridotte dell’impianto, che potrebbero darvi un falso senso di sicurezza. Nel complesso, la chiave per la scelta di un SPD per un impianto fotovoltaico residenziale è optare per una protezione adeguata senza un dimensionamento eccessivo, senza mai compromettere il margine di sicurezza.
Impianti fotovoltaici commerciali e industriali
Gli impianti fotovoltaici commerciali e industriali sono di dimensioni maggiori e comportano in genere tratte di cavi più lunghe, il che aumenta il rischio di eventi di sovratensione. Nella scelta di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD), è necessario considerare l'impianto in modo più completo:
Caratteristiche del sistema:
- I cavi CC di lunga lunghezza aumentano la probabilità che si verifichino picchi di tensione indotti.
- La presenza di più inverter comporta un impatto potenzialmente più ampio in caso di guasto delle apparecchiature e maggiori perdite dovute ai tempi di inattività del sistema.
Raccomandazioni in materia di protezione:
- Installare dispositivi SPD in corrente continua sia sulle scatole di combinazione delle stringhe che sugli ingressi in corrente continua degli inverter, per evitare lacune nella protezione dovute al ricorso a un unico punto di protezione.
- Installare dispositivi SPD per corrente alternata anche nei quadri di distribuzione CA, in modo da creare una catena completa di protezione contro le sovratensioni.
Per questi impianti, il costo delle riparazioni e della perdita di produzione energetica causata dai tempi di inattività dovuti alle sovratensioni può spesso superare di gran lunga il costo degli SPD stessi, rendendo giustificato l’investimento iniziale aggiuntivo.
Impianti solari a terra su larga scala
Gli impianti solari a terra su larga scala vengono spesso realizzati in aree aperte con scarsa protezione da parte delle strutture circostanti, il che li rende particolarmente vulnerabili ai fulmini. Inoltre, le tensioni di sistema sono solitamente pari a 1500 V o anche superiori, il che impone requisiti più rigorosi in termini di resistenza alla tensione e capacità di scarica di corrente dei dispositivi SPD.
Nella scelta di un SPD, non bisogna limitarsi a replicare le soluzioni utilizzate per gli impianti fotovoltaici residenziali o commerciali. È invece necessario scegliere un SPD progettato specificamente per centrali solari ad alta tensione e su larga scala, e stabilire se sia più indicato un SPD di Tipo 2 o di Tipo 1+2 a seconda che la centrale disponga o meno di un sistema esterno di protezione dai fulmini.
La presenza di cavi di notevole lunghezza comporta inoltre la necessità di installare dispositivi di protezione contro le sovratensioni in più punti. È importante evitare che qualsiasi sezione della rete di cavi costituisca una potenziale lacuna nella protezione.
Sistemi solari off-grid e sistemi di accumulo di energia
I sistemi solari e di accumulo energetico fuori rete sono spesso situati in aree remote, dove la manutenzione può risultare difficile. Se gli sbalzi di tensione danneggiano le apparecchiature, le riparazioni possono richiedere più tempo rispetto a quanto accadrebbe per i sistemi collegati alla rete, con conseguenti perdite potenziali maggiori.
Caratteristiche del sistema:
- In genere si trovano lontani dalla rete elettrica, pertanto i tempi di intervento per la manutenzione sono più lunghi e le conseguenze dei guasti alle apparecchiature possono essere più gravi.
- Le batterie di accumulo energetico sono sensibili alle fluttuazioni di tensione e i picchi di tensione possono potenzialmente compromettere la durata e la sicurezza delle batterie.
Raccomandazioni in materia di protezione:
- Installare dispositivi SPD in corrente continua separati sul lato fotovoltaico e sul lato dell'accumulo di energia per impedire che le sovratensioni entrino nel sistema di batterie attraverso uno dei due percorsi.
- Dare la priorità agli SPD con un’elevata resistenza agli agenti atmosferici, in grado di sopportare le variazioni di temperatura, umidità e condizioni ambientali tipiche delle aree remote.
Per questi sistemi, la prevenzione riveste particolare importanza, poiché una volta insorti, i problemi possono risultare difficili da risolvere rapidamente.
Impianti fotovoltaici in aree ad alto rischio di fulmini
Se la vostra centrale solare si trova in una zona costiera, in una regione montuosa, in una pianura aperta o in un’altra area soggetta a frequenti temporali, la protezione contro le sovratensioni non dovrebbe essere configurata solo in base ai requisiti standard. In queste aree ad alto rischio, è consigliabile privilegiare gli SPD CC di tipo 1+2 per garantire protezione sia contro le componenti di corrente diretta da fulmine che contro le sovratensioni indotte.
In caso di cavi di notevole lunghezza, è opportuno valutare l’installazione di SPD in più punti, anziché affidarsi a un unico SPD all’inizio del circuito. Inoltre, gli SPD situati in aree ad alto rischio di fulmini sono più soggetti a invecchiamento e usura; si raccomanda quindi di ridurre gli intervalli di ispezione, individuare tempestivamente i moduli guasti e sostituirli quando necessario per evitare lacune nella protezione.
Come scegliere la soluzione di protezione più adatta in base alla tensione di sistema e all'ambiente di installazione
In definitiva, non esiste una risposta valida per tutti i casi quando si sceglie un SPD. È necessario tenere conto di tutti i seguenti fattori: tensione di rete, rischio di fulmini, lunghezza del cavo e presenza o meno di un sistema esterno di protezione dai fulmini.
La tensione di sistema determina i requisiti minimi per Ucpv e isolamento, mentre l’ambiente di installazione contribuisce a stabilire se sia più appropriato un dispositivo di tipo 2 o di tipo 1+2. La lunghezza del cavo, dal canto suo, influisce sulla necessità o meno di una protezione multipunto contro le sovratensioni. Valutando tutti questi fattori, è possibile selezionare una soluzione SPD che sia davvero adatta al proprio impianto solare, anziché limitarsi a copiare la configurazione di qualcun altro.
Come va installato un dispositivo di protezione da sovratensioni per impianti fotovoltaici?
Il corretto montaggio di un SPD determina direttamente la sua capacità di svolgere effettivamente la funzione di protezione nel momento in cui è più necessario. È possibile seguire questi passaggi:
- Verificare la posizione di installazione: privilegiare le posizioni vicine alle apparecchiature da proteggere, come la scatola di derivazione e l'ingresso CC dell'inverter, per ridurre la lunghezza del percorso di protezione.
- Mantenere corti i cavi di collegamento: per quanto possibile, mantenere la lunghezza totale dei cavi in entrata e in uscita entro 0,5 metri. Più i cavi sono lunghi, maggiore sarà la tensione residua aggiuntiva, che può ridurre le prestazioni di protezione.
- Assicurarsi che la messa a terra sia corretta: la resistenza di terra deve soddisfare i requisiti applicabili e il conduttore di terra deve essere il più corto e spesso possibile, in modo da garantire che l'energia da sovratensione possa essere rapidamente scaricata a terra.
- Verificare la polarità e i parametri: prestare attenzione alla polarità positiva e negativa degli SPD in corrente continua e verificare che Ucpv e Up siano compatibili con il sistema prima dell'installazione.
- Mantenere visibile l'indicatore di stato: in questo modo è più facile verificare, durante le ispezioni di routine, se l'SPD ha smesso di funzionare e sostituirlo tempestivamente quando necessario.
Il processo di installazione può sembrare semplice, ma qualsiasi errore o omissione può impedire all’SPD di funzionare correttamente proprio quando ne avete più bisogno.
Come effettuare la manutenzione e l'ispezione di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni in un impianto fotovoltaico
Un SPD non è un dispositivo che si può installare e poi dimenticarsene. Una corretta manutenzione periodica contribuisce a garantire che sia sempre pronto a fornire protezione quando necessario:
- Controllare regolarmente l'indicatore di stato: la maggior parte degli SPD è dotata di indicatori di stato verdi/rossi. Un indicatore rosso indica solitamente che l'SPD è guasto e deve essere sostituito immediatamente.
- Includere i controlli degli SPD nella manutenzione ordinaria: verificare lo stato degli SPD ogni trimestre o in occasione di ogni ispezione programmata dell'impianto, per assicurarsi che questo aspetto non venga trascurato.
- Effettuare un'ispezione approfondita prima dell'inizio della stagione dei temporali: prima dell'inizio di una stagione caratterizzata da frequenti temporali, verificare che tutti i dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) funzionino correttamente e individuare in anticipo eventuali problemi.
- Controllare i cavi di collegamento e la messa a terra: assicurarsi che i cavi di collegamento non siano allentati o deteriorati e che la resistenza di terra rientri nell'intervallo richiesto.
- Tenere un registro delle date di sostituzione: gli SPD hanno una durata di vita limitata e possono deteriorarsi più rapidamente in zone soggette a frequenti fulmini. Si raccomanda di tenere un registro delle manutenzioni e di annotare le date di sostituzione.
La manutenzione può sembrare un’attività di secondaria importanza, ma ciò che alla fine può farvi risparmiare sono i costi e i tempi di inattività legati a guasti imprevisti in caso di condizioni meteorologiche avverse.
Conclusione
Dalla comprensione di come si verificano le sovratensioni da fulmine e di dove installare i dispositivi SPD, alla scelta del tipo di SPD e dei parametri elettrici adeguati, fino al rispetto delle norme applicabili e alla selezione di soluzioni per diverse applicazioni fotovoltaiche, la protezione solare contro le sovratensioni è una questione ingegneristica sistematica — non qualcosa che può essere risolta semplicemente installando un dispositivo SPD qualsiasi. Solo scegliendo la giusta posizione di installazione, il tipo di SPD e i parametri elettrici adeguati è possibile proteggere efficacemente le apparecchiature dai rischi di sovratensione ed evitare costose riparazioni e perdite di produzione di energia.
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Domande frequenti
Tutti gli impianti fotovoltaici necessitano di una protezione contro le sovratensioni?
Sì, l’installazione di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni per impianti solari è fondamentale per gli impianti fotovoltaici. I pannelli solari vengono solitamente installati in aree esposte, il che li rende vulnerabili ai fulmini e ai picchi di tensione. Questi picchi possono danneggiare irreparabilmente costosi inverter e componenti elettronici sensibili. Il rispetto di norme come la IEC 60364-7-712 garantisce l'affidabilità operativa, protegge il vostro investimento e previene pericolosi rischi di incendio.
Un dispositivo di protezione contro le sovratensioni solari può prevenire i danni causati da fulmini diretti?
Sì, in particolare i dispositivi di protezione contro le sovratensioni solari di Tipo 1 sono progettati per gestire l'elevata energia dei fulmini che colpiscono direttamente l'impianto. Essi scaricano a terra una parte delle correnti da fulmine, proteggendo l'inverter e i componenti elettronici interni. Tuttavia, per garantire una sicurezza totale in caso di fulmine che colpisca direttamente la struttura, questi dispositivi devono far parte di un sistema completo di protezione contro i fulmini (LPS) che includa parafulmini e messa a terra.
Con quale frequenza occorre ispezionare o sostituire un dispositivo di protezione contro le sovratensioni per impianti fotovoltaici?
I dispositivi di protezione contro le sovratensioni per impianti fotovoltaici richiedono ispezioni annuali e controlli immediati dopo i temporali. La maggior parte dei modelli è dotata di una finestrella di controllo; se l’indicatore passa dal verde al rosso, significa che il modulo ha esaurito la propria capacità e deve essere sostituito immediatamente. Un monitoraggio regolare garantisce una protezione continua per il vostro impianto fotovoltaico, poiché le frequenti sovratensioni possono degradare gradualmente i componenti di protezione nel tempo.
Un SPD può funzionare correttamente senza un buon sistema di messa a terra?
No, un dispositivo di protezione contro le sovratensioni solari non può funzionare in modo efficace senza un adeguato sistema di messa a terra. Il suo ruolo principale è quello di deviare l’energia in eccesso delle sovratensioni verso terra. Senza un percorso a bassa resistenza, l’energia rimane nel circuito, rendendo il dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) inefficace e comportando il rischio di incendi o guasti alle apparecchiature. Una corretta messa a terra è un requisito indispensabile affinché qualsiasi dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) possa garantire una protezione affidabile al vostro impianto.
L'installazione di un SPD influisce sulla normale produzione di energia dei pannelli solari?
No, l'installazione di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni solare non influisce negativamente sulla produzione di energia. Durante il normale funzionamento, l'SPD rimane in uno stato di alta impedenza, assorbendo una corrente trascurabile e senza causare alcuna interferenza con l'efficienza dell'impianto fotovoltaico. La sua presenza è “invisibile” al flusso elettrico fino a quando non si verifica una sovratensione, garantendo che l'impianto rimanga produttivo e protetto senza alcuna perdita di energia.
Cosa succede quando un SPD solare raggiunge la fine del proprio ciclo di vita?
Quando un dispositivo di protezione da sovratensioni per impianti solari raggiunge la fine del proprio ciclo di vita, il suo sezionatore termico interno si attiva per scollegare in modo sicuro il modulo, prevenendo il rischio di incendio. L’indicatore visivo, in genere, passa dal verde al rosso, segnalando che la protezione non è più attiva. Sebbene l’impianto fotovoltaico possa continuare a funzionare, rimane esposto al rischio di sovratensioni fino a quando l’unità modulare non venga sostituita immediatamente.
È possibile proteggere un intero impianto fotovoltaico con un solo SPD?
No, un singolo SPD non è in grado di proteggere l'intero impianto fotovoltaico. Per garantire una protezione completa è necessario installare dispositivi sia sul lato CC (in prossimità dei pannelli e dell'inverter) sia sul lato CA (all'uscita dell'inverter). Se la distanza via cavo tra i pannelli e l'inverter supera i 10 metri, sono necessari più SPD su entrambe le estremità per mitigare efficacemente i picchi di tensione e garantire la piena sicurezza dell'impianto.
Un sistema di accumulo di energia a batteria necessita di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni separato?
Sì, i sistemi di accumulo di energia a batteria (BESS) richiedono una protezione dedicata contro le sovratensioni. Le batterie e i relativi sistemi di gestione (BMS) sono estremamente sensibili ai transitori di tensione provenienti sia dalla rete elettrica che dai pannelli solari. L'installazione di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni specifico per i BESS previene costosi danni alle celle delle batterie e ai componenti elettronici, garantendo affidabilità a lungo termine e prevenendo i rischi di incendio in caso di sovratensioni.
Come si può capire se un SPD fotovoltaico è installato correttamente?
Un dispositivo di protezione contro le sovratensioni per impianti solari installato correttamente deve avere un cablaggio corto e rettilineo (inferiore a 0,5 m) per ridurre al minimo le cadute di tensione. Assicurarsi che la tensione nominale (Ucpv) corrisponda alla tensione massima dell’impianto fotovoltaico. Il collegamento di terra deve essere solido e a bassa resistenza. Infine, verificare che l’indicatore visivo sia verde e che il dispositivo sia montato saldamente sulla guida DIN all’interno dell’involucro protetto.
