Impianto FV: Collaudo e Misure

Collaudo imianti FV

I moduli fotovoltaici devono essere provati e verificati da laboratori accreditati, per le specifiche prove necessarie alla verifica dei moduli, in conformità alla norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025. Tali laboratori dovranno essere accreditati EA (European Accreditation Agreement) o dovranno aver stabilito con EA accordi di mutuo riconoscimento.

 Gli impianti fotovoltaici devono essere realizzati con componenti che assicurino l’osservanza delle due seguenti condizioni:

 a) Pcc > 0,85 * Pnom * I/Istc, dove:

1.   Pcc è la potenza in corrente continua misurata all’uscita del generatore fotovoltaico, con precisione migliore del ± 2%;

2.  Pnom è la potenza nominale del generatore fotovoltaico;

3.  I è l’irraggiamento [W/m²] misurato sul piano dei moduli, con precisione migliore del ± 3%;

4.  Istc, pari a 1000 W/m², è l’irraggiamento in condizioni di prova standard; Tale condizione deve essere verificata per I > 600 W/m².

 b) Pca > 0,9 * Pcc dove:

Pca è la potenza attiva in corrente alternata misurata all’uscita del gruppo di conversione della corrente generata dai moduli fotovoltaici continua in corrente alternata, con precisione migliore del 2%.

La misura della potenza Pcc e della potenza Pca deve essere effettuata in condizioni di irraggiamento (I) sul piano dei moduli superiore a 600 W/m².

Qualora nel corso di detta misura venga rilevata una temperatura di lavoro dei moduli, misurata sulla faccia posteriore dei medesimi, superiore a 40 °C, è ammessa la correzione in temperatura della potenza stessa. In questo caso la condizione a) precedente diventa:

 a’) Pcc > (1 – Ptpv – 0,08) * Pnom * I / Istc

 Ove Ptpv indica le perdite termiche del generatore fotovoltaico (desunte dai fogli di dati dei moduli), mentre tutte le altre perdite del generatore stesso (ottiche, resistive, caduta sui diodi, difetti di accoppiamento) sono tipicamente assunte pari all’8%.

Nota: Le perdite termiche del generatore fotovoltaico Ptpv, nota la temperatura delle celle fotovoltaiche Tcel, possono essere determinate da:

 Ptpv = (Tcel – 25) * γ / 100

 oppure, nota la temperatura ambiente Tamb da:

 Ptpv = [Tamb – 25 + (NOCT – 20) * I / 800] * γ / 100 dove:

 γ Coefficiente di temperatura di potenza (parametro, fornito dal costruttore, per moduli in silicio cristallino è tipicamente pari a 0,4÷0,5 %/°C).

 NOCT Temperatura nominale di lavoro della cella (parametro, fornito dal costruttore, è tipicamente pari a 40÷50°C, ma può arrivare a 60 °C per moduli in retrocamera).

 Tamb Temperatura ambiente; nel caso di impianti in cui una faccia del modulo sia esposta all’esterno e l’altra faccia sia esposta all’interno di un edificio (come accade nei lucernai a tetto), la temperatura da considerare sarà la media tra le due temperature.

 Tcel è la temperatura delle celle di un modulo fotovoltaico; può essere misurata mediante un sensore termoresistivo (PT100) attaccato sul retro del modulo.

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  Di seguito diamo indicazioni sulla modalità di conduzione dei test e delle misurazioni:

 Verifiche tecnico funzionali su impianti fotovoltaici

 La verifica tecnico-funzionale dell’impianto consiste nel verificare:

 · la continuità elettrica e le connessioni tra moduli;

 · la messa a terra di masse e scaricatori;

 · l’isolamento dei circuiti elettrici dalle masse;

 · il corretto funzionamento dell’impianto fotovoltaico nelle diverse condizioni di potenza generata e nelle varie modalità previste dal gruppo di conversione (accensione,spegnimento, mancanza rete, ecc.);

 · la condizione: Pcc > 0,85 Pnom I / ISTC, ove:

 o Pcc è la potenza (in kW) misurata all’uscita del generatore fotovoltaico, con precisione migliore del 2%,

 o Pnom è la potenza nominale (in kW) del generatore fotovoltaico;

 o I è l’irraggiamento (in W/m2) misurato sul piano dei moduli, con precisione migliore del 3% (classe 1°);

 o ISTC, pari a 1000 W/m2, è l’irraggiamento in condizioni standard;

· la condizione: Pca > 0,9 Pcc, ove: Pca è la potenza attiva (in kW) misurata all’uscita del gruppo di conversione, con precisione migliore del 2%;

 · la condizione: Pca > 0,75 Pnom I / ISTC.

Come eseguire una buona verifica tecnico-funzionale

 La verifica tecnico funzionale consiste nell’esecuzione da parte dell’installatore di una serie di controlli e di misure. Prima di eseguire le misure si consigliano i seguenti controlli:

 · verificare che ci siano condizioni di irraggiamento stabili e che non ci siano nuvole bianche in un cono di 60° di apertura intorno al sole che possano rendere instabili le misure di radiazione solare;

 · evitare di fare verifiche tecniche-funzionali nelle ore più calde, in estate i moduli fotovoltaici possono raggiungere i 60°C e di conseguenza lavorare ad efficienza più bassa;

 . evitare di fare verifiche tecniche-funzionali nelle giornate afose il contenuto di umidità nell’aria determina una componente di radiazione diffusa più elevata e di conseguenza un rendimento del campo fotovoltaico più basso, un consiglio per capire se c’è umidità nell’aria è quello di osservare la colorazione del cielo, se questo è di un bel blu, si è in presenza di radiazione diffusa molto bassa, più tende al bianco più la componente diffusa sarà elevata.

 · allineare il sensore di radiazione al piano moduli e posizionarlo vicino alla falda del campo fotovoltaico;

 · verificare che ci sia una radiazione almeno di 700 W/m2;

 · Fare un esame visivo del corretto funzionamento dei moduli, della struttura, dei quadri elettrici, dei cavi e dei loro passaggi;

 · Verificare la pulizia dei moduli, che non ci siano celle oscurate da sporcizie varie (calcinacci, escrementi di volatili etc.) o ombreggiamenti sistematici causati da costruzioni circostanti, pali, antenne, alberi, e curiosi improvvisati assistenti di collaudo!

 Descrizione delle Misure

 Come già raccomandato nel paragrafo precedente effettuare un esame visivo che consisterà fondamentalmente nel verificare lo stato e la corrispondenza al progetto esecutivo dell’impianto, in particolare si esaminerà:

 °Il corretto montaggio delle strutture e dei moduli

◦I cablaggi

◦Le marcature dei cavi

◦I collegamenti di messa a terra

Misure di continuità elettrica e le connessioni tra i moduli con Voltmetro:

1. Accertarsi che l’inverter sia spento;

2. aprire i sezionatori di campo e di stringa;

3. misurare con il voltmetro le tensioni di stringa, queste devono risultare uguali tra di loro, il valore di tensione atteso è la somma dei valori di tensione a circuito aperto dei moduli, se si fa riferimento ai dati di targa del modulo calcolare la perdita per temperatura utilizzando per il silicio cristallino il coefficiente = -2.2mV/°C per ogni cella collegata in serie;

esempio: se abbiamo montato una stringa di 10 moduli a 60 celle il numero totale delle celle serie è 600, se la temperatura del modulo è di 40 °C il delta di temperatura rispetto alle STC (Condizioni standard di misura 25°C) sarà dT= 60-25 = 35°C, la perdita di tensione per effetto temperatura è

– 0.002*35 *600 = – 46,2V per ogni stringa.

Misura dell’isolamento dei circuiti elettrici dalle masse con Misuratore di Isolamento:

1. Accertarsi che l’inverter sia spento;

2. aprire i sezionatori di campo e di stringa;

3. posizionare il negativo del Misuratore di isolamento sulla massa;

4. posizionare il positivo del misuratore di isolamento sul polo positivo della stringa;

5. iniettare una tensione i 1 KV e leggere il valore di resistenza, la misura attesa deve essere nell’ordine delle centinaia di M W;

6. posizionare ancora il negativo del Misuratore di isolamento sulla massa;

7. posizionare il positivo del misuratore di isolamento questa volta sul polo negativo della stringa;

8. iniettare una tensione di 1KV e leggere il valore di resistenza, la misura attesa deve essere nell’ordine delle centinaia di MW;

9. se si misurano valori nell’ordine di centinaia di KW, significa che c’e un difetto nei moduli, ripetere le misure per ogni singolo modulo.

Verifica del corretto funzionamento dell’impianto fotovoltaico nelle diverse condizioni di potenza generata e nelle varie modalità previste dal gruppo di conversione

Procedura della verifica:

1. Tenere l’interruttore di interfaccia rete aperto;

2. richiudere i sezionatori di stringa e di campo;

3. l’inverter vede il campo fotovoltaico e lo segnala con l’accensione di un dispositivo ottico ( led o display) e si posiziona in ricerca della rete elettrica;

4. chiudere l’interruttore di interfaccia;

5. l’inverter eseguirà il controllo della tensione e della frequenza della rete, se tutto è nelle tolleranza prescritte parte ( i tempi di attesa variano da inverter ad inverter, da pochi secondi fino a 5 minuti);

6. fare stabilizzare il funzionamento dell’inverter che inizierà ad inseguire il punto di massima potenza;

7. simulare una mancanza di rete abbassando l’interruttore di interfaccia;

8. l’inverter si deve spegnere e si posizionerà come nel punto 3.

Verifica della condizione Pcc>0.85*Pn*I/Istc Dove:

◦ Pcc è la potenza (in kW) misurata all’uscita del generatore fotovoltaico, con precisione

◦ migliore del 2%,

◦ Pnom è la potenza nominale (in kW) del generatore fotovoltaico;

◦ I è l’irraggiamento (in W/m2) misurato sul piano dei moduli, con precisione migliore del 3%;

o ISTC, pari a 1000 W/m2, è l’irraggiamento in condizioni standard;

Uso di Piranometro e millivoltmetro, Pinza Amperometrica e Wattmetro

1. Avviare l’inverter ed aspettare qualche minuto fino a quando avrà stabilizzato il suo funzionamento;

2. posizionare il piranometro su piano moduli ed in modo complanare.

3. azzerare la pinza amperometrica;

4. posizionarsi sotto il sezionatore di campo ed agganciare la pinza amperometrica sul cavo positivo del campo fotovoltaico, posizionare il puntale rosso sul positivo ed il puntale nero sul negativo, eseguire la misura di potenza in continua;

5. verificare la condizione di collaudo;

6. se la condizione non è verificata significa che ci sono perdite lato continua superiori al 15%, controllare la pulizia dei moduli, che non ci siano moduli difettosi o collegati al contrario, che ci sia un esatto dimensionamento dei cavi soprattutto quando il campo fotovoltaico è molto distante dall’inverter, che non ci siano condizioni climatiche sfavorevoli come alta temperatura ambiente ed umidità, eventualmente se si è in estate evitare le ore centrali della giornata ed effettuare le verifiche al mattino.

Verifica della condizione: Pca > 0,9 Pcc dove:

◦ Pca è la potenza attiva (in kW) misurata all’uscita del gruppo di conversione;

◦ Pcc è la potenza (in kW) misurata all’uscita del generatore fotovoltaico.

Uso di Pinza Amperometrica e Wattmetro

1. Avviare l’inverter ed aspettare qualche minuto fino a quando avrà stabilizzato il suo funzionamento;

2. eseguire una smagnetizzazione della pinza amperometrica;

3. posizionarsi sotto il sezionatore di campo ed agganciare la pinza amperometrica sul cavo positivo del campo fotovoltaico, posizionare il puntale rosso sul positivo ed il puntale nero sul negativo, eseguire la misura di potenza in continua.

4. posizionarsi sotto l’interruttore di interfaccia ed agganciare la pinza amperometrica sul cavo di fase , posizionare il puntale rosso sulla fase ed il puntale nero sul neutro ed eseguire la misura della potenza alternata.

5. é opportuno eseguire qeste misure in contemporanea preferibilmente con due pinze amperometriche oppure se si dispone di una sola pinza cercare di ottimizzare i tempi di esecuzione;

6. verificare la condizione di collaudo;

7. se la condizione non è verificata significa che l’inverter ha un rendimento inferiore al 90% e quindi non in linea con le specifiche del bando, ripetere la misura in quelle fasce di potenza 30-40% della Pnom in cui il rendimento è di un punto più elevato, nel caso anche in questo caso si è sotto specifica contattare il rivenditore.

Verifica della condizione: Pca > 0,75 Pnom I / ISTC Dove:

◦ Pca è la potenza attiva (in kW) misurata all’uscita del gruppo di conversione;

◦ Pnom è la potenza nominale (in kW) del generatore fotovoltaico;

◦ I è l’irraggiamento (in W/m2) misurato sul piano dei moduli;o ISTC, pari a 1000 W/m2, è l’irraggiamento in condizioni standard.

Uso di Piranometro e millivoltmetro , Pinza Amperometrica e Wattmetro

1. Avviare l’inverter ed aspettare qualche minuto fino a quando avrà stabilizzato il suo funzionamento;

2. posizionare il piranometro sul piano moduli ed in prossimità della falda fotovoltaica, collegarlo al millivoltmetro ed eseguire la misura di radiazione solare (Wm2) che sarà data dalla lettura del millivoltmetro (mV) diviso la costante di calibrazione (mV/W/cm2)del piranometro. Esempio: se il millivoltmetro misura 10mV e la costante del piranometro è di 14mV/W/cm2, la radiazione totale incidente su 1m2 di superficie è 10mV*1000/14mV=714 W/m2;

3. posizionarsi sotto l’interruttore di interfaccia ed agganciare la pinza amperometrica sul cavo di fase , posizionare il puntale rosso sulla fase ed il puntale nero sul neutro ed eseguire la misura della potenza alternata;

4. verificare la condizione di collaudo;

5. se la condizione non è verificata significa che le perdite di impianto sono superiori al 25%, si consiglia di rifare le verifiche precedenti e ricontrollare:

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Normative di riferimento:

CEI 64-8: Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua;
CEI 11-20: Impianti di produzione di energia elettrica e gruppi di continuità collegati a reti di I e II categoria;
CEI EN 60904-1(CEI 82-1): Dispositivi fotovoltaici Parte 1: Misura delle caratteristiche fotovoltaiche tensione-corrente;
CEI EN 60904-2 (CEI 82-2): Dispositivi fotovoltaici – Parte 2: Prescrizione per le celle fotovoltaiche di riferimento;
CEI EN 60904-3 (CEI 82-3): Dispositivi fotovoltaici – Parte 3: Principi di misura per sistemi solari fotovoltaici per uso terrestre e irraggiamento spettrale di riferimento;
CEI EN 61727 (CEI 82-9): Sistemi fotovoltaici (FV) – Caratteristiche dell’interfaccia di raccordo con la rete;
CEI EN 61215 (CEI 82-8): Moduli fotovoltaici in silicio cristallino per applicazioni terrestri. Qualifica del progetto e omologazione del tipo;
CEI EN 61646 (82-12): Moduli fotovoltaici (FV) a film sottile per usi terrestri – Qualifica del progetto e approvazione di tipo;
CEI EN 50380 (CEI 82-22): Fogli informativi e dati di targa per moduli fotovoltaici;
CEI 82-25: Guida alla realizzazione di sistemi di generazione fotovoltaica collegati alle reti elettriche di Media e Bassa tensione;
CEI EN 62093 (CEI 82-24): Componenti di sistemi fotovoltaici – moduli esclusi (BOS) – Qualifica di progetto in condizioni ambientali naturali;
CEI EN 61000-3-2 (CEI 110-31): Compatibilità elettromagnetica (EMC) – Parte 3: Limiti –
Sezione 2: Limiti per le emissioni di corrente armonica (apparecchiature con corrente di ingresso < = 16 A per fase);
CEI EN 60555-1 (CEI 77-2)
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