L'energia solare è diventata sempre più popolare come fonte di energia rinnovabile, e gli impianti fotovoltaici sono uno dei principali modi per sfruttarla. Quando si parla di immissione in rete dell'energia prodotta da un impianto fotovoltaico, è importante comprendere il processo di connessione e i possibili problemi associati, come la sovratensione di rete.
In questo articolo analizziamo le cause della sovratensione dovuta all'immissione in rete e scopriamo come risolvere questo problema.
Cos'è un impianto fotovoltaico
Un impianto fotovoltaico è un sistema che converte l'energia solare in energia elettrica utilizzabile. È costituito da pannelli solari, anche noti come moduli fotovoltaici, che contengono celle fotovoltaiche in grado di convertire la luce solare in corrente continua. L'energia prodotta dai moduli fotovoltaici viene quindi convertita in corrente alternata utilizzabile mediante un dispositivo chiamato inverter.
Processo di immissione in rete dell'energia fotovoltaica
Quando gli utilizzatori non richiedono energia, o comunque la produzione dell'impianto fotovoltaico è maggiore di quella richiesta dagli utilizzatori, l'energia in eccesso viene immessa in rete.
Per poter immettere in rete dell'energia prodotta da un impianto fotovoltaico occorre tenere in considerazione alcuni aspetti.
Innanzitutto, è necessario verificare che l'impianto soddisfi i requisiti tecnici e normativi per la connessione alla rete elettrica. Ciò può includere la verifica della potenza dell'impianto, la conformità agli standard di sicurezza e la presenza di dispositivi di protezione.
Successivamente, è necessario ottenere l'autorizzazione da parte dell'ente di distribuzione dell'energia elettrica locale, come ad esempio E-Distribuzione. Questo processo richiede la presentazione di documentazione tecnica, come schemi elettrici, specifiche dell'impianto e certificati di conformità.
Una volta ottenuta l'autorizzazione, l'impianto può essere connesso alla rete elettrica.
L'inverter svolge un ruolo fondamentale in questo processo di immissione in rete, poiché converte la corrente continua prodotta dai moduli fotovoltaici in corrente alternata in fase con la rete aumentandone leggermente la tensione per poter prevalere su quella di rete e quindi immettere. L'energia prodotta dall'impianto viene quindi immessa nella rete elettrica e resa disponibile per il consumo nella rete nazionale.
Classico grafico di produzione fotovoltaico in cui l'inverter va in protezione diminuendo la produzione a causa di sovratensione di rete.
Sovratensione di rete e i suoi effetti
Purtroppo, non sempre va tutto liscio. Sempre più spesso, dopo aver allacciato l'impianto fotovoltaico si ci accorge che la produzione non è sempre regolare. Durante, il giorno, soprattutto in tarda primavera o estate e nelle ore centrali della giornata (quelle di massima produzione), il grafico di produzione risulta irregolare: invece che formare una curva continua, questa risulta spezzata da frequenti interruzioni.
Il motivo è proprio la sovratensione di rete che un impianto fotovoltaico può causare in determinate circostanze che vedremo a breve. O meglio, è l'inverter che va in protezione limitando la produzione e quindi l'immissione in rete.
La sovratensione di rete è un fenomeno che può verificarsi quando l'energia prodotta da un impianto fotovoltaico supera la capacità di assorbimento della rete elettrica. Ciò può causare un aumento temporaneo della tensione, con possibili conseguenze dannose per l'impianto stesso e per la rete.
Proprio per questo motivo gli inverter a norma, vanno in protezione.
Le cause della sovratensione di rete possono includere fluttuazioni improvvise nell'irraggiamento solare, guasti o interruzioni nella rete elettrica, un malfunzionamento dell'inverter o una errata progettazione dell'impianto fotovoltaico.
La sovratensione può danneggiare i componenti dell'impianto fotovoltaico stesso e può anche influire negativamente sulla stabilità e sulla qualità dell'energia fornita dalla rete elettrica.
Normative e misure di protezione
Per prevenire i problemi legati alla sovratensione di rete, esistono normative e standard di riferimento che stabiliscono requisiti e misure di protezione. Questi standard definiscono i limiti massimi consentiti per la tensione di immissione in rete e specificano i dispositivi di protezione che devono essere installati.
Per dare qualche numero, la tensione nominale di rete per una linea alternata monofase è 230 Volts con una tolleranza del +/- 10%. Questo vuol dire che è ritenuta nella norma un tensione alternata monofase che oscilla tra i 207 ed i 253 Volts.
Visto che parliamo di sovratensione di rete, è definita tale una tensione superiore ai 253 Volts. Questo valore è infatti propria la soglia di intervento in cui gli inverter vanno in protezione.
Cause della sovratensione di rete in un impianto fotovoltaico
La sovratensione di rete in un impianto fotovoltaico può essere causata da diversi fattori, inclusi problemi nel progetto del sistema fotovoltaico e carenze nella rete elettrica stessa.
È importante comprendere queste cause per adottare le misure preventive e garantire il corretto funzionamento dell'impianto.
Ecco una panoramica delle principali cause della sovratensione di rete in un impianto fotovoltaico:
Dimensionamento errato del sistema
Un impianto fotovoltaico progettato in modo errato può generare più energia di quella che può essere gestita dalla rete elettrica. È essenziale che il sistema sia progettato correttamente, prendendo in considerazione la potenza dell'inverter e la capacità di assorbimento della rete.
Per questo motivo, quando si progetta un impianto fotovoltaico di potenza nominale maggiore dei canonici 3kW, è sempre consigliato chiedere un parere al gestore della rete, facendo presente il volore massimo teorico dell'energia di immissione in rete che si è calcolato.
Inverter difettoso o non adeguato
L'inverter svolge un ruolo cruciale nella regolazione della tensione e nella sincronizzazione dell'energia prodotta dall'impianto con la rete elettrica. Se l'inverter è difettoso o non adeguato alle specifiche del sistema fotovoltaico, potrebbe verificarsi una sovratensione di rete. È importante utilizzare inverter di alta qualità e dimensionati correttamente per evitare questo problema. E sopratutto conformi alla normativa di riferimento che abbiamo visto essere la CEI 0-21.
Variazioni improvvise dell'irraggiamento solare
Le fluttuazioni rapide dell'irraggiamento solare possono causare picchi improvvisi nella produzione di energia fotovoltaica. E il caso ad esempio delle giornate in cui si trovano in cielo nuovole passeggere: l'impianto viene ombreggiato raffreddandosi, ma appena la nuovola va via, si ha un picco di generazione. Se l'impianto fotovoltaico non è in grado di adattarsi rapidamente a queste variazioni, potrebbe verificarsi una sovratensione temporanea. Gli inverter di nuova generazione sono dotati di funzionalità avanzate per gestire meglio queste variazioni, riducendo il rischio di sovratensioni di rete.
Condizioni di rete non adeguate
Una rete elettrica non adatta alle caratteristiche dell'impianto fotovoltaico può contribuire alla sovratensione. Ad esempio, se la rete ha una bassa capacità di assorbimento dell'energia prodotta dall'impianto, potrebbe verificarsi una sovratensione quando l'impianto è in piena produzione. È importante valutare le condizioni della rete elettrica locale e coordinarsi con l'ente di distribuzione per garantire una connessione adeguata e sicura. E' il caso ad esempio di circostanze in cui la cabina di distribuzione sia localizzata molto distante e la sezione dei cavi che collegano la cabina al nostro contatore non sia adeguata alla potenza da immettere.
Dimensionamento inadeguato dei cavi elettrici
L'uso di cavi elettrici sottodimensionati può aumentare la resistenza del sistema e causare perdite di tensione. Ciò può portare a una sovratensione di rete. È fondamentale dimensionare correttamente i cavi in base alla potenza dell'impianto e alle distanze di cablaggio per ridurre al minimo le perdite di tensione e garantire un funzionamento sicuro ed efficiente anche durante il periodo di eccesso di produzione e quindi di immissione in rete.
Questo è uno dei casi più frequenti dei problemi di sovratensione dovuti all'immissione in rete dell'energia in eccesso degli impianti fotovoltaici. Se per il collegamento tra inverter e contatore di allaccio si è usato un cavo troppo piccolo, presenterà un resistenza maggiore. All'aumentare dell'energia che si sta immettendo in rete, aumenta la corrente e quindi la caduta di tensione che porterà ad una sovrantensione sulla rete.
Discorso simile per la parte di collegamento che va dal nostro contatore alla cabina di distribuzione, ma in questo caso, la responsabilità e quindi l'intervento è a carico del distributore di rete.
Difetti di isolamento o guasti del sistema
Malfunzionamenti nell'impianto fotovoltaico, come difetti di isolamento o guasti dei componenti, possono causare sovratensioni di rete. Questi problemi possono verificarsi nel tempo a causa dell'usura o di condizioni ambientali avverse. È importante effettuare regolari controlli di manutenzione e ispezioni per rilevare e risolvere tempestivamente eventuali difetti o guasti.
È cruciale considerare queste cause e adottare misure preventive durante la progettazione, l'installazione e la gestione dell'impianto fotovoltaico. Un sistema ben progettato, con inverter di qualità, un dimensionamento corretto, cavi adeguati e una rete elettrica stabile, contribuirà a evitare la sovratensione di rete e a garantire il corretto funzionamento dell'impianto fotovoltaico nel tempo.
Come risolvere il problema sovratensione di rete durante l'immissione
Come abbiamo visto, le cause della sovratensione di rete durante la fase di immissione in rete di un impianto fotovoltaico possono essere diverse. La seguente lista presenta i passi fondamentali da seguire per risolvere il problema.
Alcune verifiche sono da eseguire escluivamente da personale adeguato. Con la corrente non si scherza!
- Verificare la tensione al contatore di allaccio tramite un tester. Verificare tale tensione in periodi diversi per segnarsi le variazioni. Quindi misurare quando l'immissione in rete è pari a zero, quando c'è immissione, ecc.
- Verificare la tensione di rete nell'inverter negli stessi momenti del punto precedente e confrontarli.
- Se si constata che la causa sia dovuta ad un sottodimensionamento dei cavi utilizzati, sostituirli con nuovi cavi di seziona adeguata. Da tener presente che la resistenza di un cavo aumenta all'aumentare della lunghezza e dimininuisce all'aumentare della sezione dello stesso.
Se invece si è fatto tutto giusto, allora il problema è da ricercare nella rete di distribuzione e bisogna contattare il gestore di rete:
- tramite il proprio fornitore di energia elettrica, richiedere al gestore di rete della propria zona la verifica della tensione.
- Il gestore di rete applicherà al contatore un dispositivo che registrerà per diversi giorni la tensione di rete. Se i dati sono fuori norma (superano i 253 Volts che sono 230 +10%), si adopererà per sistemare la linea con gli interventi più adeguati.
Monitoraggio e manutenzione dell'impianto
Per garantire un'efficace gestione e una lunga durata dell'impianto fotovoltaico, è importante monitorare regolarmente le prestazioni e pianificare la manutenzione. Il monitoraggio dell'impianto consente di rilevare eventuali anomalie o malfunzionamenti e di intervenire tempestivamente per risolverli.
Proprio come il problema di sovratensione durante l'immissione in rete. I continui interventi in protezione dell'inverter potrebbe danneggiare lo stesso dispositivo.
Conclusioni
L'immissione in rete dell'energia di un impianto fotovoltaico è un processo complesso che richiede attenzione ai dettagli e conformità alle normative vigenti. La sovratensione di rete rappresenta una sfida da affrontare, ma esistono misure di protezione e standard che consentono di mitigare i rischi.
La linea elettrica nazionale sta migliorando la propria infrastuttura ma in molte aree non riesce a stare al passo con l'espansione degli impianti fotovoltaici.
L'energia solare offre numerosi vantaggi sia dal punto di vista ambientale che economico. Gli impianti fotovoltaici sono una soluzione sostenibile per la produzione di energia elettrica, contribuendo alla transizione verso un futuro più verde. Bisogna però che la il gestore della rete nazionale faccia più sforzi per permettere una maggiore immissione in rete.
