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L’energia solare e quella eolica sono ormai molto chiaramente identificate come le fonti di energia del futuro: pulite, rinnovabili, efficienti, e in grado di essere generate nel punto di utilizzo, le rinnovabili per così dire spuntano tutte le caselle di verifica nella ricerca di un metodo che ci aiuti a proteggere l’ambiente ed evitare di contribuire al cambiamento climatico.
Solar Power Europe, un’organizzazione guidata dai suoi membri che mira a far crescere il mercato del solare, riferisce che la tecnologia solare ha certamente fatto molta strada dal 2010, quando cioè poteva essere resa economica solo attraverso l’applicazione di sussidi. L’avanzamento veloce di questa tecnologia fino al 2020 ha visto più di 130 Gigawatt (GW) [1] di energia solare di nuova installazione in tutto il mondo, più di tutte le altre tecnologie di generazione messe insieme. Ed è disponibile a costi sempre più bassi, in particolare nelle aree con elevata esposizione solare, dove è già la forma più economica di generazione di nuova elettricità. Infatti, il World Economic Forum riferisce che l’Arabia Saudita potrebbe passare al 100% ad un sistema di energia rinnovabile entro il 2040 e con l’energia solare che rappresenterà il 79% della domanda di energia del paese entro il 2050 [2].
La storia è altrettanto incoraggiante anche in realtà dove il clima è più temperato: con 18,2 GW da sistemi fotovoltaici collegati nel 2020 alla rete nell’UE, un ulteriore incremento rispetto al trend è stato visto nel 2019 quindi la crescita del 2021 dovrebbe essere ancora maggiore [1].
Oltre a ridurre l’inquinamento e avere il potenziale per ridurre le bollette energetiche, l’uso diffuso del solare può anche essere un forte stimolo all’economia.
[2] https://www.weforum.org/agenda/2020/02/renewable-energy-future-carbon-emissions/
Lavorare in sicurezza aiuta a migliorare le performance
Poiché l’occupazione in questo settore continua a crescere, l’attenzione è rivolta alle persone che installano i parchi solari, alla loro sicurezza e a come essi possano contribuire ad ottenere il massimo da ogni pannello solare. Uno dei pericoli in qualsiasi impianto elettrico è la folgorazione, in genere causata da un isolamento difettoso dei cavi, coperture di sicurezza danneggiate, cavi allentati o messa a terra non adeguata. In un sistema fotovoltaico (PV), questi guasti solitamente si verificano nella scatola del combinatore, nei conduttori del circuito di uscita e della sorgente PV, e nel conduttore di messa a terra dell’apparecchiatura. Questo pericolo può essere mitigato da dispositivi di disconnessione ad arresto rapido situati alla fonte di alimentazione o, in alternativa, è anche possibile utilizzare uno speciale interruttore di arresto rapido.
Anche il fuoco è un pericolo sempre presente; tra le cause più comuni ci sono quei guasti che causano un arco elettrico, ovvero scariche ad alta potenza tra due o più conduttori. Il calore risultante può degradare l’isolamento, provocando così una scintilla o un arco elettrico che può provocare un incendio. La protezione contro questo pericolo viene eseguita al meglio utilizzando un AFDD (arc-fault detection device) o un RCD (residual current device). Gli archi elettrici possono anche portare ad esplosioni. Un arco elettrico infatti rilascia gas ad alte temperature ed energia radiante fino a 19.500°C. Può verificarsi quando è disponibile una grande quantità di energia accessibile ad un guasto ad arco elettrico, sia che si tratti di conduttori DC che AC.
Nel casi di DC, gli impianti di grandi dimensioni possono utilizzare più inverter di stringa, evitando l’utilizzo di solo uno o due grandi inverter centrali, che necessitano di quadri elettrici. Nel caso AC, la mitigazione include quadri resistenti a questi archi, che indirizzano l’energia dell’arco elettrico lontano da persone e apparecchiature.
Prima di qualsiasi altra considerazione, la chiave di volta per far lavorare in modo sicuro ed efficiente il personale addetto alla manutenzione è far si che utilizzi gli strumenti giusti per testare le installazioni. Questi devono essere sicuri, precisi e facili da usare. Un pezzo fondamentale del kit di strumenti è una pinza amperometrica. È un must per qualsiasi tecnico di manutenzione elettrica e pannelli solari, è lo strumento migliore per il rilevamento rapido della tensione, nonché per l’installazione e la risoluzione dei problemi nel caso di un quadro elettrico e dell’inverter. Una delle grandi considerazioni da fare è quella di scegliere sempre un misuratore con una categoria di misurazione appropriata alla tensione massima di lavoro dell’impianto.
Oggi, questi devono misurare le tensioni degli impianti solari che nel nuovo standard di tensione di sistema sono di 1500 V, offrendo anche elevate specifiche di sicurezza ed essere facili da usare anche in scatole di connessione di impianti solari congestionati. Queste capacità sono tutte offerte dal Fluke 393 e 393 FC, le prime pinze amperometriche solari True-rms al mondo ad essere classificate per la categoria di misura CAT III / 1500V DC secondo il più recente standard di sicurezza previsto per le pinze amperometriche IEC/EN 61010-2-032:2019. Di contro, gli strumenti standard per questa applicazione sono limitati a soli 1000V DC.
La sfida, e difficoltà, è che le scatole di giunzione solari sono spesso piccole e congestionate, il che rende davvero molto difficile collegare i misuratori ed effettuare le misurazioni. Il Fluke 393 ha una pinza più sottile del 25% rispetto ai precedenti modelli di pinze amperometriche Fluke, rendendo più facile e veloce effettuare misurazioni in spazi così ristretti. Il design della pinza è durevole, robusto ed affidabile e soddisfa i rigorosi requisiti CAT III per creepage and clearance.
La capacità di questa unità di effettuare misure rapide, facili e accurate consente ai tecnici di manutenzione di mantenere gli impianti solari ad un elevato livello di produttività di energia. Una buona pinza amperometrica può anche misurare i carichi e la frequenza di linea nei circuiti. Oltre ad offrire un’elevata sicurezza e facilità d’uso, una pinza amperometrica affidabile offrirà anche funzionalità remote per la registrazione, l’andamento e il monitoraggio delle misure.
Avrà anche la capacità di misurare lo spunto al fine di catturare la corrente di avviamento e un filtro passa-basso integrato eseguirà misurazioni su VFD (variable frequency drives). La pinza amperometrica deve essere in grado di sopportare livelli di tensione medi e picchi di alta tensione che producono transienti o archi elettrici pericolosi.
I tecnici che si occupano di impianti solari dovrebbero avere un contatore digitale in grado di resistere a cadute da fino a 1 m da terra, che offra un’elevata protezione di ingresso e con una custodia IP 54 impermeabile e antipolvere. Altre caratteristiche irrinunciabili sono un ampio intervallo di temperature di esercizio, da -10°C a +50°C.
Lavorare in modo efficiente
Gli impianti solari devono ricevere la giusta quantità di energia di irradiazione per generare la tensione DC che deve essere fornita all’inverter. Gli impianti solari richiedono l’esecuzione di quattro misure vitali per garantire che il sistema abbia le migliori possibilità di funzionare alla massima efficienza. Uno di questi è la determinazione dei Watt per metro quadrato di irraggiamento solare, che è richiesto dalle specifiche dello standard IEC/EN 62446-1.
È inoltre importante misurare la temperatura, trovare la direzione cardinale e verificare l’inclinazione del tetto o del pannello.
Un misuratore di irraggiamento come Fluke IRR1 SOL, può effettuare tutte queste misurazioni in modo rapido e semplice. Adatto sia per sistemi montati sul tetto che installazioni a terra di grandi dimensioni, Fluke IRR1 SOL è una soluzione facile da usare con una sola mano, per tutti i tecnici di installazione solare.
Altri strumenti essenziali da tenere nella cassetta degli attrezzi
Con installazioni solari così esposte alla luce solare diretta, oltre che agli effetti della temperatura che l’elettricità può produrre, le termocamere a infrarossi sono perfette per ispezionare moduli fotovoltaici, quadri elettrici e pannelli di interruttori per rilevare i punti caldi. Una termocamera a infrarossi avrà idealmente un’elevata sensibilità per visualizzare le differenze di temperatura, ed offrirà la possibilità di visualizzare e diagnosticare facilmente i problemi. Anche in questo caso, dovrebbe essere facile da usare, con un’interfaccia utente il più intuitiva possibile.
Oltre a semplici controlli a campione, test temporizzati e prove di rottura, i tester di isolamento possono anche aiutare a identificare i guasti di isolamento. I tecnici di Solar Operations & Maintenance avranno bisogno di un tester di isolamento in grado di gestire test di resistenza di isolamento fino a 5 kV o anche 10 kV DC, e devono poter essere utilizzati su quadri, conduttori e cavi.
Idealmente, un tester di isolamento dovrebbe offrire la configurazione di test remoti, avvii e arresti, trend in tempo reale e un potente strumento di reporting. Anche la raccolta dati tramite Bluetooth è utile in quanto elimina la necessità di prendere appunti scritti a mano, migliorando l’accuratezza.
Per funzionare in modo efficace, una parte importante di un’installazione solare è la batteria, quindi un metodo affidabile e accurato per controllarne lo stato è un altro elemento essenziale. Un analizzatore di batterie può eseguire la risoluzione dei problemi e il test delle prestazioni su batterie fisse e banchi di batterie. Un buon analizzatore di batterie dovrebbe essere in grado di eseguire tutte le misurazioni chiave, come la resistenza interna della batteria, la tensione DC e la temperatura. Dovrebbe anche offrire una modalità di misurazione della sequenza e un’analisi completa delle tendenze.
Per una facilità d’uso e resistenza alla intensiva e continua manipolazione sul campo, dovrebbe anche offrire un’interfaccia utente intuitiva, un design compatto e una costruzione robusta.
Il futuro è luminoso
La prevista crescita del mercato degli impianti solari è incoraggiante e ci aiuterà nell’obiettivo di proteggere il pianeta. L’utilizzo di strumenti adatti, che consentano ai tecnici di lavorare in sicurezza e garantendo al tempo stesso che queste installazioni solari funzionino al massimo delle prestazioni, è la chiave del successo, al fine di garantire che il solare abbia un futuro luminoso.
