Progettazione

Impianto fotovoltaico, il rischio incendio e non solo: tutte le insidie della progettazione

Dall'arco elettrico ai cablaggi, dall'inverter alle scariche atmosferiche: i 10 rischi per i professionisti

di Mariagrazia Barletta

Difetti nei prodotti, errori di installazione o di progettazione, degrado dei materiali, difetti di isolamento, cause esterne o mancanza di manutenzione: possono essere diversi i motivi per cui potrebbe verificarsi un incendio a partire dall'impianto fotovoltaico. Da un'interessante guida realizzata con il supporto del ministero dell'Economia tedesco (Assessing fire risks in photovoltaic systems and developing safety concepts for risk minimization) emerge che per un terzo gli incendi sono causati da progetti errati, per un terzo da difetti dei componenti e per un altro terzo da errori di installazione. Sono tante le insidie da gestire quando si tratta di progettare e realizzare impianti fotovoltaici, destinati ad un'ulteriore diffusione anche grazie ai nuovi incentivi (Superbonus e nuove disposizioni sulle comunità energetiche e sull'autoconsumo collettivo). Conoscere i pericoli è fondamentale per intervenire sulla prevenzione e protezione dagli incendi. Dieci le principali insidie su cui concentrarsi.

Rischio di elettrocuzione
Nel pannello, le singole celle che lo compongono si comportano, in presenza di irraggiamento solare, come un generatore di corrente continua. Molto delicata per l'antincendio (e anche per il rischio elettrico) è proprio la parte dell'impianto in corrente continua (dall'inverter ai moduli), prima di tutto perché se c'è il sole resta sempre una parte dell'impianto che non può essere messa fuori tensione. Ad esempio, in caso di incendio, nel momento in cui viene aperto l'interruttore generale dell'edificio, si spegne l'inverter, si toglie la corrente agli impianti in corrente alternata, ma non si può spegnere il sole e dunque rimane la tensione sul tutto il lato in corrente continua o su una parte nel caso in cui vengano aperti (se presenti) i sezionatori dei quadri di campo (quadri di stringa). In altre parole, la tensione può essere ridotta a valori vicini allo zero solo impedendo al pannello di funzionare. Da qui il pericolo per i Vigili del Fuoco che intervengono su eventuali incendi, giacché il rischio di elettrocuzione è difficile da gestire.

Sviluppo di calore e «hot spot»
Se si escludono le cause esterne (ad esempio un incendio generato da una canna fumaria) gli incendi che coinvolgono gli impianti fotovoltaici sono generalmente di natura elettrica e possono essere provocati da sviluppo di calore per un cattivo contatto, per un guasto nei componenti, per una sovracorrente, etc... Questi fenomeni possono innescare eventuali materiali combustibili come il legno o una guaina catramata. Da tenere sotto controllo vi sono i cosiddetti «hot spot», ossia i riscaldamenti localizzati. Questi possono essere generati dall'ombreggiamento o dallo sporco: la cella in ombra finisce col dissipare l'energia prodotta dalle celle che invece sono irraggiate dal sole, la conseguenza è un surriscaldamento della cella che non riceve radiazione luminosa. Per evitare questo fenomeno, nella scatola di giunzione del pannello sono inseriti i diodi di bypass che in caso di ombreggiamento iniziano automaticamente a lavorare e, quando la cella in ombra si oppone al passaggio della corrente, il diodo diventa il percorso preferenziale per la corrente che bypassa così la cella in ombra. Un guasto al diodo di bypass può generare surriscaldamenti.

L'arco elettrico
Temibile nemico è l'arco elettrico, ossia una scarica elettrica in aria che sprigiona una potenza molto elevata in tempi brevissimi con conseguente raggiungimento di temperature altissime (dell'ordine anche di 10mila °C). Anche in questo caso, le cause possono essere diverse: sovratensioni, un cattivo contatto, un corto circuito. Va poi considerato che l'arco elettrico sul lato in corrente continua non ha proprietà autoestinguenti come in corrente alternata, quindi merita un'attenzione particolare perché può persistere a lungo ed essere in grado, come una saldatrice, persino di fondere lamierini metallici, come i rivestimenti dei pannelli sandwich e anche una lamiera zincata. Possono essere interessati dall'arco elettrico le scatole di giunzione, i connettori ma anche lo stesso modulo, ad esempio, se ci sono difetti nelle saldature tra le celle.

Condizioni ambientali e cablaggi
Particolari anche le condizioni ambientali a cui sono generalmente sottoposti i cavi durante la vita dell'impianto, esposti ad elevate e basse temperature, alle radiazioni ultraviolette, alla pioggia o all'azione di roditori. Cavi inadeguati o non installati correttamente possono più facilmente generare guasti tra i conduttori attivi o verso terra. «Uno dei problemi più frequenti è connesso ai cablaggi, che appare spesso sottovalutata», si legge nell'utilissima relazione tecnica sul fotovoltaico redatta dal nucleo investigativo antincendi dei Vigili del Fuoco. «Le connessioni lente – secondo il nucleo investigativo - pare siano una delle cause di incendio più comuni nel caso di incendi di impianti fotovoltaici. Viste le tensioni non indifferenti in gioco, un primo rischio è quello dell'arco elettrico». Va ricordato che la norma Cei 64-8 (sezione 712) raccomanda di usare preferibilmente sul lato corrente continua la protezione attraverso componenti elettrici di classe II (doppio isolamento) o con isolamento equivalente.

Tensioni elevate
Per fornire la potenza richiesta, i moduli vengono collegati elettricamente in serie formando le stringhe, collegate poi elettricamente in parallelo. E, le tensioni in corrente continua possono arrivare anche a 1000 Volt. Ai fini della prevenzione incendi, altro elemento caratteristico sensibile è la vicinanza dei valori della corrente generata in condizioni di corto circuito e della corrente alla massima potenza, con il primo valore che supera il secondo di circa il dieci per cento. Altra particolarità è che la tensione massima si raggiunge quando il circuito è aperto, quindi se l'impianto è staccato e c'è il sole, sul lato in corrente continua c'è comunque tensione, che a vuoto raggiunge il massimo valore.

L'inverter
L'inverter, che converte la corrente continua in alternata, può essere soggetto a surriscaldamenti e un corto circuito al suo interno (lato cc) è una delle situazioni peggiori dal punto di vista del rischio incendi, perché sul lato in corrente continua non è detto che le protezioni contro le sovracorrenti intervengano, specie se il guasto arriva in una giornata non particolarmente soleggiata. E questo vale anche se l'impianto è progettato e realizzato a regola d'arte. Se purtroppo ciò si verifica, può accadere che il corto circuito nell'inverter continui ad essere alimentato dai pannelli che continuano a funzionare. Riguardo al mancato intervento delle protezioni, il motivo può derivare da una caratteristica intrinseca del fotovoltaico ossia a quello scarto dell'ordine del 10% tra la corrente di corto circuito e quella alla massima potenza, di cui si è detto. In genere, per grandi impianti, più inverter sono da preferire, in quanto le correnti in gioco sono minori.

La cattiva progettazione o installazione
Uno degli elementi a cui prestare attenzione è la corretta scelta dei materiali. Per le particolari condizioni ambientali è ad esempio sbagliato scegliere il Pvc per l'involucro dei quadri, in quanto soggetto a degrado se esposto ai raggi solari. L'ingresso dell'acqua nel quadro di stringa potrebbe dar luogo ad un corto circuito. E, l'incendio del quadro in corrente continua non è facile da gestire. Va ricordato che il doppio isolamento riduce il rischio di guasti, quindi è opportuno agire attraverso azioni di prevenzione. Per una buona progettazione è bene seguire le linee guida dei Vigili del Fuoco sul fotovoltaico (emanate con la nota 1324 del 2012) e la relativa circolare esplicativa, che si applicano alle attività soggette a controllo ma che costituiscono comunque un riferimento utile sempre (sulle linee guida, si veda l'articolo pubblicato lo scorso 20 novembre).

La manutenzione e i sistemi di sicurezza
Spesso è percepita come un obbligo, ma la manutenzione è molto utile per ridurre il rischio incendi e va affidata a ditte che abbiano tutti i requisiti di legge. Esami a vista, approfondimenti con strumenti ad hoc possono servire a correggere eventuali difetti per tempo. Una termografia periodica è da valutare, in quanto è molto efficace per individuare eventuali problemi che danno vita ad anomalie termiche, come gli «hot spot» o un morsetto lento in un quadro, che potrebbero dare origine ad un incendio. Esistono sistemi, quali gli ottimizzatori di potenza, che oltre a massimizzare la produzione di energia dei pannelli hanno anche funzioni utili per l'antincendio, in quanto svolgono monitoraggi e, nel caso in cui non ci sia segnale dall'inverter, agiscono mantenendo molto basse le tensioni sul lato in corrente continua. Hanno anche la capacità di rilevare archi elettrici e di arrestare conseguentemente il modulo fotovoltaico o la stringa. Al momento, però, per questi sistemi non c'è una norma di riferimento, italiana o europea, che ne certifichi l'efficacia.

La protezione dagli incendi
Seppure avvenga un incendio (il rischio zero non esiste), bisogna limitare i danni, principalmente evitandone la propagazione. Su questo punto le linee guida del 2012 dei Vigili del Fuoco sono basilari e inducono in particolare a prestare la massima attenzione ad eventuali interferenze con il sistema di ventilazione dei prodotti della combustione, agli ostacoli alle operazioni di raffreddamento e di estinzione dei tetti, e al rischio di propagazione delle fiamme all'esterno o verso l'interno del fabbricato (è importante mantenere le distanze da lucernari e coperture traslucide). Va ricordato quanto le linee guida prevedono per il dispositivo di emergenza, questo «deve essere in grado di sezionare il generatore fotovoltaico in maniera tale da evitare che l'impianto elettrico all'interno del compartimento o fabbricato possa rimanere in tensione ad opera dell'impianto fotovoltaico stesso».

Le scariche atmosferiche
Anche i fulmini possono costituire un rischio di incendio. Una protezione contro le sovracorrenti di origine atmosferica va attentamente valutata.

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