Choose the Best Surge Protection Devices for Solar PV Systems

Molte persone investono nell'energia solare e installano batterie, pannelli e inverter. Tuttavia, spesso dimenticano o talvolta evitano di installare sistemi di protezione dell'alimentazione, come ad esempio un dispositivo di protezione contro le sovratensioni. Dispositivi di protezione contro le sovratensioni rappresentano una parte piccola ma preziosa degli impianti fotovoltaici. Definire il dispositivo di protezione contro le sovratensioni un “guardiano silenzioso” sarebbe l’espressione più appropriata, poiché protegge l’impianto solare dai fulmini e dalle fluttuazioni di tensione. Senza il dispositivo di protezione contro le sovratensioni, anche una lieve fluttuazione di tensione nel campo fotovoltaico danneggerebbe gravemente il dispositivo, che ne ricava energia. Pertanto, è necessario installare un dispositivo di protezione contro le sovratensioni per deviare la tensione in eccesso. Questo proteggerà i vostri dispositivi dai fulmini e manterrà i vostri pannelli solari in buone condizioni. Leggete l’articolo fino alla fine per scoprire come aumentare la durata dell’impianto solare e prendere decisioni informate in merito alle apparecchiature per il risparmio energetico.

Il ruolo dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD)

Gli SPD hanno lo scopo di proteggere le apparecchiature elettroniche limitando le tensioni imprevedibili e interrompendo il flusso delle correnti di sovratensione. Tra le fonti esterne di sovratensione vi sono i fulmini, che rappresentano la causa più potente. Nel contempo, si verificano 65% di sovratensioni interne, tra cui l’accensione e lo spegnimento dei carichi elettrici alternati. Tra le cause interne di sovratensione rientrano i relè, gli interruttori automatici e gli impianti di riscaldamento. Questi dispositivi funzionano principalmente con apparecchiature elettroniche dotate di quadri di distribuzione per garantire una protezione efficace. Solitamente proteggono le apparecchiature elettriche, ma altri tipi di SPD proteggono anche i dispositivi collegati alle linee dati, come la TV via cavo e i telefoni. Inoltre, esiste un’elevata probabilità che le fluttuazioni di tensione possano influire sull’impianto se l’apparecchio elettrico è sicuro e non lo sono altri servizi. Pertanto, l’installazione di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni rappresenta una soluzione economicamente vantaggiosa. Riduce i danni alle apparecchiature causati dalle fluttuazioni di tensione e migliora l’affidabilità del sistema e dei dati.

Picchi di tensione negli impianti fotovoltaici

I picchi di tensione si presentano sotto forma di tensioni elevate che, se superano i limiti previsti, danneggiano i vari componenti dei pannelli solari. In questa sede tratteremo i picchi di tensione improvvisi che incidono sull’impianto solare e sui suoi componenti.

1. Picco di tensione causato da un fulmine

Naturalmente, i fulmini rappresentano un’immensa fonte di energia. È possibile classificarli in sovratensioni indotte e dirette. Tra le due, la protezione contro i fulmini indotti è più semplice rispetto a quella contro i fulmini diretti. Un cavo molto lungo, come un cavo elettrico o una linea di trasmissione, provoca un fulmine indotto, ovvero una sovratensione ad alta tensione. Tali picchi di tensione possono danneggiare inverter, pannelli e altre componenti.

2. Picco di apertura/chiusura

Una tensione elevata e fluttuante in un interruttore o in un relè tra la fase di accensione e quella di spegnimento è denominata “picco di apertura/chiusura”. Essa genera una tensione estremamente elevata e provoca una rapida variazione di corrente, aumentando l’impedenza elettrica. Inoltre, produce scintille e onde elettromagnetiche che possono danneggiare i componenti dell’impianto fotovoltaico.

3. Scarico di dati

Si verifica un “load dump” quando il collegamento della batteria di un’automobile si interrompe. La situazione diventa grave quando l’alternatore continua a caricare la batteria e il collegamento della batteria dell’automobile si interrompe. Il guasto dell’alternatore si manifesta con variazioni dell’intensità del campo magnetico e della velocità di rotazione, che consentono di identificare l’entità e la gravità della sovratensione.

4. Scariche elettrostatiche

L'ESD è una sorta di picco di tensione che si verifica quando una carica presenta un potenziale flottante minimo sul corpo umano o su un materiale. Il picco viene quindi trasferito all'oggetto adiacente, che possiede poca o nessuna energia. Tuttavia, le fluttuazioni di tensione possono causare malfunzionamenti nei circuiti elettrici o danneggiare i componenti elettronici. I picchi di tensione, sia alti che bassi, possono potenzialmente influire su diverse parti dell’impianto fotovoltaico. Il sovraccarico e la tensione transitoria possono talvolta distruggere i componenti solari. Ma come? La tensione transitoria influisce gravemente sul pannelli solari. Il fulmine è il fenomeno con la maggiore potenza tra tutti i fenomeni di sovratensione e compromette la capacità operativa delle celle solari. Di conseguenza, i pannelli solari non funzioneranno più in modo efficiente come prima o potrebbero diventare inutilizzabili. Allo stesso modo, proprio come i pannelli solari, inverter sono sensibili alle sovratensioni. Le sovratensioni di alta tensione interferiscono con il ciclo in corrente continua e in corrente alternata e compromettono il funzionamento dei componenti dell’inverter. Una sovratensione grave distrugge gli inverter in un attimo. L’impianto fotovoltaico presenta cavi e collegamenti che trasportano la corrente. Le sovratensioni disturbano il flusso di corrente e causano cortocircuiti, finendo per danneggiare irreparabilmente il cablaggio, l’inverter e i pannelli solari. Pertanto, i dispositivi di protezione contro le sovratensioni per gli impianti fotovoltaici sono fondamentali quanto le fondamenta di un edificio. Contribuiscono infatti ad aumentare la durata e le prestazioni dell’impianto fotovoltaico.

Tipi di dispositivi di protezione contro le sovratensioni per impianti fotovoltaici

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni funzionano sia per i circuiti in corrente continua (CC) che in corrente alternata (CA). Gli SPD per CC proteggono l’impianto fotovoltaico dai fulmini, mentre quelli per CA prevengono i sovraccarichi di corrente. Gli SPD sono disponibili per diversi circuiti dell’impianto solare e funzionano in modo diverso a seconda del sistema. Pertanto, al momento dell’installazione vengono utilizzati diversi dispositivi di protezione contro le sovratensioni. La norma di protezione contro le sovratensioni IEC/EN 61643-11 propone tre tipi di dispositivi di protezione contro le sovratensioni per impianti solari. Ne illustreremo il funzionamento e il modo in cui proteggono l’impianto fotovoltaico.

Tipo 1 – SPD

L'installazione di un SPD di tipo 1 è prevista a monte dell'inverter, in corrispondenza del pannello solare o del punto di connessione alla rete elettrica. Protegge l'impianto fotovoltaico dai fulmini diretti che causano picchi di tensione. È preferibile installarlo all'ingresso dell'impianto, poiché è in grado di proteggere dai picchi di tensione esterni. L'SPD di tipo 1 è il sistema di protezione più versatile e potente per gli impianti solari, poiché funziona anche con interruttori automatici e fusibili. Offre un intervallo di forma d'onda di corrente di 10/350 μs e un'elevata capacità di corrente di scarica.

Tipo 2 – SPD

Il dispositivo SPD di Tipo 2 va installato nel circuito dell’inverter a valle del pannello solare. Protegge l’impianto fotovoltaico da improvvisi picchi di tensione causati da fulmini indiretti. L'SPD di tipo 2 è economicamente vantaggioso e offre una protezione da tensione e corrente inferiore rispetto al tipo 1. Presenta un intervallo di forma d'onda di corrente di 8/20 μs e una capacità media per la corrente di scarica.

Tipo 3 – SPD

L'installazione di un SPD di Tipo 3 mira a posizionare l'inverter a valle in prossimità dei carichi sensibili. Funziona in combinazione con quelli di Tipo 1 e Tipo 2; pertanto, viene anche denominato SPD combinato. L'SPD di Tipo 3 è un complemento al Tipo 2 in quanto distribuisce i picchi di tensione transitori. Offre una forma d'onda di corrente compresa tra 1,5/50 e 8/20 μs e una bassa capacità di corrente di scarica.

Come scegliere gli SPD negli impianti fotovoltaici?

Una domanda ricorrente tra chi possiede impianti fotovoltaici è come scegliere il miglior dispositivo di protezione contro le sovratensioni. Ebbene, la scelta di un dispositivo di protezione contro le sovratensioni dipende da diversi fattori. È necessario scegliere un dispositivo in grado di gestire picchi di tensione molto intensi, poiché senza di esso il vostro ingente investimento andrebbe rapidamente in fumo. Tenete conto di questi fattori quando scegliete il miglior dispositivo di protezione contro le sovratensioni.

Analizza i tipi di carico che il tuo impianto fotovoltaico dovrà sostenere.
Individuare i rischi di sovratensione e il tipo di protezione SPD necessario per un sistema.
Prima dell'installazione, informarsi sulle norme di legge e sui regolamenti elettrici vigenti nella propria regione in materia di protezione contro le sovratensioni.
Scegliere l'SPD in base al carico e alle caratteristiche.

Accedi al tipo SPD

Il primo fattore da considerare nella scelta di un SPD è stabilire quale tipo di SPD si desidera installare. Ogni sistema prevede l’installazione di più SPD per proteggere i lati CA e CC dai fulmini. Scegliere un SPD di Tipo 1 per proteggere l’impianto dai fulmini diretti. Scegliere un SPD di Tipo 2 per proteggere l’impianto dai fulmini indiretti e uno di Tipo 3 per una protezione completa, che includa anche picchi di tensione e sovraccarichi.

Stabilire la quantità di SPD

Ora, valuta quanti dispositivi di protezione contro le sovratensioni desideri installare per gli impianti fotovoltaici. L'installazione degli SPD dipenderà dalle dimensioni dell'impianto solare e dal tipo di protezione che desideri. La distanza tra l'apparecchio solare e l'SPD dovrebbe essere di dieci metri.

Cerca le classificazioni SPD

Controllare i valori nominali dell'SPD per determinare la capacità di corrente di sovratensione che il dispositivo di protezione contro le sovratensioni è in grado di gestire. Assicurarsi che l'SPD abbia valori nominali elevati per la corrente di scarica nominale (In) e la tensione massima di funzionamento continuo (MCOV). Valori nominali più elevati indicano che l'SPD è in grado di gestire tensioni elevate.

Verifica le caratteristiche SPD

Informati sulle caratteristiche del dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) che stai acquistando per il tuo impianto fotovoltaico. Alcuni dispositivi di protezione contro le sovratensioni offrono una maggiore durata, mentre altri puntano esclusivamente sulla funzionalità. Verifica la tensione massima supportata, le capacità di monitoraggio, la durata di vita utile e altre caratteristiche.

Garanzia SPD

Verificate la presenza della garanzia SPD per assicurarvi che il produttore sia autentico. Questo vi garantirà la massima tranquillità, poiché i dispositivi autentici sono coperti da una garanzia di lunga durata.

Applicazioni nel mondo reale

Che si tratti di un’area residenziale o commerciale, l’installazione di un impianto solare rappresenta un nuovo modo di alimentare le apparecchiature elettriche. Ma gli impianti fotovoltaici dispongono di dispositivi di protezione contro le sovratensioni in grado di salvaguardare l’impianto elettrico? Esamineremo l’applicazione degli SPD negli impianti fotovoltaici in diversi ambiti. Negli impianti fotovoltaici residenziali, un dispositivo di protezione contro le sovratensioni protegge l’impianto da picchi transitori e fluttuazioni della rete. Protegge il cablaggio e gli inverter, in particolare nelle abitazioni, garantendo una produzione di energia costante. In ambito commerciale, gli SPD assicurano la continuità operativa di macchinari e sistemi complessi, proteggendo i pannelli solari dai picchi di tensione. Ciò aumenta la produzione di energia e riduce i tempi di inattività causati dai picchi. Gli SPD sono utili anche nel settore industriale. Proteggono i magazzini e i macchinari degli stabilimenti dai disturbi elettrici. Aumentano la durata delle macchine pesanti e proteggono le apparecchiature industriali dai fulmini e dai picchi di sovraccarico.

Considerazioni finali

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD) sono fondamentali per gli impianti fotovoltaici. Aumentano la capacità operativa dell’impianto elettrico e lo proteggono da picchi di tensione improvvisi e dai fulmini. Nella scelta del dispositivo di protezione contro le sovratensioni più adatto al proprio impianto fotovoltaico, occorre considerare innanzitutto il tipo di SPD, il numero di dispositivi e la loro capacità nominale. Il tipo di sovratensioni a cui sono sottoposti gli impianti fotovoltaici influisce sui loro componenti, che potrebbero altrimenti esplodere. Pertanto, scegliete il tipo di SPD più adatto all’impianto. Gli SPD di tipo 1 sono i migliori per gli impianti fotovoltaici in quanto offrono protezione dai fulmini di forte intensità. Investite nel dispositivo corretto per garantire l’affidabilità e la continuità del funzionamento in ogni ambito.

Domande frequenti

Come funziona un dispositivo di protezione contro le sovratensioni negli impianti fotovoltaici?

Gli SPD sono dispositivi che proteggono gli impianti fotovoltaici dai fulmini. Distribuono la tensione lontano dai componenti dell'impianto solare per garantirne la durata e il corretto funzionamento.

Perché gli SPD sono fondamentali per i pannelli solari?

I pannelli solari sono esposti alle condizioni ambientali esterne, quali luce, vento e picchi di tensione. Questi fattori possono compromettere il funzionamento dei pannelli solari. Pertanto, è indispensabile un dispositivo di protezione contro le sovratensioni, che garantisce la durata dell'impianto solare e dei suoi componenti.

Le sovratensioni hanno un impatto su un impianto fotovoltaico?

I picchi di tensione di varia natura, come quelli causati da fulmini, commutazioni e carichi, influiscono sull'impianto fotovoltaico. Ciò riguarda il funzionamento e i componenti dell'impianto stesso.

Cosa succede all'impianto fotovoltaico se non installo un SPD?

I dispositivi di protezione contro le sovratensioni proteggono l'impianto solare. Senza di essi, i fulmini e le sovratensioni potrebbero causare ingenti danni ai pannelli solari, agli inverter e a un Scatola di raccordo fotovoltaica.

In quali punti dovrei installare gli SPD?

Ogni dispositivo di protezione contro le sovratensioni ha una posizione di installazione specifica. Il dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) di tipo 1 va posizionato vicino al pannello solare; quello di tipo 2 deve essere posizionato vicino all’inverter. Il dispositivo di tipo 3, invece, va installato nel punto in cui sono già stati installati quelli di tipo 1 e 2.

Categorie di prodotti correlati

Dispositivi di protezione contro le sovratensioni in corrente continua — Confronta la serie SPD DC in base alla tensione di sistema e ai parametri di protezione pubblicati.

Protezione dei circuiti

Dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD)

Distribuzione e controllo dell'energia

Prodotti per l'energia solare e la corrente continua

Scegli i migliori dispositivi di protezione contro le sovratensioni per gli impianti fotovoltaici

Il ruolo dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD)

Picchi di tensione negli impianti fotovoltaici