PIU' SICUREZZA E PIU' EFFICIENZA

Un dispositivo domotico multifunzione garantisce la manutenzione e la sicurezza dei pannelli fotovoltaici con aumento dell’efficienza e della durabilità del sistema.
Di Giuseppe Ragonese, Ingegnere e CEO e Co - founder della Safety Environmental Engineering e Donatella Termini, Professore Associato, Università degli Studi di Palermo; Co - founder della Safety Environmental Engineering , Safety Environmental Engineering. Vincitori del Premio Sapio Sicurezza

Con l’aumento dell’uso dell’energia solare, sia in ambito civile che in ambito industriale, diventa sempre più importante il problema della manutenzione e della gestione dei pannelli fotovoltaici. D’altra parte la manutenzione ordinaria, oltre che straordinaria, e, quindi più in generale, la corretta gestione di un impianto PV comporta notevoli vantaggi sia per l’impianto che per gli utilizzatori dello stesso. Infatti, il deposito di materiale (sabbia, polvere, fanghiglia, guano di uccelli, etc… - vedi Figura 1) sul pannello può indurre una diminuzione di potenza generata che varia dal 15% (Mani e Pillai, 2010) fino all’80% se si ha anche la formazione di muffe (Singh et al., 2014).

A tale effetto si aggiunge un incremento della probabilità di guasto e quindi di scenari incidentali (incendi, rischi da elettrocuzione, rischi elettrici, etc…) che mettono a repentaglio la sicurezza delle strutture e delle persone che usufruiscono dell’impianto.

Di contro, la pulizia continua dei pannelli consente sia il mantenimento della loro efficienza energetica e della loro durata, che una riduzione dei guasti e, quindi, una maggiore sicurezza dell’intero impianto. Gli operatori nel settore della sicurezza mettono sempre più in evidenza come un impianto fotovoltaico installato può rappresentare un pericolo di incendio sia se esso è a servizio di una singola abitazione sia, e a maggior ragione, se esso è installato presso attività di elevate dimensioni (vedi Figura 2). Quindi, in assenza di particolari dispositivi di sicurezza, il datore di lavoro dell’attività in cui è installato il sistema fotovoltaico deve tener conto di un notevole fattore di rischio. La vigente legislazione di settore (vedi linee guida emanate dal Ministero dell'Interno Edizione 2012 e le relative circolari) mette specialmente in risalto il problema legato all'impossibilità di disattivare l'alimentazione elettrica dei pannelli solari che sono alimentati direttamente dal sole. Ciò determina un rischio di folgorazione per tutti gli operatori che accidentalmente possono venire in contatto con la linea da essi alimentati. Altro elemento importante, ma spesso sottovalutato nell’installazione di un impianto fotovoltaico, è legato alla possibilità che in esso vi sia deposito di neve. La neve, da una parte provoca l’oscuramento del pannello (vedi Figura 3), con conseguente riduzione di produzione di energia, e dall’altra parte può provocare il danneggiamento dello stesso pannello e delle strutture di supporto.

Infatti, da una parte la neve scivola strisciando sul pannello, e dall’altra parte si infiltra nelle fessure del telaio di supporto che, a seguito della formazione di ghiaccio, può fessurarsi e o addirittura rompersi. A ciò consegue anche la penetrazione di acqua e umidità nei contatti elettrici e quindi possibili fenomeni di corto circuito (Report IEAPVPS T13-01: 2014). Ad oggi la pulizia dei pannelli viene effettuata o utilizzando sistemi manuali poco sicuri oppure per mezzo di complessi sistemi meccanici e non (spazzole meccaniche, robot, droni, ecc..) generalmente ingombranti o talmente costosi da essere prevalentemente riservati alla manutenzione straordinaria del sistema. Ciò è stato messo in luce soprattutto in questi ultimi anni in seguito ai gravi incidenti che hanno coinvolto direttamente gli operatori della sicurezza (Vigili del Fuoco, squadre aziendali, ecc.) e le strutture interessate. In questo contesto, proprio a causa dei numerosi eventi incidentali che hanno coinvolto negli ultimi anni gli operatori, è da attenzionare il problema della permanenza di tensione continua nel tratto che va dal pannello all'inverter. Tale problema ad oggi non ha trovato soluzioni valide. Infatti, a garanzia della sicurezza del sistema, vengono inseriti a valle degli inverter pulsanti di sgancio che però non disattivano i pannelli, che quindi rimangono costantemente alimentati durante le ore diurne con tensione continua che in molti casi supera anche gli 800 Volt. Esistono in commercio anche altri sistemi elettromeccanici e/o elettrici ad interruzione statica (tipo interruttori di linea), utilizzati a monte dell’inverter che però non risultano affidabili a caldo, e quindi anche durante un incendio.

Quanto sopra esposto fa comprendere come la mancata o la cattiva manutenzione degli impianti PV è strettamente connessa all’abbassamento del livello di sicurezza dell’intero sistema. Si consideri inoltre che la copertura di un pannello, dovuta a fogliame o alla presenza di guano di uccelli, può comportare un surriscaldamento localizzato dello stesso con produzione di calore (effetto Joule) ed, eventualmente, anche l’innesco dell’incendio della cella e/o dell’intero pannello (fenomeno dell’ Hot-Spot). D’altra parte l’ombreggiamento parziale determina in una cella anche un’azione frenante nella produzione energetica delle restanti celle irradiate totalmente, provocando anche un’alterazione nel funzionamento dell’intero impianto (fenomeno del Mismatch). Quindi, sia i fenomeni di Hot-Spot che quelli di Mismatch possono condurre non solo ad un progressivo malfunzionamento del pannello stesso (con riduzione notevole di produzione di energia) ma anche a fenomeni incidentali gravi. Recentemente, diverse ricerche sono state effettuate sia per individuare le cause di insorgenza di incendi nei pannelli fotovoltaici che per individuare sistemi atti a limitare la tensione continua generata durante le ore diurne dai pannelli. Uno studio condotto dal Nucleo Investigativo Antincendio di Roma Capanelle del Corpo Nazionale Vigili del Fuoco (CNVVF Direzione Centrale Prevenzione e sicurezza tecnica) ha messo in luce che “un pannello fotovoltaico funziona come un elemento di una batteria dove ai suoi capi (se sottoposto ad irraggiamento) è presente una tensione continua che si può ridurre a valori prossimi allo zero unicamente mettendo fuori uso il pannello attraverso azioni che portano ad oscurare le celle PV”.

Attualmente, il sistema di sicurezza adottato, durante la gestione dell’emergenza, nei sistemi fotovoltaici si riconduce in una serie di misure gestionali operative a carico delle squadre di emergenza sulle modalità di intervento. Ad esempio, per disconnettere il pannello dall’irraggiamento solare vengono utilizzati sistemi oscuranti come schiume oscuranti e gel coprenti, che però hanno un effetto momentaneo e risolvono il problema solo in parte e non sono pratici da utilizzare soprattutto in emergenza. Il dispositivo Safety Cover Hydro - PV, ideato e brevettato dai membri dalla Safety Environmental Engineering (spin-off dell’Università degli Studi di Palermo che opera nell’ambito della Sicurezza Ambientale) consente di risolvere insieme, attraverso un semplice comando da remoto, il problema della manutenzione (ordinaria e straordinaria) e della sicurezza di un sistema PV, aumentando quindi l’efficienza energetica e la durata dello stesso. Il dispositivo consente di disconnettere il pannello PV (o una stringa di pannelli) azzerando la tensione continua generata a valle dello stesso e a monte dell’inverter ed è corredato da un sistema fluidodinamico che ne consente la pulizia. Il sistema è controllato da remoto sia in emergenza sia nella normale attività manutentiva.

L’utilizzo del dispositivo presenta diversi vantaggi che possono essere riassunti nei punti seguenti:

  • Maggiore sicurezza degli utenti e degli operatori che con tempestività potranno finalmente operare, sia in emergenza sia in manutenzione, con tensioni pressoché prossime allo zero, limitando il più possibile il pericolo di elettrocuzione;
     
  • Evidente inibizione dell’irraggiamento sui moduli fotovoltaici (altri sistemi non sono in grado di dare questo tipo di sicurezza, soprattutto agli operatori nelle situazioni di emergenza);
     
  • Riduzione della probabilità di accadimento di eventi incendiari del pannello che possono anche coinvolgere anche le aree limitrofe.
     
  • Contenimento di un eventuale incendio all'interno del mini compartimento antincendio costituito dall'intero sistema Safety Cover Hydro-PV;
     
  • Aumento della vita utile dell’impianto, salvaguardandolo dalle intemperie all’occorrenza o nelle ore di improduttività;
     
  • Aumento dell’efficienza energetica grazie alla manutenzione e pulizia periodica della superficie del pannello riducendo anche la probabilità di fenomeni come l’Hot Spot e il Mismatch.
     
  • Riduzione della inalazione di prodotti chimici pericolosi, che è un beneficio aggiunto dovuto al contenimento dell'eventuale fumo generato da un incendio. Infatti, in generale, i materiali usati per gli impianti PV possono diventare pericolosi in caso di esposizione all'incendio o in caso di esplosione, rilasciando nell’ambiente sostanze chimiche inquinanti (tra cui il boro, il tellurio di cadmio, l’arseniuro di gallio e il fosforo).
     
  • Riduzione degli incidenti del personale preposto al controllo e alla manutenzione (pulizia e interventi di manutenzione sulla parte elettrica).

In definitiva, quindi, il dispositivo Safety Cover Hydro - PV consente di garantire la manutenzione e la sicurezza dell’uomo e dell’ambiente migliorando efficienza energetica e durabilità dell’impianto.



Bibliografia

  • May M., Pillai R., 2010, Impact of dust on solar photovoltaic (PV) performance: Research status, challenges and recommendations. Renewable and Sustainable Energy Reviews 14(3).124–3131
  • Report IEA-PVPS T13-01:2014 - Performance and Reliability of Photovoltaic Systems Subtask 3.2: Review of Failures of Photovoltaic Modules IEA PVPS Task 13 External final report IEA-PVPS March 2014
  • Singh V. Y., Soni S.L., Sharma D., 2014, Engine performance of optimized hydrogen-fueled direct injection engine. Energy 65,, 116-122 • Relazione tecnica sugli incendi coinvolgenti impianti fotovoltaici. Nucleo Investigativo Antincendio Roma.


Per info: www.safetyenvengineering.it
email: info@safetyenvengineering.it



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