EoW November 2011

articolo tecnico Cavi per applicazioni fotovoltaiche A cura di Jorg Bor di Friedrich Lütze GmbH & Co KG, Stefan Grunwald di Lütze Inc e Ilona Hirtz di Kabelwerke Villingen GmbH

Riassunto La recente espansione del mercato delle energie rinnovabili riguarda sia l’energia eolica che l’energia solare. In numerosi paesi questa crescita è sostenuta da sovvenzioni governative. Le applicazioni esterne in impianti di energia rinnovabile richiedono elevati requisiti termici e meccanici dai cavi e da altri componenti. Pertanto, alcuni organismi di normalizzazione nazionali hanno specificato i requisiti generali per i cavi che si utilizzano negli impianti solari. Nel 2005 fu pubblicata negli Stati Uniti la norma UL 4703. Lo stesso anno, fu creato in Germania un gruppo di lavoro congiunto denominato “Cavi per applicazioni fotovoltaiche” che nel febbraio 2008 pubblico una specifica. La specifica tedesca richiede prestazioni molto alte a temperature elevate per i cavi. Vari istituti tedeschi hanno accettato questa specifica ed ora offrono le relative certificazioni. La domanda per questo cavo certificato è enorme nel mercato europeo ed asiatico. A causa delle differenze fra i requisiti dei diversi paesi, la norma UL 4703 non può essere associata alla specifica tedesca. I diversi requisiti per cavi solari presentano vantaggi e svantaggi che dipendono dalle specifiche condizioni regionali. 1 Introduzione Il mercato delle energie rinnovabili è in rapida espansione. Merill Lynch [1] prevede un aumento pari a dieci volte per i prossimi cinque anni. Questa crescita si riferisce sia all’energia eolica, sia all’energia solare. numerosi governi hanno deciso di sostenere l’economia delle energie rinnovabili con consistenti sovvenzioni. Pertanto, ci si può attendere addirittura un’ulteriore crescita di questo mercato. Dato l’interesse pubblico,

2 Condizioni esterne Il mercato fotovoltaico è un mercato molto specifico, pertanto devono essere presi in considerazione vari regolamenti nazionali. Le dimensioni di un sistema possono variare da un piccolo impianto solare per abitazioni con una potenza nominale di pochi kilowatt a grandi centrali solari nell’ordine dei Gigawatt. Inoltre, i componenti utilizzati in questi sistemi devono essere adeguati a queste specifiche applicazioni. Un fattore determinante, comune a tutti i sistemi di potenza fotovoltaici, è l’installazione all’esterno, che comporta alte temperature e, ovviamente, radiazioni UV elevate. É necessario prendere in considerazione anche l’esposizione agli agenti atmosferici e l’umidità. Inoltre, la sicurezza e l’affidabilità sono aspetti molto importanti. I perfezionamenti nella tecnologia dei pannelli solari determinano le prestazioni elettriche dei componenti. Generalmente, i sistemi solari utilizzano corrente continua a bassa tensione e i pannelli sono commutati in parallelo. Pertanto, la corrente costituisce il parametro elettrico determinante. In termini di cavi, questo si traduce in sezioni di conduttori diverse. 3 Specifica comune degli istituti tecnici tedeschi Nel 2005, l’organismo nazionale di normalizzazione tedesco del settore elettrotecnico DKE costituì un gruppo di lavoro denominato “Cavi per applicazioni fotovoltaiche” che portò alla redazione di una specifica pubblica. Questo documento fu pubblicato nel febbraio 2008 [2] . Data la stretta collaborazione che intercorse fra diversi istituti, questa specifica è identica alla specifica TÜV-2 PfG 1169/08.2007 e alla specifica VDE E PV 01:2008-02. Il sottocomitato dell’organismo UK 411.2 di DKE autorizzò la pubblicazione

e applicazione del documento, ma a causa dei regolamenti CENELEC non fu adottato come norma a livello nazionale in Germania. 4 Dettagli tecnici della specifica tedesca La specifica tedesca [2] prevede un notevole aumento dei requisiti per quanto riguarda le prestazioni dei cavi ad alte temperature. È richiesta inoltre un’elevata stabilità meccanica; il cavo deve essere ignifugo e privo di alogeni. Generalmente, per soddisfare queste specifiche, i fabbricanti utilizzano copolimeri poliolefinici reticolati antifiamma e privi di alogeni come materiale per l’isolamento e il rivestimento dei cavi. Secondo le specifiche DKE, il cavo solare deve essere un cavo unipolare con doppio strato di isolamento e ciascuno strato deve avere uno spessore minimo di 0,5mm. I test più importanti richiesti in questa specifica [2] sono trattati qui di seguito: 4.1 Gamma di temperatura Secondo la specifica tedesca [2] i cavi solari devono essere progettati per una gamma di temperatura che va da -40°C a +90°C. La temperatura massima specificata per il conduttore è di +120°C. 4.2 Prova di pressione ad alta temperatura L’obiettivo di questa prova è controllare la stabilità meccanica dell’isolamento e del rivestimento del cavo sottoposto ad elevato carico termico e meccanico. La prova viene effettuata su un cavo intero secondo il metodo di prova descritto nella norma IEC 60811-3-1. La temperatura di prova è di +140°C e il carico si applica per quattro ore. 4.3 Prova di piegatura a freddo e prova di resistenza all’urto a bassa temperatura Le centrali solari devono essere in grado di funzionare in condizioni di temperatura estreme.

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EuroWire – Novembre 2011