Impianto fotovoltaico in laboratorio: sovratensione DC all'alba
Nel laboratorio di energia dell'istituto è installato un impianto fotovoltaico da 8,19 kWp: 18 moduli da 455 Wp, Voc 41,5 V, Isc 13,9 A, coefficiente di temperatura della Voc −0,27%/°C. L'inverter ha due MPPT, tensione DC massima 800 V, intervallo MPPT 200–800 V, corrente massima per MPPT 16 A. Attualmente i 18 moduli sono in serie su un solo MPPT. All'inizio di una mattina di gennaio, con temperatura dei moduli −5 °C, l'inverter va in blocco per sovratensione DC e si riarma solo dopo le 10. Il tecnico propone di sostituire l'inverter con un modello da 1.000 V oppure di ricablare le stringhe. Il budget è di 1.200 euro; la sostituzione costa 2.300 euro, il ricablaggio 350 euro più 4 ore di manodopera. La produzione persa è stimata in 9 kWh al giorno nei mesi freddi. Il referente chiede una relazione tecnica con calcoli e una raccomandazione.
1. Calcola la Voc di stringa a −5 °C e spiega se il blocco è coerente con i dati. Indica perché la soluzione «sostituire l'inverter» non è l'unica e confrontala con il ricablaggio in due stringhe da 9 moduli.
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Voc a −5 °C: ΔT = −5 − 25 = −30 °C; variazione = −0,27% × (−30) = +8,1%; Voc modulo = 41,5 × 1,081 = 44,86 V; Voc stringa = 18 × 44,86 = 807,5 V. Il limite inverter è 800 V: il blocco all'alba è coerente, perché a freddo la Voc sale e supera la soglia. Sostituire l'inverter risolve, ma costa 2.300 euro; il ricablaggio costa 350 euro più manodopera. Anche stimando 50 €/h per 4 ore, si arriva a 550 euro. Il ricablaggio in due stringhe da 9 moduli su MPPT separati dà Voc a freddo = 9 × 44,86 = 403,7 V per stringa, Isc 13,9 A < 16 A per MPPT e potenza circa 4,1 kW per MPPT: rientra nei limiti e sfrutta i due MPPT. La sostituzione ha senso solo se si prevede di ampliare l'impianto; con il budget attuale e 9 kWh/giorno di perdita, il ricablaggio è la raccomandazione.
2. Prima di autorizzare il ricablaggio, elenca tre verifiche di sicurezza e una condizione contrattuale da porre all'installatore.
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Verifiche: 1) corrente: Isc 13,9 A < 16 A per MPPT e nessun parallelo di stringhe sullo stesso MPPT, quindi non servono fusibili di stringa ma va verificato l'interruttore DC; 2) tensioni di isolamento e sezionatore DC almeno 800 V, con controllo di polarità; 3) serraggio connettori, caduta di tensione e tenuta delle canaline. Condizione contrattuale: rapporto di prova con misura di Voc/Isc a impianto freddo, garanzia sulla configurazione e penale se la produzione non riparte entro 5 giorni. Va inoltre aggiornato lo schema unifilare e la documentazione di impianto.