Il presente elaborato, preparato nell’ambito della Ricerca di Sistema – Progetto ENERIN, completa la serie di rapporti tesi a fornire agli operatori interessati elementi tecnici utili per una corretta installazione e gestione degli impianti fotovoltaici. Questo rapporto si propone in particolare di approfondire tre differenti aspetti afferenti la sicurezza elettrica nel fotovoltaico: la sicurezza elettrica in bassa tensione, la sicurezza nei confronti di sovratensioni e scariche atmosferiche e la sicurezza dei locali batterie. Infatti, gli impianti fotovoltaici, al pari di qualsiasi altro impianto elettrico in bassa tensione, devono essere realizzati secondo criteri atti a garantire la sicurezza e l’incolumità delle persone, sia che queste siano a conoscenza dell’esistenza e delle finalità dell’impianto oppure no. Pertanto la sicurezza, in particolare quella relativa alle possibilità di shock elettrico, ma non solo quella, deve essere garantita in tutti i luoghi nei quali è consentito l’accesso alle persone. Inoltre, anche il personale che dovesse operare in prossimità o a diretto contatto dell’impianto fotovoltaico deve anch’esso potere lavorare in tutta sicurezza, ossia la presenza dell’impianto stesso non deve essere in grado di introdurre situazioni di pericolo. In alternativa, il personale addetto, una volta informato dei potenziali pericoli, deve essere messo in grado di predisporre per tempo le misure necessarie a scongiurare possibili incidenti. A questo proposito, è bene osservare che non necessariamente il personale chiamato ad operare in prossimità o a diretto contatto dell’impianto fotovoltaico deve necessariamente svolgere attività attinenti all’impianto stesso; infatti, nel corso della vita utile dell’impianto è molto probabile che nelle sue vicinanze vi possa essere un avvicendamento di carpentieri, muratori, antennisti o persone differenti che non sono tenute a conoscerne il funzionamento o addirittura possono ignorarne l’esistenza. 1.1 Sicurezza elettrica in bassa tensione Una corrente elettrica che attraversa il corpo umano può produrre effetti pericolosi consistenti generalmente in alterazioni delle varie funzioni vitali, principalmente in lesioni al sistema nervoso, ai vasi sanguigni, agli apparati visivo e uditivo e all’epidermide. Tra questi effetti, quelli che risultano essere particolarmente pericolosi e sono: tetanizzazione, arresto della respirazione, fibrillazione ventricolare e ustioni. I limiti convenzionali di pericolosità della corrente elettrica, sia alternata che continua, in funzione del tempo durante il quale questa fluisce attraverso il corpo umano, sono stati riassunti dalle norme IEC in opportuni grafici tempo-corrente che riportano le zone di pericolosità convenzionali. Sulla base della zona in cui si colloca lo shock elettrico e considerando altri fattori quali il percorso della corrente all’interno del corpo umano e la superficie esposta, è allora possibile prevedere gli effetti dello shock elettrico. Se si considerano gli impianti fotovoltaici realizzati su edifici, la tipologia ricade quasi sempre su impianti del tipo grid-connected, per i quali il generatore fotovoltaico costituisce sicuramente la parte più estesa e caratterizzata da aspetti impiantistici peculiari. A seconda delle scelte operate in fase di progetto dell’impianto fotovoltaico, è possibile individuare alcune tipologie tipiche relative sia alla configurazione elettrica adottata che al layout realizzativo, le quali permettono di identificare differenti livelli di rischio associati alla pericolosità di shock elettrici. I criteri di differenziazione per le tipologie di impianto in oggetto risultano essere i seguenti: − ubicazione del generatore fotovoltaico − ubicazione degli inverter − classe di isolamento dei moduli fotovoltaici − isolamento tra ingresso e uscita degli inverter

− esecuzione dei collegamenti Risulta inoltre utile trattare il caso di impianti fotovoltaici realizzati su strutture soggette alla norma CEI 64-8/7 che tratta la sicurezza elettrica per ambienti ed applicazioni particolari. A tale fine, sono di un certo interesse le prescrizioni specifiche relative agli ambienti a maggior rischio in caso d’incendio e agli impianti realizzati nei luoghi di pubblico spettacolo e di intrattenimento. 1.2 Sicurezza nei confronti di sovratensioni e di scariche atmosferiche Le sovratensioni sono fenomeni che portano una tensione elettrica a superare il valore di picco della massima tensione in regime permanente presente in un impianto nelle condizioni ordinarie di funzionamento. Le sovratensioni di origine interna si manifestano praticamente in tutti gli impianti elettrici, perché in occasione di ogni manovra o all’instaurarsi di una condizione di guasto, si verifica l’alterazione dell’equilibrio del sistema. Ogni alterazione improvvisa dell’equilibrio del sistema crea dei fenomeni transitori che si traducono quasi sempre in oscillazioni di tensione ad alta frequenza, quest’ultima funzione della frequenza di risonanza del sistema; tali fenomeni tendono a persistere fino a che il sistema non si stabilizza nella nuova condizione di equilibrio. Le sovratensioni di origine esterna sono dovute alle scariche atmosferiche, ossia ai fulmini, che possono verificarsi in presenza di nubi temporalesche elettricamente cariche. Quando il fulmine colpisce direttamente una struttura o una linea elettrica o di segnale si parla di fulminazione diretta; viceversa, quando il fulmine cade nelle vicinanze della struttura o della linea interessata, si parla di fulminazione indiretta. La corrente di fulmine provoca sovratensioni sui circuiti e sulle apparecchiature mediante tre differenti tipi di accoppiamento: resistivo, induttivo e capacitivo. Le sovratensioni per accoppiamento resistivo sono dovute essenzialmente alla fulminazione diretta di un edificio o di una linea e più specificatamente al passaggio della corrente di fulmine attraverso l’impedenza del dispersore o delle guaine metalliche dei cavi collegate al dispersore, oppure al passaggio della corrente di fulmine nella linea stessa. L’accoppiamento induttivo si verifica in corrispondenza della fulminazione diretta o indiretta dell’edificio. Le sovratensioni sono indotte dal campo magnetico generato dalla corrente che fluisce nel canale di fulmine e negli elementi metallici della struttura colpita, nei confronti delle spire formate dai circuiti elettrici presenti nella struttura stessa e delle spire formate dai conduttori delle linee elettriche (di potenza e di segnale) assieme al terreno. Nell’accoppiamento capacitivo, le sovratensioni nei circuiti elettrici sono in questo caso dovute al campo elettrico generato dalle cariche associate alla corrente di fulmine, per l’accoppiamento capacitivo fra questi e gli elementi che portano la corrente di fulmine. L’accoppiamento capacitivo è generalmente trascurato nei calcoli perché non è in grado di produrre fenomeni pericolosi. La protezione contro le sovratensioni per gli impianti fotovoltaici ricopre i seguenti aspetti: − coordinamento degli isolamenti; − dispositivi di protezione contro le sovratensioni (SPD); − pericolo di fulminazione diretta dell’impianto fotovoltaico; − misure di protezione contro le sovratensioni di origine resistiva e induttiva. 1.3 Sicurezza dei locali batterie Negli ultimi anni, la diffusione degli impianti fotovoltaici connessi alla rete elettrica ha fatto si che alle realizzazioni di tipo tradizionale se ne affiancassero altre in cui non è più presente l’accumulo

energetico; questo fenomeno si è accentuato a tal punto che, attualmente, la maggior parte degli inserimenti fotovoltaici nell’edilizia appartiene ormai a quest’ultima categoria. Rimane tuttavia una certa quantità di impianti realizzati su edifici che comunque necessitano dell’accumulo energetico in batterie al piombo-acido, come ad esempio accade per i rifugi di montagna. Inoltre, anche gli impianti connessi a rete possono disporre di un proprio sistema di accumulo per far fronte a temporanei disservizi; quest’ultima caratteristica può rivelarsi utile in modo particolare quando per svariati motivi la rete dovesse dimostrarsi poco affidabile. Durante la carica normale, la carica in tampone e, ancor più, in caso di sovraccarica, tutte le batterie emettono gas; questi ultimi, quando non sono sottoposti a processo di ricombinazione, come avviene negli accumulatori ermetici, vengono rilasciati nell’atmosfera. Essendo frutto dell’elettrolisi dell’acqua, i gas prodotti sono idrogeno e ossigeno e in queste circostanze si può formare una miscela esplosiva se la concentrazione di idrogeno nell’aria supera la soglia del 4% in volume. Per i locali batterie è quindi necessario adottare alcune precauzioni contro il rischio da esplosione: − adeguata ventilazione dei locali (naturale o forzata); − interruzione della carica in condizioni di guasto; − adozione di precauzioni contro l’insorgenza di scariche elettrostatiche; − utilizzo di dispositivi elettrici in costruzione antideflagrante, se presenti. Un’altra fonte di rischio per il locali batterie è costituita dall’elettrolito presente negli elementi al piombo-acido, per il quale occorre adottare opportune precauzioni.