EuroWire Sept 2015

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Articolo tecnico
Settembre 2015 95
Standardizzazione dei
fili e dei cavi fotovoltaici
2001-2014
A cura di Faruk Yeginsoy, Leoni Struder AG
Riassunto
Il presente articolo illustra l’evoluzione
dal primo documento 2Pfg1169/2001 al
documento 2Pfg1990/2012 redatto dalla
società di certificazione tedesca TÜV
Rheinland e l’influenza di quest’ultimo
sulle norme nazionali negli Stati Uniti,
nel Giappone e nell’Europa nonché lo
sviluppo delle norme Cenelec EN50618 e
IEC62930.
Inoltre, l’articolo darà un’idea sulla
progettazione, le combinazioni dei
materiali e i processi di produzione
necessari per soddisfare le norme
sopra citate. In particolare, la sfida
consisteva nel rispettare le varie norme
contemporaneamente, come ad esempio
la combinazione delle norme UL e TÜV.
Verrà anche analizzato un ulteriore
aspetto che consentirà di comprendere
meglio le procedure specifiche di prova
delle caratteristiche essenziali dei
composti che influenzano la lunga vita
operativa prevista per i cavi fotovoltaici.
1 Introduzione
L’interesse mondiale per l’energia
rinnovabile che ebbe inizio alla fine dello
scorso secolo, incoraggiò l’industria
fotovoltaica a crescere notevolmente
e tale crescita a livello globale fu
inarrestabile. In quell’epoca la costruzione
dei sistemi fotovoltaici rappresentava un
investimento costoso e a lungo termine;
gli investitori non sapevano come
valutare la qualità dei moduli e i clienti
richiedevano la durata prevista per i
moduli fotovoltaici e i sistemi fotovoltaici.
C’era una forte necessità di avere
una valutazione da parte di terzi che
garantisse la sicurezza e la qualità dei
sistemi.
In quel momento TÜV Rheinland iniziò la
revisione della sicurezza e della qualità
dei moduli fotovoltaici secondo i propri
requisiti. In breve tempo apparve chiaro
che la qualità e la sicurezza dei moduli
dipendevano dai componenti, ma vi era
una carenza di norme per componenti che
considerasse i requisiti dell’applicazione
fotovoltaica. Ciò segnò l’origine della
standardizzazione dei fili fotovoltaici.
2 Le origini
Nel 2001, TÜV Rheinland in Germania
inizio à collaudare i moduli fotovoltaici e
notò la presenza di molti problemi dovuti
ai cavi.
Dal momento che non esistevano prove
standardizzate specifiche per questi
cavi, TÜV Rheinland creò la propria
norma. Fu questa l’origine della norma
2Pfg1169:2004.
Questa prima norma si basava sulla
IEC60245-4:1994 (Cavi isolati con gomma –
tensioni nominali fino a 450/750V - Parte 4:
Cavi flessibili).
A quell’epoca il cavo più utilizzato era
l’H07RN-F (Gomma 60ºC–90ºC).
In questa prima fase delle installazioni
fotovoltaiche, nessuno si rese conto che
i requisiti dei cavi fotovoltaici dovevano
essere molto più elevati.
2.1 Primi guasti del cablaggio dopo
pochi anni
3 Nuovi requisiti
Dopo numerosi guasti nel cablaggio, gli
esperti dei sistemi fotovoltaici riconobbero
che i requisiti della prima norma Pfg
1169/2004 erano stati troppo bassi.
Nel 2006, un nuovo gruppo di esperti
(Gruppo di lavoro del Comitato Nazionale
Tedesco 411.2.3) iniziò a lavorare su una
nuova versione dei “Requisiti per i cavi
fotovoltaici”. Nella prima parte del lavoro,
il gruppo comprendeva esperti di moduli
ed esperti di cavi. L’obiettivo consisteva
nel determinare il periodo di utilizzo dei
fili fotovoltaici. I punti principali che furono
analizzati dal gruppo di lavoro erano i
seguenti:
• Come si può prevedere la durata di un
cavo?
• Quanti anni deve durare un cavo?
• Come si può stabilire l’invecchiamento
di un cavo?
• Com’è possibile testare il processo di
invecchiamento?
3.1 L’invecchiamento del materiale è il
nuovo obiettivo di studio
3.1.1 Termo-ossidazione delle poliolefine
Una delle leggi chimiche elementari è la
legge di Arrhenius. Questa legge descrive
la correlazione fra la temperatura e la
velocità del processo. L’invecchiamento
termico del polimero non è altro che
un processo chimico e tutti i processi
chimici dipendono dalla temperatura del
processo.
Un aumento della temperatura di 10°C
raddoppia la velocità del processo.
Questo funziona anche all’inverso. La
diminuzione della temperatura rallenta
il processo di invecchiamento della metà
(fattore di 0,5). Il valore nominale della
temperatura specificato di un cavo si
dovrebbe determinare in combinazione
con un periodo di tempo specifico. Senza
un’indicazione temporale, la temperatura
nominale è inutile. Il valore nominale
standard della temperatura per l’industria
dei cavi europea è xxx°C a 20.000 ore.
▼ ▼ Figura 1: Guasti di cablaggio causati dall’ozono e
dalle temperature elevate