EuroWire Sept 2015

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Articolo tecnico
Settembre 2015 96
sulla resistenza ai raggi UV. La gestione
adeguata dei parametri della macchina
rappresenta il fattore chiave critico per
ottenere i migliori risultati.
Il nerofumo è presente nella norma
EN50290 (“Cavi di comunicazione. Regole
generali di progettazione e costruzione”)
come requisito obbligatorio per cavi di
comunicazione che vengono utilizzati
all’esterno.
3.2 Punti fondamentali dei nuovi
requisiti nel 2007
Il punto fondamentale della nuova
versione della norma Pfg1169/2007.8 è
la prova di resistenza allo shock termico
secondo la norma IEC60216 “Materiali
isolanti elettrici – Proprietà di resistenza
alla sollecitazione termica” (120°C/20.000
ore). Nell’applicazione di questa norma,
si suppone che esista una relazione
quasi lineare fra il logaritmo del tempo,
richiesto per causare un determinato
cambio di proprietà (meno del 50 per
cento di allungamento a rottura) e il valore
reciproco della temperatura assoluta
corrispondente. Questa prova deve
essere realizzata almeno a tre diverse
temperature. La temperatura più elevata
deve essere selezionata per arrivare a un
punto finale non inferiore a 100 ore e la
temperatura più bassa per dare il risultato
previsto non prima di 5.000 ore.
Si deve tracciare una linea retta
per collegare i vari punti registrati.
Prolungando la linea fino a che intersechi
le 20.000 ore sull’asse delle ordinate
(logaritmo del tempo), è possibile
determinare il valore nominale della
temperatura sull’asse delle ascisse
(temperatura assoluta reciproca).
Altri punti essenziali sono:
• I materiali utilizzati devono essere privi
di alogeni
• I conduttori utilizzati devono essere
conformi alla norma IEC 60228 classe 5
• I cavi e i fili devono essere conformi
alla norma IEC60332-1-2 (prova della
fiamma verticale)
Il risultato di questo lavoro è stato
pubblicato dall’organismo di
normalizzazione VDE come:
• VDE-AR-E 2283-4 “Requisiti per cavi di
sistemi fotovoltaici”
E da TÜV come:
• TÜV 2Pfg1169/2007.8 “Requisiti per
cavi da utilizzare in sistemi fotovoltaici”
3.3 Specifiche per fili fotovoltaici di UL
Nel 2005 UL pubblicò la prima edizione
della norma 4703. UL creò il primo tipo di
cavo fotovoltaico “PV”. Questa norma si
basava sulla norma UL854 (Cavi di ingresso
di servizio). Tuttavia nel 2005, la norma
NEC2005 (Articolo 690) richiedeva cavi del
tipo USE, USE-2, UF e SE.
Solo nel 2008, il tipo PV fu menzionato per
la prima volta nella norma NEC2008. I fili
richiesti in questa edizione erano del tipo
USE-2 o PV. Va citata l’accettazione delle
dimensioni metriche dei conduttori nella
norma UL4703.
Nel 2010, UL pubblicò la quarta edizione
della norma UL4703, che costituisce la
versione applicabile fino ad oggi. In questa
edizione si trova la norma di riferimento
UL 44 “Fili e cavi isolati con materiale
termoindurente”.
3.3.1 Differenze rispetto alla norma TÜV
1169/2007.8
Le differenze significative fra le norme UL e
TÜV sono le seguenti:
• I composti alogenati sono consentiti
nella norma UL4703
• La prova di infiammabilità
UL1581-1060 è più esigente rispetto
alla norma IEC60332-1
• Non vi è alcuna differenza fra CC e CA
nella norma UL4703
• Sono consentiti 1.000V (o 2.000V),
valori più orientati verso il futuro
• I fili di alluminio sono consentiti nella
norma UL4703
• Non vi è alcuna distinzione fra U0/U
nella norma UL4703
4 Nuova sfida per
l’industria del cavo
4.1 Cavi approvati da TÜV e UL
2006-2013
Nel 2006 i fabbricanti di moduli iniziarono
a pensare globalmente. Il nuovo requisito
di commercializzazione era rappresentato
dalla fabbricazione di un tipo di modulo
fotovoltaico con tutte le necessarie
approvazioni per venderlo in tutti i
mercati.
La sfida consisteva nel creare un cavo
che potesse combinare le opposte
specifiche di UL PV / USE-2) e TÜV 1169.
In particolare, era necessario superare le
seguenti discrepanze:
• I composti privi di alogeni sono
altamente caricati di minerali ritardanti
di fiamma. Le proprietà fisiche richieste
da UL costituiscono una sfida per
questo tipo di composti
• Superare la prova di infiammabilità
richiesta da UL è facile per i composti
alogenati, ma è difficile per i composti
privi di alogeni
▲ ▲ Figura 2: Definizione di U0/U
MASSA
La vita utile standard dei moduli
fotovoltaici dell’industria fotovoltaica
è di 25 anni, corrispondenti approssi-
mativamente a 150.000 ore. La
temperatura ambiente presunta è di
90°C; pertanto il valore nominale minimo
della temperatura dovrebbe essere di
90°C/150.000 ore. Normalizzato secondo il
tempo standard industriale di 20.000 ore, il
nuovo valore nominale della temperatura
dovrebbe essere di 120°C/20.000 ore.
3.1.2 Foto-ossidazione
La luce del sole contiene una gran
quantità di radiazioni ultraviolette.
Queste radiazioni assorbite da un
materiale polimerico ne provocano il
deterioramento. L’energia può essere
sufficiente per causare la rottura del
polimero instabile e, dopo un certo
periodo di tempo, modificarne i
componenti.
I materiali polimerici che si devono esporre
alle radiazioni ultraviolette per periodi
prolungati, dovrebbero essere realizzati
con composti polimerici adeguatamente
stabilizzati per tali condizioni ambientali.
I polimeri poliolefinici di base sono
caratterizzati da una durata limitata
all’esterno. Tuttavia, la maggior parte
dei cavi solari realizzati con materiali
poliolefinici colorati (non neri), fabbricati
attualmente contengono un pacchetto
di stabilizzazione ultravioletta che risulta
soddisfacente per un periodo di tempo
limitato di 5-10 anni. Per una vita operativa
prolungata all’esterno, le poliolefine
dovrebbero essere formulate con un
minimo di 2,5 per cento di nerofumo
finemente disperso.
L’introduzione del nerofumo nelle
poliolefine aumenta considerevolmente la
resistenza ai raggi ultravioletti. Il nerofumo
funge da elemento di assorbimento dei
raggi ultravioletti e protegge la poliolefina
dai danni causati dalle radiazioni
ultraviolette.
Ad oggi non è nota alcuna correlazione
fisica o chimica applicabile per estrapolare
una prova di resistenza agli agenti
atmosferici accelerata fino alla vita utile
dei cavi. La durata delle prove realizzate
secondo le norme (UL e TÜV) è di 720 ore,
e i risultati non possono essere estrapolati
sulla base di una formula matematica.
Queste prove forniscono solamente dei
risultati comparabili, ma nessun dato reale
circa la durata effettiva.
Come dimostrato in 40 anni di esperienza
all’esterno con cavi di comunicazione
rivestiti di polietilene, l’aggiunta del
2,5 per cento di nerofumo finemente
disperso consente una protezione dai
raggi ultravioletti per oltre 25 anni. La
dispersione del nerofumo costituisce
parte integrante del processo di estrusione
della guaina, che ha un impatto elevato