La connessione degli impianti fotovoltaici alla rete elettrica nazionale è un processo regolato da precise normative tecniche. Tra queste, la Norma CEI 0-21 rappresenta il principale riferimento in Italia, stabilendo i requisiti fondamentali per la connessione alla rete elettrica in bassa tensione (BT) degli utenti attivi e passivi. Questa normativa è cruciale per garantire la stabilità e la sicurezza della rete, nonché il corretto funzionamento e l'interoperabilità degli impianti di produzione di energia, specialmente in un contesto di rapida crescita delle fonti rinnovabili.
La Norma CEI 0-21: Scopo e Contenuti
La CEI 0-21 è una regola tecnica che definisce le procedure e i requisiti tecnici per l'allacciamento di impianti di produzione alla rete di distribuzione. Il suo obiettivo principale è prevenire problemi di instabilità della rete esterna e gestire in modo efficiente l'immissione di energia. La normativa è soggetta a continui aggiornamenti, come testimoniato anche dalla delibera 84/2012 dell’AEEG, che ha fornito ulteriori chiarimenti in un periodo caratterizzato da grandi cambiamenti nel settore energetico. È importante notare che per tutte le soglie previste dalla norma, è permesso un errore del 5%, in particolare per le soglie di tensione (pag. 79).
Requisiti di Connessione degli Inverter
La norma CEI 0-21 impone requisiti specifici che variano in base alla tipologia e alla potenza dell'impianto fotovoltaico:
- Squilibri tra le fasi: L’impianto di produzione non deve generare squilibri tra le fasi maggiori di 6 kW. Ciò consente agli utenti attivi con potenza ≤ 6 kW di essere connessi alla rete BT di distribuzione in monofase.
- Impianti Trifase: Generalmente, gli impianti di produzione collegati alla rete mediante un sistema elettrico trifase sono realizzati con inverter trifase. Tuttavia, è possibile anche utilizzare generatori monofase, a condizione che la potenza dei singoli inverter monofase sia ripartita in maniera equilibrata sulle singole fasi e che lo squilibrio tra le fasi non superi i 6 kW.
- Impianti fino a 11,08 kW: Per impianti di potenza nominale ≤ 11,08 kW, a partire dalla CEI 0-21 Sesta edizione V2, si applica il regolamento di esercizio semplificato previsto dall’allegato Gbis della stessa norma. Questo implica adempimenti ridotti in termini di documentazione tecnica e certificazioni. Il valore di 11,08 kW è calcolato come √3 * Vn * Isoglia, che corrisponde a √3 * 400 * 16 = 11,08 kW, dove Isoglia è la corrente di fase massima di 16 A (rif. EN 50438).
- Impianti oltre 11,08 kW: Per impianti con potenza nominale > 11,08 kW, oltre alla connessione alla rete mediante un sistema elettrico trifase, la CEI 0-21 prevede requisiti aggiuntivi per i componenti impiantistici di interconnessione (es. Sistema Protezione di Interfaccia (SPI), Dispositivo di Interfaccia (DDI), ecc.) e per le caratteristiche degli inverter.
- Impianti tra 11,08 kW e 20 kW: Per questa fascia di potenza, la norma CEI 0-21 si applica in modo completo, richiedendo la presentazione di tutta la documentazione tecnica e le certificazioni previste.
- Impianti oltre 20 kW: La CEI 0-21 introduce ulteriori requisiti impiantistici. Inoltre, l'allegato E della CEI 0-21, in attuazione dell'Articolo 17.2 del Regolamento UE 2016/631, stabilisce che i generatori statici (come i fotovoltaici) con potenza > 11,08 kW debbano essere in grado di accettare segnali di regolazione da remoto dal distributore di rete per contribuire al controllo della tensione di rete.
Funzioni principali - Sistema di Protezione di Interfaccia PMVF 52 | LOVATO Electric
Il Sistema di Protezione di Interfaccia (SPI) e il Dispositivo di Interfaccia (DDI)
Il Sistema di Protezione di Interfaccia (SPI), spesso chiamato semplicemente interfaccia di rete, è un dispositivo di protezione essenziale per la rete elettrica che interviene in caso di anomalie. Il suo compito è inibire l’immissione della corrente elettrica dall’impianto fotovoltaico nella rete se viene a mancare la tensione sulla rete nazionale o se i parametri superano i valori standard. Il relè con sigla 59, ad esempio, è quello che interviene per una massima tensione. Le soglie di intervento, come la Soglia S2 per massima tensione oltre il 115% e la Soglia S1 (più restrittiva, 110%, misurata come media mobile secondo le CEI EN 61000-4-30), sono tarate in base alle prescrizioni della Norma CEI 0-21.
Problemi Comuni: Gestione di Tensione e Frequenza della Rete
Gestione della Sovratensione e Distacchi dell'Inverter
Molti utenti riscontrano problemi di sovratensione, in particolare nei periodi di alta produzione degli impianti fotovoltaici. La tensione domestica può raggiungere valori elevati (es. 250V o 256V), portando al distacco dell'inverter con messaggi come "Vac media alta" o "grid fail W003". Anche se la scheda tecnica di un inverter può indicare una taratura per soglie fino a 264V, i distacchi si verificano frequentemente quando si superano i 253V, che è il valore di riferimento per la media mobile su 10 minuti previsto dalla normativa.
Questo problema è spesso ricondotto all'instabilità della rete esterna, poiché gli inverter, per loro natura, non sono progettati per sostenere o variare autonomamente la tensione di rete. Il distributore (come l'Enel) a volte si tutela dietro la tolleranza del ±10% sulla tensione nominale (230V/400V, come stabilito dalla norma CEI 8-6) e non interviene per valori inferiori a 253V. Tuttavia, è importante sottolineare che un distributore non può ignorare un reclamo che lamenta un'alta tensione causata dall’inverter, soprattutto se ciò impedisce la produzione/immissione di energia e il percepimento degli incentivi, con conseguenti danni ad apparecchi utilizzatori (schede, lampade, ecc.).
Possibili Accorgimenti e Loro Limiti:
- Adeguamento della sezione dei cavi: La sostituzione dei cavi di collegamento dall’inverter al contatore (es. da 6mm² a 10mm²) può portare a un piccolo miglioramento, ma il problema potrebbe persistere se la causa principale è una "strozzatura" o una debolezza strutturale nella rete del distributore.
- Modifica delle soglie dell'inverter: Sebbene si possa suggerire di alzare la soglia Vac di qualche Volt, una tale modifica, seppur comunicata al distributore, solleva questioni di responsabilità in caso di danni ad apparecchiature, poiché le soglie non sono liberamente modificabili in base alla CEI 0-21.
- Intervento del distributore: In caso di anomalie di tensioni elevate, il distributore ha l'obbligo di intervenire per potenziare la linea o modificare la tensione in uscita dalla cabina. Se la rete è debole, spetta al distributore adeguarla, anche attraverso la costruzione di nuove cabine di trasformazione, qualora fosse l'unica soluzione per garantire una tensione accettabile.
Regolazione di Frequenza e Potenza Attiva/Reattiva
L'allegato A.70 Terna, nel paragrafo 7.1.1 punto c, stabilisce che la potenza immessa in rete dall’inverter deve essere ridotta in funzione dello scarto positivo rispetto ai 50Hz, quando la frequenza varia tra 50,3Hz e 51,5Hz. La norma CEI 0-21 prevede la regolazione sia della potenza reattiva che di quella attiva all'uscita dell'inverter. In particolare, dopo i 50,3 Hz, la potenza attiva erogata deve diminuire dal valore Pimax (prima del transitorio di frequenza) a un valore ridotto secondo lo statismo 's'. Un grafico indicativo mostra un decremento della potenza del 20% per un incremento della frequenza di soli 0,5 Hz rispetto ai 50Hz.
La definizione di statismo S (pagina 129 della CEI 0-21) e la relativa figura 40 suggeriscono che l’inverter, nei transitori di frequenza tra 47,5 - 51,5 Hz, possa arrivare a una potenza zero (corrispondente a una variazione di potenza del 100% rispetto a quella istantanea). Le informazioni precise sull’esclusione dello statismo sono complesse da reperire, ma è noto che tale parametro deve essere regolabile tra il 2% e il 5%.
Recentemente, il distributore può richiedere ai produttori/progettisti di configurare gli SPI o gli inverter caso per caso, in base alle caratteristiche specifiche della rete locale. Questo può comportare l'impostazione di soglie permissive o, al contrario, restrittive, e in alcuni casi l'esclusione dello statismo f/P se tecnicamente possibile. Questa tendenza evidenzia una crescente necessità di gestione attiva della rete per integrare al meglio le fonti rinnovabili.
Considerazioni Aggiuntive su Conformità e Certificazioni
Per quanto riguarda i moduli fotovoltaici, gli impianti con lavori conclusi entro un certo periodo (es. fine giugno) e già installati, non necessitano di nuovi certificati specifici (come quelli denominati "14/18"), a condizione che il produttore si impegni a rilasciare le dichiarazioni necessarie una volta ottenute le certificazioni ufficiali.
Un aspetto tecnico importante riguarda alcuni impianti che utilizzano moduli specifici (es. amorfi e/o laminati) i quali, se privi di trasformatore di isolamento, possono incorrere in problemi di intervento intempestivo delle protezioni di tensione di determinati tipi di inverter, sottolineando l'importanza di una corretta progettazione e scelta dei componenti.