Guidando lungo l'autostrada “A1” da Milano a Napoli, vicino all'uscita di Parma, chiunque può scorgere l’impianto fotovoltaico costruito sul tetto di un
padiglione della fiera di Parma. Si tratta dell’impianto fotovoltaico da 1,7 MWp che Conergy Italia ha realizzato per conto del committente “
Fiere di Parma Spa”. Conergy ha seguito tutte le fasi di realizzazione del sistema, dalla progettazione all’installazione fino al collaudo e connessione alla rete elettrica. La Fiera di Parma è una zona espositiva di 300.000 metri quadri dove hanno luogo eventi affermati, quale la nota fiera “Cibus” che da tempo promuove il settore italiano dell'alimentazione in tutto il mondo e ha fatto conoscere la “vocazione gastronomica” e le innumerevoli specialità alimentari del territorio di Parma.
Realizzazione
L’impianto fotovoltaico, con una potenza totale di picco di 1.736 kW, è stato inserito in un più ampio piano di rinnovamento della Fiera che porterà all'espansione ed al rinnovamento della superficie espositiva, nonché alla revisione e all’incremento dei servizi offerti agli espositori e ai visitatori. Con questo progetto, Fiere di Parma ha anche voluto dare un connotato “verde” al suo polo fieristico e dimostrare l'importanza che attribuisce ai temi dell’energia, dell'ambiente e della sostenibilità.
L’impianto è stato progettato per essere completamente integrato sul tetto del padiglione, in modo da consentire alla committenza di beneficiare delle vantaggiose tariffe incentivanti previste dal Conto Energia per impianti integrati architettonicamente, quelli cioè in cui i moduli fotovoltaici sostituiscono i materiali di rivestimento del tetto.
Il sistema è stato installato dopo la rimozione completa della pre-esistente copertura in amianto, che è stata sostituita con una struttura in alluminio per il fissaggio dei moduli. La struttura è stata appositamente progettata per questa realizzazione grazie alla collaborazione fra Conergy e la ditta Alubel, una società con consolidata esperienza nello sviluppo e nella costruzione di soluzioni architettoniche speciali per le coperture. La struttura di supporto dei moduli è costituita da longheroni di alluminio fissati su stafffe appositamente sagomate per essere ancorate alla lamiera grecata di copertura. Le staffe di supporto sono state avvitate ai travetti di legno presenti nel sandwich di copertura. I longheroni sono provvisti di un particolare binario che permette l’utilizzo di appositi morsetti di fissaggio, consentendo un'installazione semplice e rapida dei moduli fotovoltaici.
La struttura, realizzata interamente in alluminio ed acciaio inossidabile, garantisce resistenza alla corrosione e massima durata. L'integrazione dell’impianto testimonia come il fotovoltaico, anche di grandi dimensioni, possa rappresentare un'efficace soluzione energetica sia da un punto di vista ambientale che architettonico.
Quello di Fiera di Parma è uno dei più grandi impianti totalmente integrati in Italia e si colloca nell’esiguo gruppo di impianti sopra 1 MW installati finora in Italia. Secondo il Gse, dall’introduzione del Conto Energia nel 2006 fino al 31 dicembre 2009 sono stati allacciati solo 40 sistemi di potenza superiore a 1 MW su un totale di quasi 70.000. Questi grandi impianti rappresentano 107 MW sui 1000 cumulativamente installati in Italia a fine 2009.
La progettazione è stata condotta in tempi record e ha richiesto un’attenzione particolare nella distribuzione dei moduli al fine di ricavare la massima potenza sulla superficie disponibile di circa 21.000 metri quadri e nello studio del sistema di montaggio: la lamiera di alluminio di base è stata studiata appositamente in modo da garantire un idoneo accoppiamento tra la superficie di copertura e la struttura. Per creare una superficie continua con i moduli fotovoltaici gli ingegneri Conergy hanno inoltre posto molta cura nel calcolo di dilatazione dei profili e della tolleranza ammissibile per evitare la rottura dei moduli.
I lavori di installazione sono iniziati in settembre e si sono conclusi in tempo per allacciare l’impianto entro la fine del 2009, consentendo a Fiere di Parma di aggiudicarsi le tariffe incentivanti 2009, più elevate di quelle 2010. L’installazione è stata realizzata in collaborazione con il consorzio Cei Art, che sta ha rispettato rigorosamente il calendario di lavoro molto ristretto fissato da Fiere di Parma. I lavori sono stati filmati giorno per giorno tramite una webcam e possono essere visualizzati all’indirizzo web http://webcam.pc.it/webcam/cantierepr.jpg.
Tecnologia e soluzioni utilizzate
L’impianto fotovoltaico è costituito da 23.148 moduli a film sottile in telloruro di cadmio (CdTe) da 75 watt che coprono un’area di quasi 17.000 m2. Questa tipologia di moduli è stata selezionata per ottenere le migliori prestazioni sulla base delle caratteristiche del sito d’installazione e dell’obiettivo della totale integrazione. L’inclinazione e l'orientamento del tetto del padiglione non erano ideali per l'uso dei moduli fotovoltaici cristallini. I moduli a film sottile, che offrono prestazioni migliori con luce diffusa rispetto a quelli cristallini, si sono rivelati più adatti all’'inclinazione di 7° della copertura e all'orientamento verso est ed ovest delle differenti falde del tetto. Durante la progettazione si è inoltre tenuto in considerazione il minore de-rating termico dei moduli a film sottile. Ciò significa che, a temperature elevate, questi moduli hanno un tasso di perdita di efficienza inferiore rispetto ai moduli in silicio cristallino (sopra i 25°C il fattore di de-rating è -0,25% contro -0,45% dei moduli policristallini). Inoltre i moduli a film sottile risultano esteticamente più gradevoli grazie al loro design senza cornice ed al colore di superficie uniforme.
I moduli, connessi in 2.569 stringhe, sono collegati a 6 inverter centrali Conergy IPG 300K, che si distinguono per un valore di efficienza europea tra i più elevati sul mercato (98,2%) grazie alla tecnologia senza trasformatori e ai più moderni transistor Igbt (Insulated Gate Bipolar Transistors) con trench-gate e bobine con nucleo in polvere di ferro. Il loro rapido e preciso sistema di ricerca del punto di massima potenza (Mpp Tracking) permette a questi inverter di reagire subito ai mutamenti nelle condizioni atmosferiche (per esempio annuvolamenti) e di operare costantemente alla massima capacità. Gli inverter centrali Conergy Ipg permettono alta flessibilità in fase di progettazione dell’impianto, grazie alla loro elevata tensione in ingresso. Quest’ultima consente di collegare stringhe lunghe, comportando minori cablaggi e, di conseguenza, una riduzione dei tempi e dei costi d’installazione, e garantisce compatibilità anche con i moduli a film sottili che hanno una maggiore tensione Mpp rispetto ai moduli cristallini.
Il collegamento fra i moduli e gli inverter passa attraverso due differenti tipi di scatole di giunzione, dove le stringhe sono messe in parallelo. Le scatole di “primo livello” sono utilizzate per ridurre la quantità di cavi. Il parallelo di secondo livello è realizzato per mezzo di 54 scatole di giunzione del tipo Conergy SmartConnect che provvedono inoltre al controllo ed alla protezione dell’impianto. I dispositivi SmartConnect contengono appositi sezionatori per disconnettere le stringhe dagli inverter in caso di lavori di manutenzione e sezionatori preposti ad interrompere, lato corrente continua, ogni possibile sovra-tensione o sovra-corrente. I quadri Conergy SmartConnect sono classificati con livello di protezione IP 65 che permette il loro utilizzo nelle aree esterne. Da ciascuna di queste scatole di giunzione esce una coppia di cavi che si immette ad una scatola di giunzione centrale chiamata “Main Combiner Box” che ha il compito di interrompere il flusso di corrente “dei sottocampi” (insiemi di stringhe collegate in serie) e “dei campi” (insiemi dei sottocampi collegati in parallelo) per proteggere gli inverter in caso di cortocircuito.
La Main Combiner Box è collocata in una cabina specificamente costruita per questo scopo e posizionata al centro del padiglione della fiera dove l’impianto è stato installato. La cabina include inoltre i 6 inverter, i quadri di media e bassa tensione, 3 trasformatori di tensione (da 0,27 – 15 kV), i contatori elettrici ed altri dispositivi di monitoraggio e protezione. La linea è poi collegata al quadro di media-tensione del padiglione situato in un’esistente cabina di trasformazione. L'energia prodotta è immessa nella rete di media tensione della fiera ed è utilizzata dalla fiera stessa, mentre l'eccedenza è immessa nella rete elettrica locale. Il punto di connessione alla rete elettrica pubblica, dove la tensione è di 15 kV, è situato nella cabina principale di trasformazione vicino alla biglietteria. La connessione alla rete è stata progettata secondo le norme di Cei 11-20 e di Cei 0-16 e i regolamenti Enel. Questi regolamenti prescrivono l'uso di protezioni d’interfaccia, per permettere la sconnessione dell’impianto fotovoltaico e impedire al sistema di lavorare in modalità “in isola” nonché di immettere elettricità nella rete in caso di guasti di rete.
I cablaggi sono stati progettati per minimizzare le perdite di energia e massimizzare la vita di esercizio dei cavi: le sezioni dei cavi sono state dimensionate per garantire lunga durata e resistenza contro le escursioni termiche causate dal flusso continuo di corrente durante estesi periodi di tempo. I collegamenti lato dc sono realizzati con cavi di rame adatti ad un impiego sia interno che esterno e resistenti ai raggi uv. L'ampio range di temperatura per l’utilizzo dei cavi (- 40/+ 120°C) evita i danni causati da calore e permette il funzionamento ottimale dell’impianto in tutte le stagioni dell’anno. Questi cavi sono stati dimensionati per limitare la caduta di tensione entro il 2%. Le connessioni in corrente alternata tra cabine elettriche e punto di consegna dell'energia sono realizzate con cavo RG7H1R e sono progettate per mantenere la caduta di tensione al di sotto del 4% della tensione nominale dell’impianto, come raccomandato dalla norma di Cei 64-8.
La prestazione e le modalità di funzionamento dell’impianto saranno controllate con il sistema Conergy SmartControl, specificamente progettato per il monitoraggio dei grandi impianti fotovoltaici. Questo sistema permette il controllo da remoto dell’impianto e segnala anomalie o guasti via fax, e-mail o sms, permettendo così un intervento tempestivo in caso di necessità ed evitando il fermo dell’impianto per un lungo periodo.
I benefici
La connessione alla rete elettrica è stata effettuata a fine dicembre 2009. Da quel momento, Fiera di Parma non solo può beneficiare di un'immagine verde, ma anche di 1,9 milioni di chilowattora di elettricità pulita che verrà prodotta ogni anno. Per ottenere la stessa quantità di elettricità da combustibili fossili, dovrebbero essere bruciate 435 tonnellate di petrolio con l’emissione di circa 926 tonnellate di anidride carbonica nell'atmosfera ogni anno, aumentando considerevolmente il riscaldamento globale. Inoltre, grazie al completamento dell’impianto entro il 2009, Fiera di Parma potrà riscuotere per 20 anni tariffe incentivanti molto vantaggiose.
Box
Caratteristiche dell’inverter
Tecnologia senza trasformatore consente di raggiungere un’efficienza europea di 98,2%
Produzione energetica massimizzata grazie al sistema di MPP Tracking con precisione > 99%
Lunga durata e funzionamento continuo grazie ai componenti di qualità
Altezza ridotta (180 cm) e all’ingombro limitato
Pronti all’uso e non necessitano di assemblaggio o di regolazioni dopo l’installazione
Sistema di rilevamento rapido della minima potenza in uscita e delle sovracorrenti protegge i relè in ac e i transistor Igbt.
Il sistema di monitoraggio
Conergy SmartControl è un sistema affidabile di monitoraggio e di analisi per grandi impianti fotovoltaici. La sorveglianza automatica sostituisce il controllo continuo da parte di personale addetto. Può leggere singolarmente gli inverter centrali Conergy collegati. Il protocollo di comunicazione Can open garantisce una comunicazione affidabile tra tutti i componenti assicurando il monitoraggio sicuro ed il funzionamento regolare dell’impianto.
Conergy SmartControl rileva i dati dell’impianto, come la resa e l’efficienza, e li trasmette periodicamente al portale internet, dove vengono registrati e visualizzati in modo chiaro tramite grafici. Attraverso un confronto costante tra dati nominali ed effettivi, il sistema riconosce le anomalie di funzionamento fin dall’inizio. In tal caso, un gruppo definito di persone viene immediatamente informato via e-mail, sms o fax.