Connettori e connessioni: compatibilità e punti critici

Come ogni impianto di generazione, anche quelli fotovoltaici si compongono di una serie ben precisa di componenti principali (moduli, quadri di stringa, inverter, strutture, dispositivi di misura e controllo). Naturalmente, il corretto funzionamento dipende anche da molti componenti “secondari” (quali connettori, cablaggi, etc.)  ai quali talvolta si da minore rilevanza e quindi attenzione, sia in fase di scelta progettuale sia nelle verifiche tecniche nel corso della vita dell’impianto.

Quest’oggi in particolare vogliamo parlare di connettori e connessioni. Quali sono i punti critici nelle connessioni? Cosa si intende per compatibilità e perché bisogna evitare l’intermix tra connettori? Facciamo attenzione, perché le conseguenze possono essere molto gravi (come raccontato nel nostro ultimo articolo sugli incendi negli impianti fotovoltaici).

• • • nelle ore diurne si generano tensioni fino a 1000 V in tensione continua (o 1500 per gli impianti di nuova generazione);
    • le correnti circolanti possono superare gli 8 A, in condizioni di elevata irradianza;
    • la vita utile prevista del sistema nella maggioranza dei casi è prevista per almeno 20 anni (v. conti energia);
    • i componenti rimangono per anni esposti alle intemperie, alte e basse temperature, pioggia, neve, sole e raggi UV, umidità elevata o molto bassa.

 

Insomma, non si tratta di condizioni proprio semplici. Ed è per questo che i componenti di miglior qualità hanno raggiunto negli anni livelli di affidabilità straordinari, solo grazie alla continua ricerca di materiali, tecnologie e processi sempre migliori, sotto la guida dei test di “affidabilità” (o nel gergo tecnico reliability e durability).

Se sull’importanza di scegliere moduli di ottima qualità ormai sembrano non esserci più dubbi, purtroppo dobbiamo registrare che su connettori e connessioni c’è ancora poca chiarezza anche tra gli addetti al settore (installatori, manutentori e consulenti tecnici).

Come detto, le correnti in gioco possono essere piuttosto elevate, e per questo è fondamentale che non vi siano punti deboli nei cablaggi dell’impianto.

Un impianto e composto da moltissimi punti di connessione (serie/parallelo). E in particolare nella serie tra moduli è sufficiente un singolo punto di connessione con difettosità per causare malfunzionamenti o addirittura interrompere l’intera stringa e causare la perdita di isolamento del sistema.

• • • Scelta dei connettori
    • Esecuzione della crimpatura
    • Installazione dei connettori

Scelta dei connettori

Non stiamo parlando di marche. La cosa fondamentale è evitare l’intermix tra connettori non identici. Ovviamente con questo non intendiamo la scelta della tipologia di connettore (MC4, MC3, ecc..) ma è fondamentale utilizzare nella coppia di connettori la stessa marca e modello sia per il maschio che la femmina. Questo perché ogni produttore progetta i propri connettori garantendone il corretto funzionamento utilizzandoli in accoppiata con il medesimo connettore, realizzato con gli stessi materiali. A seguire vi mostriamo alcuni esempi di non-compatibilità elettrica o meccanica tra connettori di brand diverso.

Esecuzione della crimpatura

La crimpatura è un’operazione fondamentale ed è importante sottolineare che va eseguita utilizzando pinze adatte, del tipo indicato dal produttore dei connettori. Solo l’uso di tali strumenti, unito ad una esecuzione attenta e precisa, garantisce la corretta tenuta meccanica e una bassa resistenza elettrica tra cavo e pin del connettore.

Installazione dei connettori

Infine, una corretta installazione, serraggio del pressacavo e la chiusura completa della coppia di connettori, evitano l’ingresso di umidità e isolano adeguatamente l’impianto. L’installazione dei connettori può avvenire in linea di produzione (come nel caso dei connettori che troviamo applicati direttamente ai moduli), oppure in campo, e normalmente è questo il caso dei connettori che collegano le stringhe di moduli ai quadri di stringa.

Generalmente i connettori che troviamo applicati ai moduli si attengono ad uno standard qualitativo molto elevato, mentre per i quelli installati sui fine stringa questo aspetto è nelle mani di chi esegue l’installazione, portando con sè il rischio di un uso di pinze non specificatamente progettate per un determinato tipo di connettore. Inoltre, le condizioni di lavoro durante l’installazione degli impianti possono non aiutare a garantire un risultato ottimale sulla totalità dei punti di connessione (operazione ripetitiva e con temperature elevate, come nel caso di un impianto installato in piena estate su un fabbricato in lamiera).

 

Intermix: perché rischiare?

La scelta dei connettori da utilizzare nei fine stringa può essere effettuata dal progettista o lasciata alla ditta che si occupa dell’installazione dell’impianto. In entrambi i casi è bene tenere a mente che l’elevato numero di connessioni sull’impianto porta con sè una componente di rischio per la riuscita finale del progetto. Quindi meglio non correre rischi. Ma come?

Le immagini termografiche che vi proponiamo sono state acquisite in campo, in un impianto affetto da surriscaldamento dei connettori, dovuto proprio all’uso di connettori di brand diversi (intermix).

La causa? Lo scarso contatto elettrico all’interno del connettore provoca una resistenza elevata che, nel funzionamento diurno, porta alla dissipazione di calore che può causare la deformazione delle plastiche e perdita di isolamento.

   

Nei termogrammi vediamo come i punti caldi dei cavi in prossimità dei connettori presentino un surriscaldamento che supera i 25 °C nel primo caso e i 18 °C nel secondo. Oltre ad un malfunzionamento (con conseguenti perdite di energia e rischi elettrici), queste anomalie portano ad un precoce degrado dei materiali, plastiche e guaine, compromettendone il corretto funzionamento.

Si raccomanda l’utilizzo di connettori dello stesso modello  al fine di permettere il corretto funzionamento della connessione e ridurre i rischi ad essa connessi.

Con quali connettori è stato testato quel connettore? Questo è da verificare perché difficilmente un produttore può aver eseguito test specifici con ogni altro connettore presente sul mercato.

Non-compatibilità elettrica

Queste immagini invece dimostrano meglio di ogni spiegazione il fenomeno che è avvenuto elettricamente all’interno di questa coppia di connettori (di diverso brand).

I segni sui contatti elettrici sono stati causati da un prolungato funzionamento elettrico non ottimale causando inoltre il danneggiamento delle parti plastiche dei connettori.

 

Non solo connettori di fine stringa

I problemi ai connettori non si limitano alle serie tra moduli e i fine stringa, ma anche agli inverter o quadri di stringa, come dimostrano le immagini seguenti.

   

In questi due casi osserviamo un surriscaldamento dei connettori in ingresso agli inverter, con differenze di temperatura che nel primo caso superano i 60 °C rispetto al connettore con funzionamento normale! Situazioni simili costituiscono un grave rischio per la sicurezza del sistema.

Affidarsi a ditte specializzate

Gli impianti fotovoltaici sono diventati in pochi anni un sistema immancabile in moltissime abitazioni e realtà industriali, grazie alla durata e affidabilità  e alla semplicità del loro funzionamento, con basso impatto visivo, silenziosi e con poca manutenzione necessaria.

Tuttavia è bene ricordare che si tratta di sistemi di produzione che generano elevate tensioni e correnti, e come tali è fondamentale che siano progettati e realizzati a regola d’arte e nel corso della loro vita sottoporli a controlli periodici da parte di professionisti qualificati ed esperti. La complessità dei malfunzionamenti che possono verificarsi in un impianto fotovoltaico a causa di fenomeni di degrado o per errori di progettazione, installazione e conduzione, non sempre rendono semplice l’individuazione di quali siano i GUASTI e soprattutto le loro CAUSE. Solo con adeguate verifiche e test strumentali da parte di personale esperto è possibile risolvere gli eventuali problemi alla radice.

In MRP eseguiamo dal 2012 check-up su impianti fotovoltaici per mantenere il buon funzionamento e gli standard di affidabilità e sicurezza degli impianti. A questo si aggiunge l’impagabile soddisfazione di aver formato decine di tecnici in tutta Italia (e all’estero) sulle tecniche di check-up e sull’interpretazione delle analisi strumentali necessarie al completamento di verifiche professionali e sempre efficaci.

 

Articolo a cura di Giovanni Guiotto e Mark Rossetto – MRP Srl

Marzo 2020