Come Collegare A Terra Un Impianto Fotovoltaico

1) I Componenti Di Un Impianto Elettrico Di Messa A Terra

La messa a terra è uno degli elementi fondamentali di sicurezza in ogni impianto elettrico, incluso quello fotovoltaico. In un impianto ben progettato, la terra rappresenta il percorso privilegiato e a bassa impedenza attraverso cui far defluire correnti di guasto, sovratensioni e scariche atmosferiche. Questo percorso protegge le persone, i dispositivi elettrici e l’intero edificio da conseguenze gravi.

I principali componenti dell’impianto di terra sono:

1. Il dispersore: è l’elemento che permette la dispersione effettiva della corrente nel terreno. Può assumere forme diverse (piastre, tondini, conduttori orizzontali, picchetti infissi) e il suo corretto dimensionamento dipende dalle caratteristiche del suolo, dalla resistenza richiesta e dall’estensione dell’impianto.
2. Il conduttore di terra: collega elettricamente il dispersore al nodo di terra. In funzione del tipo di impianto, della distanza e dei materiali, può essere in rame nudo o isolato, oppure in acciaio zincato.
3. I conduttori equipotenziali: collegano tra loro tutte le masse metalliche “estranee” presenti nell’edificio, come tubazioni, carpenteria metallica, armature in cemento armato, canalizzazioni e supporti. Lo scopo è evitare potenziali elettrici diversi in caso di guasto.
4. Il nodo di terra: è il punto di interconnessione di tutti i conduttori sopra descritti, compresi quelli di protezione provenienti dai quadri elettrici. È spesso realizzato con una barra equipotenziale in rame stagnato o acciaio zincato, posta in posizione accessibile vicino al quadro elettrico principale.

In un impianto civile, questi elementi devono essere verificati secondo la norma CEI 64-8, che stabilisce i requisiti minimi di sicurezza per gli impianti elettrici a bassa tensione. Nel caso di un impianto fotovoltaico, queste regole si intrecciano con norme aggiuntive, specificamente pensate per gestire le particolarità delle strutture FV e dei dispositivi elettronici ad esse associati.

La corretta messa a terra è il primo strato di protezione sia per le persone che per l’elettronica di potenza dell’impianto.

 

2) Il Collegamento A Terra Dell’Impianto Fotovoltaico

Il collegamento a terra in un impianto fotovoltaico dipende dalla configurazione generale dell’impianto elettrico (isolato o connesso alla rete), dalla presenza di strutture metalliche, dall’estensione fisica dell’impianto stesso e dalla tipologia di componenti impiegati.

In un impianto domestico connesso alla rete pubblica, il conduttore di protezione dell’impianto fotovoltaico (PE), di solito di colore giallo-verde, deve essere portato fino al nodo di terra comune dell’abitazione. Questo collegamento si realizza normalmente con una barra di terra installata in prossimità del quadro generale dell’edificio o dei contatori.

Negli impianti a terra, come quelli agricoli o industriali, la messa a terra assume un’importanza ancora maggiore. In questi casi:

• La struttura metallica di supporto dei pannelli deve essere collegata ad un dispersore locale.
• Se il sito è molto esteso, occorre valutare l’adozione di più dispersori distribuiti in punti diversi, collegati da una maglia o corda di terra.
• La sezione del conduttore di terra deve essere adeguata: se isolato, deve avere almeno la stessa sezione del conduttore di fase maggiore (con minimo di 16 mm²); se interrato e nudo, deve essere almeno da 35 mm² (rame) o 50 mm² (ferro zincato).

La normativa tecnica di riferimento è la CEI EN 50522 per la messa a terra degli impianti elettrici in alta e bassa tensione, e la CEI 82-25 specifica per gli impianti fotovoltaici. Secondo queste norme, è importante garantire la continuità elettrica tra tutti gli elementi metallici esposti e collegati a terra, compresi:

• Le cornici dei pannelli fotovoltaici
• I binari di supporto
• Le strutture secondarie (traversi, pali)
• Gli involucri metallici degli inverter, quadri elettrici e dispositivi SPD

Una cattiva progettazione o un’esecuzione sommaria del sistema di terra può compromettere seriamente la sicurezza dell’impianto e renderlo vulnerabile ai fulmini e ai guasti elettrici.

 

3) Il Dispersore Di Terra Dell’Impianto Fotovoltaico

Il dispersore è il punto di contatto tra l’impianto elettrico e il terreno, e ne rappresenta l’elemento più “sensibile” dal punto di vista elettrico. Esso può assumere diverse forme, tra cui:

• Picchetti verticali (massicci o tubolari): sono la soluzione più comune per impianti su terreno aperto. Sono economici e facili da installare, ma la loro efficacia dipende dalla resistività del suolo.
• Conduttori orizzontali interrati (corde di rame, nastri di acciaio zincato): utilizzati per distribuire il potenziale su un’ampia area.
• Piastre metalliche in rame o acciaio: poco comuni ma talvolta utilizzate per impianti in spazi ristretti.
• Armature di fondazione: nei nuovi edifici si può usare il ferro dell’armatura come dispersore, se interamente interconnesso e dotato di appositi capicorda in rame.

Nel caso di impianti fotovoltaici, è fortemente raccomandato realizzare un dispersore dedicato e non affidarsi solamente a quello dell’impianto elettrico generale dell’edificio, soprattutto se quest’ultimo è stato installato anni prima. L’impianto FV comporta infatti l’inserimento di dispositivi elettronici (inverter, ottimizzatori, sistemi di accumulo) molto sensibili alle sovratensioni, e ciò impone requisiti più stringenti.

Una resistenza di terra dell’ordine dei 20 ohm o meno è considerata accettabile. Tuttavia, in zone con rischio elevato di fulminazione o con terreni ad alta resistività (rocce, ghiaia, sabbia), è buona prassi installare più dispersori in parallelo per ottenere una resistenza inferiore ai 10 ohm.

In ogni caso, la resistenza di terra deve essere verificata strumentalmente tramite un misuratore specifico (metodo voltamperometrico o pinza amperometrica per prove senza interruzione del servizio). Se i valori risultano troppo elevati, si può intervenire con:

• Aggiunta di picchetti supplementari
• Stesura di un conduttore interrato ad anello (maglia equipotenziale)
• Aumento della profondità di infissione dei dispersori

 

4) Difficoltà E Vantaggi Della Messa A Terra Di Un Sistema FV

Progettare un buon impianto di terra in un impianto fotovoltaico non è semplice, soprattutto perché si ha a che fare con ambienti variabili, materiali diversi e condizioni climatiche avverse.

Le principali difficoltà sono:

• Compatibilità tra materiali: spesso le strutture di supporto dei pannelli sono in alluminio anodizzato, mentre le viti, i morsetti e i conduttori sono in rame o acciaio. La corrosione galvanica tra metalli diversi può compromettere la durata del collegamento di terra.
• Grandi superfici da proteggere: negli impianti su tetti industriali o a terra, le dimensioni dell’impianto impongono l’adozione di una rete di terra distribuita, molto più complessa rispetto a quella di un’abitazione.
• Variabilità del suolo: la resistività del terreno cambia nel tempo e con l’umidità, e può rendere inefficace un sistema che al momento della posa appariva ben funzionante.
• Mancanza di manutenzione: a differenza degli altri elementi elettrici, la terra è spesso trascurata dopo la realizzazione. Ma un contatto ossidato o un dispersore danneggiato può azzerarne l’efficacia.

I vantaggi di una messa a terra ben eseguita sono invece innumerevoli:

• Protezione delle persone: si evita il rischio di folgorazione in caso di contatto accidentale con una parte in tensione, specialmente quando i moduli sono installati su tetti accessibili.
• Protezione delle apparecchiature: una buona terra impedisce il danneggiamento di inverter, centraline, batterie e ottimizzatori in caso di sovratensione o corto circuito.
• Prevenzione degli incendi: la dispersione rapida dell’energia elettrica evita il surriscaldamento di conduttori o componenti difettosi.
• Efficienza normativa: il rispetto delle norme CEI è indispensabile per ottenere certificazioni, incentivi e detrazioni fiscali (ove previste).
• Miglioramento della qualità dell’energia: nei sistemi in autoconsumo o con accumulo, una terra efficace contribuisce a stabilizzare il sistema elettrico locale.

 

5) I Limitatori Di Sovratensione (SPD) Di Protezione Dai Fulmini

Uno degli aspetti più critici nella progettazione di un impianto FV è la protezione dalle sovratensioni, che possono essere causate da fulminazioni dirette o indirette, commutazioni sulla rete elettrica o eventi atmosferici. I Surge Protection Devices (SPD), o limitatori di sovratensione, servono proprio a deviare verso terra le onde di tensione e corrente pericolose.

Gli SPD sono classificati in tre categorie principali:

• Classe I: sono in grado di sopportare scariche impulsive elevate, anche oltre 10 kA, e sono installati a monte dell’impianto, in prossimità del punto di ingresso dell’alimentazione.
• Classe II: sono progettati per la protezione dei quadri di distribuzione secondari e dei dispositivi elettronici sensibili (inverter, regolatori di carica). Hanno una capacità di scarica media e sono i più comunemente usati negli impianti FV.
• Classe III: vengono impiegati a protezione diretta degli apparecchi elettronici, ad esempio nelle prese o nei dispositivi finali. Sono utili come complemento, ma non sostituiscono gli SPD di classe superiore.

Nel caso specifico degli impianti FV:

• È obbligatoria la protezione in ingresso lato corrente continua dell’inverter, perché si tratta della sezione più esposta e vulnerabile.
• È consigliabile anche una protezione lato corrente alternata, in uscita dall’inverter verso il quadro elettrico generale.
• I collegamenti degli SPD devono essere il più corti possibile e realizzati con cavo giallo-verde da almeno 16 mm², in modo da garantire una via di scarica efficace verso terra.

Infine, in presenza di impianti con accumulo o di inverter ibridi, è necessario scegliere SPD specificamente compatibili con tali apparecchiature, che spesso operano con tensioni in continua superiori a 600 V.

 

Conclusioni

La messa a terra di un impianto fotovoltaico non è solo un obbligo normativo, ma un aspetto essenziale per la sicurezza, l’efficienza e la longevità del sistema. Un buon progetto di terra parte dalla valutazione delle condizioni del sito, prosegue con la scelta dei materiali idonei e si completa con misurazioni accurate e una manutenzione costante nel tempo.

Un impianto fotovoltaico moderno non può prescindere da un sistema di protezione contro i guasti elettrici, le sovratensioni e le fulminazioni. Investire nella messa a terra significa investire nella continuità operativa dell’impianto, nella sicurezza di persone e beni, e nel rispetto delle normative.