Guida alla sicurezza antincendio per il fotovoltaico: come ridurre il rischio di incendi negli impianti?

Le sfide della sicurezza antincendio con la diffusione del fotovoltaico in Europa

Con la rapida diffusione dei sistemi fotovoltaici in Europa, un numero crescente di capannoni aziendali, edifici residenziali e persino quartieri storici sta integrando impianti fotovoltaici distribuiti. Questo sviluppo accelera la quota di energie rinnovabili, ma evidenzia anche diversi rischi legati alla sicurezza antincendio. In particolare, in contesti con integrazione complessa del sistema, livelli di tensione elevati e installazioni dense di moduli, aumentano i rischi di incendi causati da archi elettrici in corrente continua, hotspot dei moduli o invecchiamento dei cavi.

Alcuni progetti di fotovoltaico aziendale presentano rischi aggiuntivi a causa della scarsa considerazione della prevenzione incendi in fase di progettazione, di tecniche di costruzione non conformi o di una manutenzione inadeguata. In paesi come l’Italia e la Germania, dove i requisiti antincendio per gli edifici sono particolarmente severi, tali incidenti non solo compromettono la sicurezza e il funzionamento dell’impianto fotovoltaico per le aziende, ma possono anche portare a un irrigidimento normativo e alla perdita di fiducia da parte del mercato. Per questo, ridurre alla fonte il rischio di incendi negli impianti fotovoltaici è una sfida concreta e urgente per garantire lo sviluppo sostenibile del settore.

Analisi del rischio di incendio negli impianti fotovoltaici

1. Aree ad alto rischio di incendio: sistema in corrente continua e componenti invecchiati

I principali rischi nei sistemi fotovoltaici sono concentrati sul lato in corrente continua. Dopo il collegamento in serie, la tensione di sistema può variare tra 600V e 1000V. In caso di collegamenti allentati, contatti difettosi o invecchiamento della struttura, è facile che si formino archi elettrici ad alta temperatura che possono superare i 3000℃. I punti di rischio tipici includono:

• Moduli: durante il funzionamento prolungato, i moduli sono soggetti all'effetto hotspot, soprattutto in aree con frequente ombreggiamento. Il surriscaldamento locale può bruciare il retro del modulo o causare guasti alla scatola di giunzione. L’uso di materiali scadenti o sigillature difettose accelera l’invecchiamento dell’isolamento e aumenta il rischio di autocombustione.
• Connettori e cavi: i connettori MC4, se mal crimpati o invecchiati, possono accumulare calore e generare archi elettrici. Una posa scorretta dei cavi, sezione inadeguata o danni meccanici, può causare cortocircuiti o guasti all’isolamento, rappresentando una delle principali fonti di incendio nei sistemi in corrente continua.
• Scatole di combinazione e inverter: se i fusibili sono troppo ravvicinati, la dissipazione del calore è scarsa o manca il monitoraggio della corrente, le scatole di combinazione possono surriscaldarsi localmente. Alcuni inverter, privi di funzione di interruzione dell’arco o con design termico inefficiente, possono prendere fuoco rapidamente in caso di guasto.

Questi dispositivi e componenti sono distribuiti lungo tutta la catena operativa dell’impianto fotovoltaico per aziende. Un’anomalia in uno solo di questi elementi può propagarsi rapidamente attraverso i cavi, generando un incendio elettrico a catena.

2. Casi di studio come avvertimento

In Europa, sebbene gli incendi nei sistemi fotovoltaici non siano frequenti, quando si verificano provocano danni considerevoli. Secondo l’assicurazione tedesca Mannheimer, gli incendi rappresentano solo il 2% del totale degli incidenti, ma il 32% degli indennizzi, dimostrando l’enorme impatto sulla sicurezza degli edifici e sul valore degli asset.

Un esempio emblematico è il centro dati Apple a Mesa, in Arizona, dove un incendio partito dai moduli fotovoltaici installati sul tetto ha causato gravi danni. L'indagine ha rivelato l'assenza di monitoraggio a livello di modulo e l'incapacità di isolare rapidamente l'incendio, che si è esteso alle strutture circostanti. L'incidente ha aumentato l'attenzione di molti paesi europei verso i meccanismi di disconnessione e le capacità di risposta antincendio negli impianti fotovoltaici, portando paesi come Italia e Francia a rafforzare le normative di approvazione per i progetti di fotovoltaico aziendale e impianti fotovoltaici per aziende.

Dal “reattivo” al “proattivo”: ottimizzare la progettazione antincendio nel fotovoltaico

Con l’aumento della capacità degli impianti e la crescente densità dei progetti connessi alla rete, la sicurezza antincendio sta evolvendo da una protezione reattiva post-evento a un controllo proattivo alla fonte, con design di sicurezza attivo a livello di sistema. Le seguenti tre soluzioni rappresentano le principali direzioni tecnologiche in Europa:

1. Tecnologia di spegnimento a livello di modulo: controllo precoce degli incendi e interruzione alla fonte

• Ogni modulo può spegnersi automaticamente in caso di anomalia, contenendo efficacemente la propagazione del fuoco.
• Supporta il controllo remoto, l’attivazione automatica e l’integrazione con sistemi antincendio, ideale per tetti urbani ad alta densità o progetti di affitto tetto per impianto fotovoltaico.
• Già certificata da NEC 690.12, CE, SunSpec e altre normative, è conforme ai requisiti di mercato più diffusi.

2. Sistema con microinverter: eliminare i rischi dell’alta tensione in corrente continua

• Ogni modulo converte l’energia direttamente in corrente alternata, senza linee ad alta tensione in corrente continua nel sistema, eliminando il rischio di arco elettrico.
• Include monitoraggio a livello di modulo e isolamento dei moduli ombreggiati o guasti, migliorando la stabilità della produzione.
• Struttura semplice, cablaggio corto, nessuna scatola di combinazione: facile da installare e manutenere.

3. Struttura senza fusibili e interruzione dell’arco: meno punti di connessione, meno calore incontrollato

• L’eliminazione dei fusibili e delle scatole di combinazione centralizzate riduce i punti di contatto e il rischio di calore incontrollato.
• Inverter con rilevamento dell’arco integrato possono interrompere l’alimentazione già in fase iniziale, evitando guasti a catena.
• Il design parallelo e semplificato contribuisce alla stabilità e affidabilità a lungo termine dell’impianto fotovoltaico industriale.

4. Tecnologie di sicurezza a livello di modulo: verso un'obbligatorietà?

La tecnologia di spegnimento rapido a livello di modulo (Module Level Rapid Shutdown) sta passando gradualmente in Europa da soluzione "raccomandata" a requisito obbligatorio, soprattutto nei seguenti due tipi di progetto:

• Progetti su tetti e edifici ad alta densità
  A causa dello spazio limitato e della complessità degli incendi, molti paesi europei raccomandano di installare dispositivi di spegnimento rapido a livello di modulo in questi casi, per interrompere rapidamente la corrente di ogni singolo pannello nei primi momenti dell’incendio, evitando la propagazione del fuoco.
  In Germania, pur non essendo ancora un obbligo a livello nazionale, molti EPC di grandi dimensioni e compagnie assicurative considerano già la capacità di disconnessione un parametro chiave nelle valutazioni del rischio, e alcuni progetti municipali l’hanno resa un requisito nei bandi di gara per impianto fotovoltaico per azienda o progetti in affitto tetto capannone per fotovoltaico.
• Applicazioni BIPV e edifici multipiano
  In Italia e Francia, l’adozione di impianti fotovoltaici integrati negli edifici (BIPV) è in forte crescita, in particolare nei progetti di riqualificazione urbana e certificazioni green. Di conseguenza, sono previsti requisiti antincendio più severi.
  La normativa italiana richiede che i moduli installati su facciate o pareti continue siano di classe A o conformi allo standard UNI9177 di primo livello per la resistenza al fuoco. Inoltre, nelle approvazioni dei vigili del fuoco, si consiglia l’adozione di un sistema “spegnimento rapido + monitoraggio termico”, soprattutto nei casi di fotovoltaico aziendale in contesto urbano.
• Tendenze normative a livello UE
  L’Unione Europea sta valutando l’inclusione degli standard di sicurezza a livello di modulo come SunSpec e CE nei criteri di conformità edilizia. Si prevede che questi requisiti diventino obbligatori attraverso il regolamento sui prodotti da costruzione (CPR) o tramite una direttiva specifica sull’installazione fotovoltaica.

Valutazione della tendenza

Sebbene la maggior parte dei paesi europei si trovi ancora in una fase “semi-obbligatoria” o guidata dalle politiche, con l’aumento della densità del fotovoltaico e le crescenti difficoltà nella gestione degli incendi urbani, si prevede che nei prossimi 3-5 anni lo standard “spegnimento a livello di modulo + certificazione antincendio del sistema” diventerà un requisito imprescindibile per l'approvazione della maggior parte dei progetti di impianto fotovoltaico per aziende o iniziative in fotovoltaico affitto tetto.

Come prevenire gli incendi durante la manutenzione ordinaria?

Anche se un impianto fotovoltaico per aziende è progettato con elevati standard di sicurezza, durante il funzionamento possono comunque verificarsi fenomeni di invecchiamento, allentamento o corrosione. In assenza di una manutenzione regolare, ciò può facilmente causare guasti elettrici o persino incendi. Per affrontare il problema, molti paesi europei hanno integrato il controllo antincendio negli standard operativi per la manutenzione degli impianti fotovoltaici, richiedendo che le misure preventive siano incluse sia nella certificazione di conformità sia nella gestione quotidiana. Ecco le principali misure consigliate:

1. Controllo periodico dei componenti critici

• Ispezionare scatole di giunzione, connettori, scatole di combinazione per verificare l’eventuale presenza di allentamenti, deformazioni, accumulo di polvere o segni di corrosione.
• Utilizzare la termografia a infrarossi per individuare hotspot o surriscaldamenti anomali nei punti di connessione dei cavi.
• Sostituire tempestivamente inverter, cavi e morsetti invecchiati, per evitare guasti all’isolamento o aumento della resistenza di contatto.

2. Rimozione di materiali combustibili e ventilazione adeguata

• Rimuovere regolarmente foglie secche, polvere, nidi di uccelli e altri materiali infiammabili dai tetti e dalle strutture di supporto, per ridurre i rischi di incendio esterni.
• Assicurare una buona ventilazione per inverter e scatole di combinazione, evitando il surriscaldamento dei dispositivi per problemi di dissipazione.
• Negli impianti a terra di grande scala, creare fasce tagliafuoco o strati di ghiaia per interrompere il percorso di propagazione dell’incendio.

3. Creazione di registri e meccanismi di allerta

• Documentare digitalmente ogni ispezione e intervento di manutenzione per garantire una tracciabilità completa delle attività.
• Monitorare in tempo reale lo stato del sistema tramite piattaforme di controllo a livello di modulo o stringa, con localizzazione rapida di anomalie.
• Nei progetti connessi ai sistemi antincendio municipali, assicurarsi che i dispositivi di spegnimento d’emergenza e i sistemi di allarme siano testati e perfettamente integrati.

Differenze normative e tendenze verso standard obbligatori in Europa

Con l’evoluzione delle tecnologie antincendio, sempre più paesi europei stanno includendo la sicurezza contro gli incendi fotovoltaici nei codici edilizi e negli standard elettrici, rendendo la conformità antincendio un passaggio chiave per l'approvazione e l'assicurazione degli impianti, anche nei casi di affitto tetto fotovoltaico. Le principali differenze tra paesi riguardano la normativa edilizia, i processi autorizzativi e le modalità di coordinamento con i vigili del fuoco.

Italia

• La normativa edilizia italiana (come la UNI 9177) richiede che i moduli BIPV installati su facciate o tetti soddisfino almeno la Classe 1 di resistenza al fuoco.
• Per impianti superiori a 20 kWp, è obbligatorio presentare il layout dell’impianto e le modalità di disconnessione, con il coinvolgimento del Vigili del Fuoco per l’approvazione finale.
• Queste disposizioni si applicano anche a molti progetti in fotovoltaico per le aziende, in particolare quelli in affitto tetto per fotovoltaico.

Germania

• Nei progetti residenziali o in quartieri storici, è richiesta l’integrazione con i sistemi antincendio edilizi. In assenza di sistemi di disconnessione remota o indicatori di tensione, l’approvazione può essere negata.
• Standard come il DIN VDE 0100-712 stabiliscono dettagliatamente modalità di posa cavi, livelli di protezione e isolamento dei materiali, con un'applicazione molto rigorosa.

Francia

• Sotto la supervisione della CRE (Commission de Régulation de l'Énergie), la Francia sta standardizzando progressivamente le normative tecniche per gli impianti fotovoltaici.
• Per impianti superiori a 100 kWp, o situati in aree ad alta affluenza come centri urbani, scuole o ospedali, è obbligatorio predisporre percorsi di disconnessione d’emergenza e sistemi di monitoraggio a livello di modulo, con approvazione separata da parte delle autorità municipali.

Come gestire correttamente un incendio in un impianto fotovoltaico?

In caso di incendio, un impianto fotovoltaico può risultare più complesso da gestire rispetto a un edificio convenzionale. Anche se la rete elettrica viene disattivata, i pannelli fotovoltaici continuano a generare energia durante il giorno, mantenendo il sistema in tensione per un lungo periodo. Nei progetti su tetto o in sistemi BIPV, la distribuzione del fuoco è complessa e le linee di disconnessione non sempre sono evidenti, il che può ostacolare le operazioni di soccorso. Pertanto, la risposta di emergenza in un impianto fotovoltaico aziendale deve essere rapida e supportata da un piano operativo chiaro ed eseguibile.

1. Disattivare l’alimentazione il prima possibile

• Attivare immediatamente il sistema di spegnimento d’emergenza sul lato DC o la funzione di spegnimento a livello di modulo, per evitare che la corrente continui ad alimentare l’area interessata dall’incendio.
• Se l’impianto è dotato di interfaccia per disconnessione remota, il personale in servizio deve attivarla non appena la situazione è confermata, riducendo al minimo le aree sotto tensione.
• Nei progetti privi di sistema di spegnimento automatico, è necessario predisporre interruttori manuali in posizioni ben visibili e formare il personale al corretto utilizzo.

2. Utilizzare attrezzature antincendio adeguate

• È severamente vietato usare acqua o schiuma per spegnere i moduli o gli inverter.
• È raccomandato l’uso di estintori a polvere o CO₂, mantenendo la distanza minima di sicurezza dagli elementi in tensione (es. almeno 0,4 metri sotto i 10kV).
• In caso d’incendio su apparecchiature ad alta tensione, delimitare un’area di sicurezza. Senza equipaggiamento isolante, il personale non deve avvicinarsi ai circuiti DC.

3. Fornire istruzioni chiare ai vigili del fuoco

• Se l’incendio non può essere controllato internamente, chiamare immediatamente i vigili del fuoco locali e specificare i rischi legati alla presenza di tensione residua.
• Sul sito dell’impianto fotovoltaico aziendale o in affitto tetto per fotovoltaico, devono essere affissi i diagrammi di cablaggio, le posizioni degli interruttori principali e le istruzioni di disconnessione, per agevolare l’intervento esterno e prevenire incidenti o scosse accidentali.

Conclusioni

Con la crescente diffusione dei sistemi fotovoltaici in Europa, la sicurezza antincendio è diventata un fattore cruciale per l’accesso al mercato e la redditività a lungo termine. La protezione proattiva in fase di progettazione, la gestione standardizzata durante l’esercizio e un piano di risposta efficace in caso di incendio sono ormai requisiti essenziali.

I governi europei e le compagnie assicurative stanno gradualmente costruendo sistemi di certificazione tecnica e valutazione del rischio specifici per il fotovoltaico per le aziende. Per sviluppatori, EPC e utenti finali, riconoscere i rischi legati agli incendi e implementare misure antincendio in ogni fase del progetto è la base per proteggere gli investimenti e promuovere uno sviluppo sano e sostenibile dell’intero settore del impianto fotovoltaico per azienda.

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Riferimenti:

Mannheimer Versicherung. Incendi nei sistemi fotovoltaici – Approfondimenti assicurativi. Recuperato da: https://solar.huawei.com/admin/asset/v1/pro/view/31d024f4d0604188b48f323e5413ef20.pdf
National Electrical Code (NEC) 690.12 – Requisiti per l’arresto rapido. Recuperato da: https://codes.iccsafe.org/s/ISEP2018/national-electrical-code-nec-solar-provisions/ISEP2018-NEC-Sec690.12
Hanersun. Tutti i moduli Hanersun ottengono la certificazione antincendio Classe 1 per il mercato italiano (UNI 9177). Recuperato da: https://www.hanersun.com/hanersuns-all-module-series-obtains-class-1-fire-safety-certification-for-the-italian-market/?utm_source=chatgpt.com
Datacenter Dynamics. Incendio presso la sede del data center Apple a Mesa, Arizona. Recuperato da: https://www.datacenterdynamics.com/en/news/fire-rages-through-apples-data-center-hq-in-mesa-arizona/

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