Capita sempre più spesso che impianti fotovoltaici a terra, installati per il risparmio o per il contenimento delle emissioni di CO2 di aziende manifatturiere, smettano di funzionare improvvisamente. Il problema è quello del cambiamento climatico: la prolungata immersione in acqua causata da forti piogge può causare il deterioramento dei cavi che trasportano l’energia elettrica generata dai pannelli sino alla rete, causando ingenti danni economici. Cosa si può fare? Prysmian Group, leader mondiale nel settore delle soluzioni in cavo per applicazioni industriali, ha definito un nuovo standard di prova e una soluzione a prova di inondazione.
Quanto allo standard, è il WET-I 1500, un protocollo per certificare la prova di durata in acqua per i cavi in corrente continua. Quanto alla soluzione, è Prysmian PRYSOLAR, nuova generazione di cavi con isolamento in materiale reticolato privo di alogeni e vita termica attesa di oltre trent’anni.
Peraltro, sempre in tema di energia green, Prysmian Group ha studiato un insieme di soluzioni per l’eolico, sia onshore, sia offshore. Ad esempio, cavi per turbine con prestazioni meccaniche avanzate, in grado di resistere a cicli alternati di torsione e privi di materiali a base di piombo o cavi per la distribuzione di energia elettrica da fonte rinnovabile ecologici e b. Ne abbiamo parlato con l’Head of Engineering & Product Development Specials di Prysmian Group Italia e con la Global VP della BU Industrial di Prysmian Group, rispettivamente Alessandro Mazzucato e Vanessa Alvarez.
I cavi fotovoltaici di Prysmian Group resistono al climate change
1) Gli effetti del cambiamento climatico
Uno degli effetti del cambiamento climatico è stato quello di ridisegnare la mappa delle alluvioni in Europa, nonché quello di potenziarne la frequenza e l’intensità. Un’atmosfera più calda immagazzina più acqua, che prima o poi deve scaricarsi. Secondo uno studio pubblicato sulla prestigiosa rivista “Nature” e coordinato dall’università di Vienna il fenomeno sta assumendo proporzioni sempre più ingenti. Lo studio – cui hanno partecipato 35 gruppi di ricerca di 24 Paesi – si basa sui dati raccolti da 3.738 stazioni alluvionali che hanno raccolto i dati emergenti tra il 1960 e il 2010. Gli autori sono giunti alla conclusione che tra l’Islanda e le Alpi le alluvioni siano in aumento a causa dell’incremento delle piogge; in Europa meridionale, invece, i fiumi esondano a causa dei temporali estivi; la deforestazione e il terreno secco e impermeabile incrementano gli effetti. Il danno delle alluvioni, a livello globale, è di circa 100 miliardi all’anno.
2) Alluvioni e impianti fotovoltaici
I cavi fotovoltaici o solari fanno parte del Balance of System (BOS) di un impianto fotovoltaico e rappresentano solo l’1-2% del costo totale dell’installazione. Tuttavia, sono componenti critici del sistema e il loro guasto interrompe la produzione di energia. I parchi solari su scala industriale stanno crescendo in termini di dimensioni e tensione operativa e le aree geografiche in cui sono installati sono sempre più soggette a eventi climatici di carattere straordinario: estremi e imprevedibili. Eventi climatici come forti piogge e inondazioni possono causare il deterioramento e il guasto dei cavi, con conseguenze negative sulla capacità di generazione di energia, sull’affidabilità delle forniture e sul ritorno degli investimenti. «Accade sempre più spesso – afferma Mazzucato – che un campo fotovoltaico sia “spento” a causa di alluvioni. Il fatto è che né i campi fotovoltaici né i cavi fino ad ora erano mai stati progettati per resistere ad una lunga permanenza sott’acqua – erano condizioni non previste anni fa. Pertanto, tale situazione non è stata considerata nelle norme internazionali di prodotto. I cavi attuali, quindi, pur rispondendo appieno alle norme di riferimento, utilizzano materiali di isolamento che potrebbero assorbire anche lievi tracce di umidità, incapaci quindi di garantire integrità elettrica nel lungo termine.
3) La definizione di nuovi standard
«Si è trattato anzitutto di “fare delle prove” per simulare questo tipo di situazione, per definire nuovi standard costruttivi. Di qui il protocollo WET-I 1500, il primo nel settore a certificare la resistenza a lungo termine in acqua dei cavi DC» – afferma Mazzucato. In pratica funziona così: Prysmian Group esegue un proprio test di resistenza a lungo termine in acqua a 1500 V DC. Si simulano le condizioni reali in cui un cavo può trovarsi ad operare. I parametri del test sono molto stringenti e sfidanti: sono previsti molteplici cicli. Si pensi che la materia è regolata dalla normativa IEC 62930 / En 50618 che prevede solo un’immersione parziale o totale ad intermittenza. E che per gli AD8, i cavi eserciti in corrente alternata per immersione permanente, è prevista un’autocertificazione senza standard di riferimento. «Si tratta di garantire la resistenza dei cavi eserciti in corrente continua per 30 anni di durata e in condizioni avverse. Vogliamo contribuire a definire il nuovo standard internazionale per garantire una maggiore sicurezza in campo» – afferma Mazzucato.
4) I cavi solari e la novità di Prysmian PRYSOLAR
Forte di un’ esperienza di oltre 20 anni nel settore dei cavi solari Prysmian Group ha sviluppato Prysmian PRYSOLAR, una nuova generazione di cavi progettati per far fronte a sfide climatiche estreme e anticipare il futuro. Prysmian offre soluzioni complete al servizio degli impianti solari fotovoltaici, partendo dal nuovo cavo PRYSOLAR, dedicato alla connessione dei pannelli e delle stringhe, passando per i collegamenti agli inverter, la rete di bassa tensione, fino al collegamento con la rete di distribuzione in media tensione» – afferma Mazzucato. Ed ognuno di questi prodotti ha le proprie specificità. Per esempio, il conduttore del cavo solare PRYSOLAR deve essere in rame stagnato (come previsto anche nelle norme di prodotto) per garantire la massima affidabilità delle connessioni, mentre il conduttore dei cavi di bassa e media può essere in alluminio.
«Quest’ultimo, impiegato ad esempio nei cavi P-Laser nelle applicazioni in media tensione, è sicuramente più leggero ed economico, e non è soggetto a furti. Ma il conduttore dev’essere più grande per ottenere la stessa potenza, perché il rame è più efficiente» – afferma Mazzucato. Il cavo Prysmian PRYSOLAR è progettato per l’interconnessione di vari componenti di impianti fotovoltaici, fra cui l’interconnessione di pannelli, string box e inverter. È adatto per l’utilizzo in/con componenti con isolamento protettivo (Classe di protezione II). I cavi solari Prysmian PRYSOLAR possono essere utilizzati in condizioni di posa fissa, in sospensione, mobile, in interni,in esterni, e con il supporto di tubazioni e canaline. Sono progettati per l’utilizzo in sistemi fotovoltaici con tensione nominale di 1,5 kV DC. Vita termica attesa estesa fino a 30 anni. Supera la prova di durata in acqua fino a 1,8 kV CC.”
5) I vantaggi di Prysmian PRYSOLAR
«La generazione di energia da fonte solare è destinata a coprire più del 50% della domanda globale di elettricità entro il 2050» – afferma Vanessa Alvarez. Secondo Alvarez, il ritorno sull’investimento è uno tra i principali vantaggi offerti da Prysmian PRYSOLAR: «Quando un cavo si guasta le conseguenze sono sempre negative e la sospensione del servizio di un impianto si traduce in minori guadagni e maggiori perdite.. Migliore è il comportamento di un cavo in condizioni operative critiche, minori sono le probabilità che si guasti. L’impiego di un cavo che supera la prova di durata in acqua genera vantaggi, soprattutto in termini di costo livellato dell’energia». Altro vantaggio è l’affidabilità: «I cambiamenti climatici generano fenomeni sempre meno prevedibili. Le prescrizioni delle norme per i cavi solari non prevedono ancora una prova di durata in acqua, fenomeno che rappresenta una delle principali cause di guasto di un cavo. Un cavo che supera la prova di durata in acqua garantisce affidabilità anche nelle condizioni più imprevedibili» – afferma Alvarez. Infine, l’approvvigionamento sostenibile. «La sostenibilità non è solo una caratteristica intrinseca di un prodotto. Riguarda anche l’intera catena di approvvigionamento. Con l’introduzione di Prysmian PRYSOLAR, oggi Prysmian Group dispone della footprint produttiva più estesa e completa, per poter servire ogni cliente in ogni continente» – afferma ancora Alvarez.
Le soluzioni per l’eolico
1) Le soluzioni tecnologiche
Prysmian offre una gamma completa di soluzioni anche per il settore eolico. «Disponiamo di sistemi completi che vanno dal cablaggio di bassa e di media tensione all’interno di turbine e torri eoliche sino alle connessioni con la rete di distribuzione e trasmissione» – afferma Mazzucato. I cavi per turbine eoliche devono avere caratteristiche che consentano di resistere a cicli alternati di torsione. I cavi Windflex sono testati per la torsione nelle condizioni più difficili possibili. Rimangono flessibili a temperature tra i -40°C e i +90°C. Sempre nel mondo dell’eolico, per quanto riguarda i cavi per le navicelle, i cavi Towerflex sono progettati per la posa fissa. Ci sono versioni sia in rame che in alluminio; queste ultime sono più facilmente installabili.
«Prysmian Group fornisce sia a parchi eolici onshore sia a quelli offshore. Nel secondo caso occorre una soluzione complessa, che – soprattutto nel caso di turbine eoliche e piattaforme “floating”, ovvero galleggianti – prevede l’utilizzo di cavi dinamici, per sostenere le sollecitazione meccaniche date dai movimenti della piattaforma, e di cavi statici, appoggiati sul fondo al mare in varie configurazioni che li proteggano da eventuali agenti dannosi (ancora, reti, etc.). Questi collegamenti in cavo sottomarino trasmettono l’energia generata al largo fino a terraimmettendola sulle reti di tramissione e distribuzione» – afferma Mazzucato. Per la parte “terrestre”, è possibile utilizzare i cavi P-Laser, che è «la prima tecnologia al mondo per cavi ecologici 100% riciclabili e ad elevate prestazioni, che utilizza un processo produttivo che riduce le emissioni di CO2 del 40%, ed è stata brevettata e portata sul mercato da Prysmian Group. I cavi P-Laser sono totalmente compatibili con i cavi e gli accessori esistenti e la tecnologia vanta un’esperienza produttiva che, ad oggi, supera i 50.000 km». L’offerta di Prysmian Group prevede inoltre una gamma di sistemi e servizi di monitoraggio degli asset elettrici basati sulla tecnologia Pry-Cam. Si tratta di una tecnologia innovativa brevettata dal Gruppo che consente di raccogliere in tempo reale informazioni dettagliate, accurate e affidabili, per supportare i proprietari e i gestori di asset elettrici nell’ottimizzare i tempi di funzionamento, i cicli di vita e la sicurezza dei sistemi monitorati, con una contestuale riduzione dei costi e dei rischi legati alla manutenzione.
2) La maxicommessa olandese
Prysmian Group si è aggiudicata una commessa da 1,8 miliardi di euro da parte del gestore dei sistemi di trasmissione elettrica TenneT: si tratta di due progetti per collegare alla rete elettrica due grandi parchi offshore al largo della Zelanda, IJmuiden Ver Alpha e Nederwiek 1. Prysmian Group sarà responsabile della progettazione, ingegnerizzazione, produzione, installazione, test e collaudo di due sistemi in cavo sottomarino e terrestre ad alta tensione in corrente continua (HVDC) da 525 kV, comprensivi di cavi in fibra ottica, e di tutti i relativi accessori per i parchi eolici, per una capacità totale di 4 GW. La commessa va a incrementare il valore totale del portafoglio ordini di Prysmian portandolo a circa 8,5 miliardi.
