ITMI20091879A1

ITMI20091879A1 - ELECTRIC SAFETY DEVICE FOR SOLAR SYSTEMS WITH PHOTOVOLTAIC PANELS AND SOLAR SYSTEM THAT INCORPORATES THIS LIFELINK SOLAR DEVICE.

Info

Publication number: ITMI20091879A1
Application number: IT001879A
Authority: IT
Inventors: Sergio Caimi; Giuliano Mattavelli
Original assignee: Infor System S R L
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2011-04-30

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo: Description of the industrial invention entitled:

“DISPOSITIVO DI SICUREZZA ELETTRICA PER IMPIANTI SOLARI A PANNELLI FOTOVOLTAICI E IMPIANTO SOLARE CHE INCORPORA TALE DISPOSITIVO LIFELINK SOLAR.” "ELECTRICAL SAFETY DEVICE FOR SOLAR SYSTEMS WITH PHOTOVOLTAIC PANELS AND SOLAR SYSTEM THAT INCORPORATES THIS LIFELINK SOLAR DEVICE."

La presente invenzione riguarda un dispositivo di sicurezza elettrica per il caso di incendi e/o per operazioni di manutenzione di impianti solari a pannelli fotovoltaici e gli impianti solari fotovoltaici che usano tale dispositivo. The present invention relates to an electrical safety device for the event of fires and / or for maintenance operations of solar photovoltaic panels and photovoltaic solar systems which use this device.

E’ noto che negli impianti fotovoltaici, per ridurre le correnti in gioco e aumentare la tensione erogata, si fa uso di stringhe di pannelli o moduli fotovoltaici connessi in serie. It is known that in photovoltaic systems, to reduce the currents involved and increase the voltage supplied, strings of panels or photovoltaic modules connected in series are used.

Tipicamente i pannelli o moduli fotovoltaici presentano una superficie massima di 2 m2 , erogano una tensione massima di 40-50 V e, in relazione alla loro efficienza, che allo stato attuale della tecnica, supera di poco il 15%, sono in grado di produrre in uscita una corrente massima dell’ordine di 5-8 A, con una potenza massima erogata dell’ordine di 300 watt, in condizioni di esposizione ottimale alla luce solare più intensa. Typically, photovoltaic panels or modules have a maximum surface area of 2 m2, deliver a maximum voltage of 40-50 V and, in relation to their efficiency, which in the current state of the art, slightly exceeds 15%, are able to produce at the output a maximum current of the order of 5-8 A, with a maximum power output of the order of 300 watts, in conditions of optimal exposure to the most intense sunlight.

Per contenere la corrente erogata entro limiti facilmente gestibili dai componenti elettrici/elettronici di basso costo, commercialmente disponibili e per ridurre le perdite resistive nei conduttori di collegamento i pannelli fotovoltaici sono generalmente connessi in serie di elementi (tipicamente da 8 a 20 pannelli) a costituire una stringa, ai capi della quale può quindi essere presente, in condizione ottimale di esposizione solare, una tensione compresa tra 400 e 800 V. To contain the current delivered within limits that can be easily managed by the low cost electrical / electronic components, commercially available and to reduce the resistive losses in the connecting conductors, the photovoltaic panels are generally connected in series of elements (typically from 8 to 20 panels) to form a string, at the ends of which a voltage between 400 and 800 V can be present, in optimal conditions of sun exposure.

In relazione alla potenza desiderata di impianto più stringhe possono essere connesse in parallelo per alimentare uno o più inverter DC/AC. In relation to the desired power of the system, more strings can be connected in parallel to power one or more DC / AC inverters.

La tensione elevata in uscita dalle stringhe comporta diversi problemi: da un lato occorre assicurare la massima sicurezza elettrica nel corso della installazione; dall’altro occorre assicurare una buona sicurezza elettrica anche per interventi di emergenza da effettuare a installazione avvenuta, come nel caso di incendi, cedimenti strutturali (dovuti per esempio a scosse sismiche) e, più in generale per operazioni di manutenzione e riparazione. The high output voltage of the strings involves several problems: on the one hand, maximum electrical safety must be ensured during installation; on the other hand, it is necessary to ensure good electrical safety also for emergency interventions to be carried out after installation, such as in the case of fires, structural failures (due for example to seismic shocks) and, more generally, for maintenance and repair operations.

Per la soluzione del primo problema è stato proposto, come descritto nelle domande di brevetto WO2009059028 e JP5218481, di prevedere, all’interno di ciascun modulo, un sezionatore, azionabile in chiusura dall’esterno a modulo installato, che mantiene aperto il circuito serie delle celle fotovoltaiche del modulo, separando e isolando elettricamente tra loro i due terminali di uscita del modulo. For the solution of the first problem it has been proposed, as described in patent applications WO2009059028 and JP5218481, to provide, inside each module, a disconnector, which can be operated in closing from the outside when the module is installed, which keeps the series circuit of the photovoltaic cells of the module, separating and electrically isolating the two output terminals of the module from each other.

In alternativa JP5218481 propone anche l’impiego di un sezionatore, normalmente chiuso, di cortocircuito della serie di celle fotovoltaiche del modulo, con l’effetto di azzerare, in qualsiasi condizione, la tensione presente tra i terminali. As an alternative, JP5218481 also proposes the use of a disconnector, normally closed, to short-circuit the series of photovoltaic cells of the module, with the effect of zeroing, in any condition, the voltage present between the terminals.

Queste soluzioni sono costose, complicano la struttura dei moduli fotovoltaici, ne riducono l’affidabilità in termini di tenuta all’acqua e non risolvono il secondo problema sopra menzionato. These solutions are expensive, complicate the structure of the photovoltaic modules, reduce their reliability in terms of water tightness and do not solve the second problem mentioned above.

Infatti l’azionamento dei sezionatori, quando presenti (non tutti i moduli fotovoltaici commercialmente disponibili comprendono tali dispositivi di sicurezza), richiede un intervento manuale “in situ” che, in generale, a installazione avvenuta, mon è più possibile e, a maggior ragione è impossibile in condizioni di emergenza, come per esempio nel caso di incendio. In fact, the operation of the disconnectors, when present (not all photovoltaic modules commercially available include these safety devices), requires manual intervention "in situ" which, in general, after installation, mon is more possible and, a fortiori it is impossible in emergency conditions, such as in the event of a fire.

Per superare queste limitazioni e consentire un intervento rapido ed efficace anche in caso di incendio, il documento WO2008077473 propone di associare a ciascuno dei moduli fotovoltaici un elemento interruttore (normalmente aperto o chiuso secondo che connesso in serie a una uscita del modulo o in parallelo tra i due terminali di ingresso/uscita) che viene azionato (in chiusura o apertura) da una tensione alternata, iniettata e convogliata sulla linea DC della stringa di moduli e generata, a installazione avvenuta e completata, da dispositivi alimentati dalla rete alternata a cui si connette l’impianto. To overcome these limitations and allow rapid and effective intervention even in the event of fire, document WO2008077473 proposes to associate a switch element to each of the photovoltaic modules (normally open or closed depending on whether connected in series to an output of the module or in parallel between the two input / output terminals) which is activated (in closing or opening) by an alternating voltage, injected and conveyed on the DC line of the string of modules and generated, after installation and completed, by devices powered by the alternating network to which connects the system.

Verosimilmente gli elementi interruttori e i relativi dispositivi di attivazione sono “associati” a ciascun modulo nel senso che sono integrati in questo. It is likely that the switch elements and the relative activation devices are “associated” with each module in the sense that they are integrated in it.

Questa soluzione è estremamente costosa, complessa e poco affidabile: l’impiego di onde convogliate sulla linea DC della stringa di moduli rende il sistema particolarmente sensibile ai disturbi elettrici ed elettromagnetici.. This solution is extremely expensive, complex and unreliable: the use of waves conveyed on the DC line of the string of modules makes the system particularly sensitive to electrical and electromagnetic disturbances.

Inoltre è previsto l’impiego di dispositivi sezionatori/interruttori a stato solido (MOSFET di potenza o IGBT) che, nel caso i sezionatori siano disposti in serie con le celle fotovoltaiche dei moduli, comportano, in conduzione, una caduta di tensione non trascurabile (2-3 V) in rapporta alla tensione erogata da ciascun modulo (quindi una rilevante dissipazione di potenza). Furthermore, the use of solid-state disconnector / switch devices (power MOSFETs or IGBTs) is envisaged which, if the disconnectors are arranged in series with the photovoltaic cells of the modules, involve, in conduction, a non-negligible voltage drop ( 2-3 V) in relation to the voltage supplied by each module (therefore a significant power dissipation).

La circostanza poi che questa soluzione sia proposta come integrata nella struttura dei moduli fotovoltaici, non ne consente l’applicazione nel caso di installazioni esistenti o future che impiegano pannelli solari come quelli commercialmente disponibili, in cui dispositivi interruttori, azionabili da una locazione remota, non sono presenti. The fact that this solution is proposed as integrated into the structure of the photovoltaic modules does not allow its application in the case of existing or future installations that use solar panels such as those commercially available, in which switching devices, which can be operated from a remote location, do not are present.

La presente invenzione risolve questi problemi e propone un dispositivo di sicurezza elettrica per il caso di incendi e/o per operazioni di manutenzione di impianti a pannelli solari fotovoltaici che consente il “retrofit” o aggiornamento di installazioni esistenti, che non dissipa alcuna potenza utile, che richiede una minima potenza di attivazione e risulta di basso costo in quanto, oltre all’impiego (eventuale) di dispositivi interruttori a stato solido o simili in numero inferiore a quello dei moduli fotovoltaici installati o da installare (in generale soltanto 1⁄2 o anche 1/3 dei moduli) consente di impiegare, in condizioni di massima sicurezza e affidabilità, comunissimi relè elettromeccanici che assicurano un elevato isolamento tra la sezione di potenza controllata e la sezione di attivazione dei relè. The present invention solves these problems and proposes an electrical safety device for the event of fires and / or for maintenance operations of photovoltaic solar panel systems that allows the "retrofit" or updating of existing installations, which does not dissipate any useful power, which requires a minimum activation power and is of low cost since, in addition to the use (if any) of solid state switch devices or the like in a number lower than that of the photovoltaic modules installed or to be installed (in general only 1⁄2 or even 1/3 of the modules) allows the use, in conditions of maximum safety and reliability, of very common electromechanical relays that ensure high isolation between the controlled power section and the activation section of the relays.

Inoltre non danno luogo ad alcuna dissipazione di potenza ai contatti. Furthermore, they do not cause any power dissipation to the contacts.

In ogni caso è previsto che l’attivazione degli interruttori avvenga per mezzo di un bus dedicato di alimentazione ed eventuale trasferimento di segnali, disgiunto e indipendente dalla linea DC della stringa di moduli (o delle stringhe di moduli se più di una); ciò che rende il sistema affidabile e insensibile ai disturbi elettrici ed elettromagnetici. In any case, the activation of the switches is expected to take place by means of a dedicated power bus and possible transfer of signals, separated and independent from the DC line of the string of modules (or of the strings of modules if more than one); what makes the system reliable and insensitive to electrical and electromagnetic disturbances.

I vantaggi e le caratteristiche del sistema (dispositivo e impianto solare che impiega il dispositivo) come definite dalle rivendicazioni, risulteranno più chiari dalla descrizione che segue di una forma preferita di realizzazione e di sue varianti fatta con riferimento ai disegni allegati in cui: The advantages and characteristics of the system (device and solar installation using the device) as defined by the claims, will become clearer from the following description of a preferred embodiment and its variants made with reference to the attached drawings in which:

- la figura 1 rappresenta schematicamente, nei suoi aspetti essenziali, un impianto fotovoltaico noto nell’arte; - Figure 1 schematically represents, in its essential aspects, a photovoltaic system known in the art;

- la figura 2 rappresenta schematicamente una forma preferita di realizzazione di impianto fotovoltaico che impiega il dispositivo di sicurezza oggetto della presente invenzione; Figure 2 schematically represents a preferred embodiment of a photovoltaic system which uses the safety device object of the present invention;

- la figura 3 rappresenta schematicamente una variante di impiego del dispositivo di sicurezza, oggetto della presente invenzione, nel contesto di un impianto fotovoltaico. Figure 3 schematically represents a variant of use of the safety device, object of the present invention, in the context of a photovoltaic system.

Nelle diverse figure gli elementi funzionalmente equivalenti sono identificati con gli stessi numeri di riferimento. In the various figures the functionally equivalent elements are identified with the same reference numbers.

Con riferimento alla figura 1 un impianto fotovoltaico correntemente in uso comprende essenzialmente almeno una stringa di moduli fotovoltaici 1,2,..N, (dove N è generalmente compreso tra 8 e 20) connessi in serie con connettori ad attacco rapido e a tenuta d’acqua, un quadro elettrico di protezione 5, schematizzato come interruttore che in generale, oltre alla funzione di intervento automatico in apertura (oltre che manuale) per sovracorrenti, svolge anche la funzione di scaricatore di sovratensioni, essenzialmente, ma non solo, per la protezione contro i fulmini, e un inverter DC/AC 6 che viene connesso alla rete alternata di alimentazione e utilizzazione 7. With reference to Figure 1, a photovoltaic system currently in use essentially comprises at least one string of photovoltaic modules 1,2, .. N, (where N is generally between 8 and 20) connected in series with quick coupling and watertight connectors. water, an electrical protection panel 5, schematized as a switch which in general, in addition to the function of automatic opening (as well as manual) for overcurrents, also acts as a surge arrester, essentially, but not only, for protection against lightning, and a DC / AC inverter 6 which is connected to the alternating power supply and use network 7.

Una realizzazione preferita di quadro elettrico di protezione 5 è descritta nella domanda di brevetto italiana MI2009A001225 depositata il 14/7/2009 dalla medesima richiedente. A preferred embodiment of an electrical protection panel 5 is described in the Italian patent application MI2009A001225 filed on 14/7/2009 by the same applicant.

Ciascuno dei moduli 1,2,..N è provvisto di una coppia di terminali che, con riferimento alla tensione continua sviluppata dai moduli e alla corrente erogata, possono essere definiti rispettivamente di ingresso (11,21,N1) e di uscita (12, 22,N2. Each of the modules 1,2, .. N is provided with a pair of terminals which, with reference to the direct voltage developed by the modules and the current supplied, can be defined respectively as input (11,21, N1) and output (12 , 22, N2.

I diversi moduli sono connessi in serie, in modo che le tensioni sviluppate da ciascuno di essi si sommano. In altre parole il terminale 12 è connesso, con apposito connettore, al terminale 21, il terminale 22 al terminale di ingresso di un modulo successivo nella serie e così via. The different modules are connected in series, so that the voltages developed by each of them add up. In other words, the terminal 12 is connected, with a suitable connector, to the terminal 21, the terminal 22 to the input terminal of a subsequent module in the series and so on.

Infine il terminale di ingresso 11 del primo modulo e il terminale di uscita N2 dell’ultimo modulo della serie vengono connessi, con appositi cavi, agli ingressi del quadro elettrico di protezione 5. Finally, the input terminal 11 of the first module and the output terminal N2 of the last module of the series are connected, with appropriate cables, to the inputs of the electrical protection panel 5.

E’ evidente che il quadro elettrico 5 consente di isolare la stringa dei moduli fotovoltaici 1,2,..N dal resto dell’impianto e di azzerare la corrente in uscita dalla stringa ma, in presenza di insolazione la stringa può comunque sviluppare tensioni continue elevate, anche dell’ordine di 600-800 V che possono esporre a gravi rischi il personale che debba provvedere ad interventi di urgenza, come nel caso di incendio, in prossimità o a contatto con la stringa. It is evident that the electrical panel 5 allows to isolate the string of photovoltaic modules 1,2, .. N from the rest of the system and to reset the output current from the string but, in the presence of insolation, the string can still develop continuous voltages. high, even of the order of 600-800 V which can expose the personnel who must carry out emergency interventions to serious risks, such as in the case of fire, near or in contact with the string.

In tali condizioni un limite di sicurezza per le tensioni che si possono incontrare accidentalmente negli interventi di emergenza (e per le quali è assicurata una adeguata protezione agli operatori) è normalmente previsto dell’ordine di 100 V o al massimo di 120 V, In such conditions, a safety limit for voltages that may be encountered accidentally in emergency interventions (and for which adequate protection is ensured for operators) is normally provided for in the order of 100 V or a maximum of 120 V,

In accordo con la presente invenzione la figura 2 rappresenta schematicamente una forma preferita di modifica dell’impianto di figura 1 per soddisfare questo limite di sicurezza elettrica. In accordance with the present invention, figure 2 schematically represents a preferred form of modification of the system of figure 1 to meet this electrical safety limit.

In figura 2 la stringa di moduli fotovoltaici 1,2,3,4, N è divisa in tronchi, ciascuno comprendente un numero ridotto di moduli fotovoltaici in serie, per esempio 2, in grado di sviluppare, in condizioni di massima insolazione, una tensione massima non superiore al limite di sicurezza che può essere imposto da specifiche normative (per esempio 120 V). In figure 2 the string of photovoltaic modules 1,2,3,4, N is divided into sections, each comprising a small number of photovoltaic modules in series, for example 2, capable of developing, in conditions of maximum insolation, a voltage maximum not exceeding the safety limit that may be imposed by specific regulations (for example 120 V).

I diversi tronchi sono connessi in serie tra loro da dispositivi di sicurezza comprendenti un interruttore elettrico, normalmente aperto, provvisto di mezzi di commutazione in chiusura alimentati da una sorgente di tensione remota e controllata. The different sections are connected in series to each other by safety devices comprising an electric switch, normally open, provided with closing switching means powered by a remote and controlled voltage source.

Per la connessione in serie dei diversi tronchi i dispositivi di sicurezza sono provvisti di due terminali di connessione che si connettono rispettivamente al terminale di uscita di un primo tronco (o tronco elettricamente a monte) e al terminale di ingresso di un secondo tronco. For the series connection of the various sections, the safety devices are provided with two connection terminals which connect respectively to the output terminal of a first section (or electrically upstream section) and to the input terminal of a second section.

Così, con riferimento alla figura 2 si osserva che il terminale di uscita 22 del tronco costituito dai moduli fotovoltaici 1 e 2 è connesso al terminale 301 di un dispositivo di sicurezza 30, il cui secondo terminale 302 è connesso all’ingresso di un secondo tronco costituito dalla serie di due moduli fotovoltaici 3 e 4. Thus, with reference to Figure 2, it can be observed that the output terminal 22 of the trunk consisting of the photovoltaic modules 1 and 2 is connected to the terminal 301 of a safety device 30, whose second terminal 302 is connected to the input of a second trunk consisting of the series of two photovoltaic modules 3 and 4.

I due terminali 301 , 302 sono elettricamente connessi tra loro da un interruttore elettrico 305, normalmente aperto e azionato in chiusura da mezzi di commutazione 31, alimentati da una sorgente remota 8 di bassa tensione controllata a sua volta da un interruttore 9. Questo via un bus bifilare 34 disgiunto e indipendente dalla linea DC di potenza della stringa di moduli. The two terminals 301, 302 are electrically connected to each other by an electric switch 305, normally open and closed by switching means 31, powered by a remote low voltage source 8 controlled in turn by a switch 9. This via a two-wire bus 34 disconnected and independent from the DC power line of the string of modules.

Analogamente l’uscita del secondo tronco, costituito dai due moduli 3,4 è connessa al terminale 321 di un secondo dispositivo di sicurezza 32, il cui secondo terminale 322 è connesso all’ingresso di un terzo tronco, non illustrato, e così via. Similarly, the output of the second trunk, consisting of the two modules 3,4 is connected to the terminal 321 of a second safety device 32, whose second terminal 322 is connected to the input of a third trunk, not shown, and so on.

Anche in questo caso i due terminali 321,322 sono elettricamente connessi tra loro da un interruttore elettrico 325, normalmente aperto e azionato in chiusura da mezzi di commutazione 33, anch’essi alimentati dalla sorgente di tensione 8 con la chiusura dell’interruttore di controllo 9. Also in this case the two terminals 321,322 are electrically connected to each other by an electrical switch 325, normally open and operated in closing by switching means 33, also powered by the voltage source 8 with the closing of the control switch 9.

Vantaggiosamente, anche se non necessariamente, gli interruttori elettrici 305, 325, insieme con i relativi mezzi di attuazione 31,33, sono costituiti ciascuno da un semplice relè elettromeccanico che assicura un elevato grado di isolamento tra la parte elettromeccanica e la parte elettrica di azionamento, anche dell’ordine di alcune migliaia di volt. Advantageously, although not necessarily, the electric switches 305, 325, together with the relative actuation means 31,33, each consist of a simple electromechanical relay which ensures a high degree of isolation between the electromechanical part and the electrical actuation part. , even on the order of a few thousand volts.

La sicurezza di funzionamento e affidabilità nel tempo di questi relè è assicurata dalle modalità di intervento con cui devono operare. The operational safety and reliability of these relays over time is ensured by the intervention methods with which they must operate.

E’ infatti evidente che il loro azionamento in apertura (o anche in chiusura) può essere eseguito quando il quadro elettrico 5 è in condizione di apertura avvenuta e nessuna corrente circola quindi nella stringa di moduli. It is in fact evident that their opening (or even closing) operation can be performed when the electrical panel 5 is in the open condition and no current therefore circulates in the string of modules.

L’apertura (e chiusura) dei diversi contatti può quindi avvenire a corrente nulla, senza il rischio di creazione di archi elettrici che provocano l’usura e l’impastamento dei contatti. The opening (and closing) of the various contacts can therefore take place at zero current, without the risk of creating electric arcs that cause wear and jamming of the contacts.

Il solo requisito richiesto per i contatti è che questi siano dimensionati per trasferire correnti dell’ordine di una decina di ampère (in pratica da 4 a 6 A). The only requirement for the contacts is that they are sized to transfer currents of the order of about ten amperes (in practice from 4 to 6 A).

Un ulteriore vantaggio dei relè elettromeccanici rispetto agli interruttori a stato solido è che la caduta di tensione a contatto chiuso è praticamente nulla. An additional advantage of electromechanical relays over solid state switches is that the voltage drop when contact is closed is practically zero.

Non vi è quindi alcuna dissipazione di potenza, salvo quella richiesta per l’alimentazione degli elettromagneti di azionamento che può essere resa trascurabile con opportuni accorgimenti in sé noti (tensione/corrente di attivazione elevata, corrente di mantenimento minima). There is therefore no power dissipation, except that required for powering the drive electromagnets which can be made negligible with appropriate precautions known per se (high activation voltage / current, minimum holding current).

Il sistema di alimentazione risulta poi estremamente semplice ed economico. E’ da notare che in figura 2 i diversi elettromagneti 31, 33 dei dispositivi di sicurezza sono connessi in parallelo sulla stessa linea di alimentazione 34. The feeding system is then extremely simple and economical. It should be noted that in figure 2 the different electromagnets 31, 33 of the safety devices are connected in parallel on the same power supply line 34.

Nulla vieta tuttavia di connettere i diversi elettromagneti in serie ( o parzialmente in serie e in parallelo) e alimentarli con una tensione più elevata, compatibilmente con le norme di sicurezza. However, nothing prevents you from connecting the different electromagnets in series (or partially in series and in parallel) and supplying them with a higher voltage, compatibly with safety standards.

La figura 3 rappresenta una soluzione alternativa a quella di figura 2. Figure 3 represents an alternative solution to that of Figure 2.

In figura 3 i diversi tronchi della stringa di moduli fotovoltaici, anziché essere separati tra loro dai dispositivi di sicurezza (come i dispositivi 30,32 di figura 2) sono provvisti ciascuno di un dispositivo di sicurezza 40,41 che consente di cortocircuitare il tronco. In figure 3 the different sections of the string of photovoltaic modules, instead of being separated from each other by the safety devices (such as the devices 30,32 of figure 2), are each provided with a safety device 40,41 which allows the section to be short-circuited.

I dispositivi 40,41 sono del tutto simili ai dispositivi 30,32 e l’unica differenza consiste nel fatto che l’interruttore 405, 415 in essi contenuto è di tipo a contatto normalmente chiuso. The devices 40,41 are completely similar to the devices 30,32 and the only difference is that the switch 405, 415 contained therein is of the normally closed contact type.

Anche in questo caso gli interruttori sono preferibilmente di tipo elettromeccanico con gli elettromagneti alimentati (per esempio in serie, come mostrato o anche in parallelo), attraverso la linea di alimentazione 34, dalla sorgente remota di tensione 8, controllata da un interruttore 9. Also in this case the switches are preferably of the electromechanical type with the electromagnets powered (for example in series, as shown or also in parallel), through the power supply line 34, by the remote voltage source 8, controlled by a switch 9.

In questo caso è da tenere presente che l’attivazione in apertura degli interruttori 405, 415, necessaria per attivare l’impianto, deve essere preferibilmente (ma non necessariamente) eseguita in assenza di illuminazione dei moduli o in presenza di scarsa illuminazione in modo che la corrente da interrompere sia minima o nulla, così da evitare la creazione di archi elettrici con conseguente usura dei contatti. In this case it should be borne in mind that the opening activation of the switches 405, 415, necessary to activate the system, must preferably (but not necessarily) be performed in the absence of lighting of the modules or in the presence of poor lighting so that the current to be interrupted is minimal or zero, so as to avoid the creation of electric arcs with consequent wear of the contacts.

L’intervento in chiusura, al verificarsi di condizioni di emergenza, in particolare di incendio, può essere invece eseguita senza conseguenze negative in qualsiasi momento. The intervention in closing, in the event of emergency conditions, in particular of fire, can instead be performed without negative consequences at any time.

Un aspetto importante delle soluzioni realizzative proposte, sia in fig. 2 che in fig. 3 è la completa autonomia locale dei dispositivi di sicurezza. An important aspect of the proposed construction solutions, both in fig. 2 and in fig. 3 is the complete local autonomy of the safety devices.

In altre parole il loro intervento per realizzare le condizioni di sicurezza non è condizionato in alcun modo dal collegamento con postazioni remote, dalla presenza di una tensione di alimentazione, o da requisiti di altre parti dell’impianto. In other words, their intervention to achieve safety conditions is not conditioned in any way by the connection with remote locations, by the presence of a power supply voltage, or by the requirements of other parts of the system.

Facciamo un esempio: se un cedimento strutturale o un intervento involontario comportano l’interruzione della linea di alimentazione 34 i relativi interruttori si dispongono comunque in condizione di apertura (fig. 2) o di chiusura (fig.3), ossia determinano una condizione di sicurezza elettrica, indipendentemente dallo stato di altre parti dell’impianto, dalla rottura di moduli fotovoltaici o da eventuali disconnessioni elettriche che avvengono altrove. Let's give an example: if a structural failure or an involuntary intervention leads to the interruption of the power supply line 34, the relative switches are in any case arranged in an open (fig. 2) or closed (fig. 3) condition, i.e. they determine a condition of electrical safety, regardless of the state of other parts of the system, the breakdown of photovoltaic modules or any electrical disconnections that occur elsewhere.

Come ultima osservazione si può fare presente che, per soddisfare diverse preferenze di installazione e rendere possibile l’impiego dello stesso dispositivo di sicurezza sia nel caso di installazione come rappresentata in figura 2 che nel caso rappresentato in figura 3 (o anche nel caso di sistemi ibridi) il dispositivo di sicurezza, quando del tipo con relè elettromeccanico, come è preferibile, può contenere un relè di commutazione a tre contatti, per assicurare al tempo stesso la funzione di contatto normalmente aperto e quella di contatto normalmente chiuso. As a last observation it can be pointed out that, in order to satisfy different installation preferences and make it possible to use the same safety device both in the case of installation as shown in figure 2 and in the case shown in figure 3 (or even in the case of hybrids) the safety device, when of the type with electromechanical relay, as is preferable, can contain a switching relay with three contacts, to ensure at the same time the normally open contact function and the normally closed contact function.

Ciò con evidenti vantaggi a livello produttivo (un solo prodotto per esigenze diverse). This with obvious advantages at the production level (a single product for different needs).

La descrizione che precede si riferisce a due forme preferite di realizzazione. E’ però evidente che molte varianti possono essere apportate senza dipartirsi dallo spirito dell’invenzione. The foregoing description refers to two preferred embodiments. However, it is clear that many variations can be made without departing from the spirit of the invention.

Per esempio in un impianto a pannelli fotovoltaici comprendente più stringhe di moduli, l’attivazione o disattivazione dei dispositivi di sicurezza associati alle diverse stringhe può essere reso selettivo utilizzando un bus di alimentazione 34 dedicato per ogni singola stringa. For example, in a photovoltaic panel system comprising multiple strings of modules, the activation or deactivation of the safety devices associated with the different strings can be made selective using a dedicated power bus 34 for each individual string.

Si può così parzializzare l’operatività dell’impianto e l’intervento dei dispositivi di sicurezza. It is thus possible to partialize the operation of the system and the intervention of the safety devices.

Una parzializzazione ancor più spinta può essere ottenuta utilizzando interruttori elettromeccanici “intelligenti”, disponibili sul mercato, che rimangono attivati solo in caso di ricezione periodica, attraverso il bus 34 (nel caso comprendente anche più di due fili) di un codice di identificazione, in assenza del quale si dispongono comunque nello stato normale inattivo (aperto o chiuso). An even more extreme partialization can be obtained by using "intelligent" electromechanical switches, available on the market, which remain activated only in the event of periodic reception, through the bus 34 (in the case including more than two wires) of an identification code, in absence of which they have in any case in the normal inactive state (open or closed).

Si deve anche osservare che se le realizzazioni rappresentate nelle figure 2 e 3 sono preferibili, per ragioni di economia, in quanto richiedono un numero di dispositivi di sicurezza pari alla metà (o anche meno) del numero di moduli della stringa, è anche possibile prevedere l’impiego di un dispositivo di sicurezza, con relativo interruttore, vuoi interposto tra ogni coppia di moduli successivi della stringa, vuoi connesso in parallelo a ciascun modulo. It should also be noted that if the embodiments represented in figures 2 and 3 are preferable, for reasons of economy, as they require a number of safety devices equal to half (or even less) of the number of modules in the string, it is also possible to provide the use of a safety device, with relative switch, either interposed between each pair of successive modules of the string, or connected in parallel to each module.

Claims

CLAIMS 1. Electrical safety device (30,32,40,41) for photovoltaic module systems (1,2,3,4, N) comprising an electrical switch (305,325,405,415) normally open or normally closed, having two terminals (301,302,321,322) each for connection to an input / output terminal of said photovoltaic modules, and switching means of said switch (31,33,42,43) powered by a remote and controlled voltage source (8,9) through a bus ( 34) separate and electrically isolated from the power conductors of photovoltaic systems.

2. Device as in claim 1 wherein said electrical switch is an electromagnetic switch and the excitation coil (31,33,42,43) of said switch is powered by said remote and controlled source (8,9) by means of said bus ( 34) separate and electrically isolated from the power conductors of photovoltaic systems.

3. Device as in claim 2 wherein said electromagnetic switch is of the contact switching type (SPDT)

4. Device as in claim 1 wherein said electrical switch (305,325,405,415) is a solid state device.

5. Solar system comprising a plurality of photovoltaic modules (1,2,3,4, N) connected in series to form a string, characterized by what it comprises, interposed between a pair of modules (2,3) to be connected in series , a safety device (30,32) as claimed in any one of claims 1,2,3,4, whose switch (305,325) is normally open and therefore electrically isolates the pair of modules.

6. Solar system comprising a plurality of photovoltaic modules (1,2,3,4, N) connected in series to form a string, characterized by what it comprises, interposed between groups of modules (1,2; 3,4) to be connect in series, each group being made up of at least two modules connected in series, a safety device (30,32) as in any one of claims 1,2,3,4, whose switch (305,325) is normally open and therefore electrically isolates the group from the next group or module in the string.

7. Solar system comprising a plurality of photovoltaic modules (1,2,3,4, N) connected in series to form a string, characterized in that it comprises a plurality of safety devices (40,41) as in any of the claims 1,2,3,4 each connected in parallel to one of said modules, the switch of said safety devices being normally closed.

8. Solar system comprising a plurality of photovoltaic modules (1,2,3,4, N) connected in series to form a string, characterized in that it comprises a plurality of safety devices (40,41) as in any of the claims 1,2,3,4, each of said devices being connected in parallel to at least two of said modules connected in series, the switch of said safety devices being normally closed.

9 Solar system as in any one of claims 5,6,7,8 comprising means for causing a selective intervention of said safety devices.