Verifica della logica di sicurezza 'rilevamento isola' ai fini degli standard europei sulle risorse energetiche distribuite (DER).

L’imperativo della funzione anti-isola nelle smart grid europee

L'Unione Europea sta guidando la transizione globale verso le risorse energetiche distribuite (DER), integrando enormi capacità di impianti fotovoltaici a energia solare e sistemi di accumulo con batterie nelle reti a bassa e media tensione. Con l’aumento della penetrazione di questi generatori decentralizzati, garantire la sicurezza e la stabilità della rete diventa estremamente complesso. Uno dei meccanismi di sicurezza più critici richiesti per gli inverter connessi alla rete è il rilevamento dell’isola (anti-islanding). Un’isola elettrica si verifica quando una porzione della rete di distribuzione viene fisicamente scollegata dalla fonte di alimentazione pubblica ma continua a essere alimentata da DER locali. Ciò comporta gravi rischi, tra cui pericoli di folgorazione per i tecnici addetti alla manutenzione della rete, danni agli apparecchi domestici causati da tensione e frequenza non regolate, e richiusura automatica fuori fase degli interruttori di rete, che può provocare danni catastrofici agli inverter. Per i responsabili degli acquisti B2B, gli operatori delle reti elettriche e le società EPC in tutta l’UE, la verifica della logica di sicurezza per il rilevamento dell’isola negli inverter rappresenta un passaggio fondamentale per la conformità.

Questa guida spiega come viene testata e convalidata la logica anti-isola secondo gli standard europei, con particolare attenzione alla famiglia di norme EN 50549 e alla IEC 62116, e in che modo gli inverter JYINS raggiungono la conformità evitando interruzioni ingiustificate della rete.

Tecniche passive e attive di rilevamento dell’isola

Per garantire un rilevamento affidabile in tutte le condizioni di rete, gli inverter moderni utilizzano una combinazione di metodi passivi e attivi di rilevamento dell’isola all’interno del proprio firmware di controllo.

Metodi passivi:

• Protezione da sottotensione/sobratensione (UVP/OVP): monitora la tensione di rete. Se il carico locale non corrisponde alla potenza erogata dall’inverter durante un evento di isola, la tensione supererà rapidamente i limiti di sicurezza, causando lo scatto dell’inverter.
• Protezione da sottofrequenza/sovrapp frequenza (UFP/OFP): monitora la frequenza di rete. Una discrepanza tra carico locale e generazione dell’inverter provoca una deriva della frequenza, innescando lo scatto.
• Tasso di variazione della frequenza (RoCoF): Misura la velocità con cui la frequenza della rete sta cambiando. In un'isola locale, la frequenza varia molto più rapidamente rispetto a una grande rete elettrica sincronizzata. Un valore elevato di RoCoF indica la perdita della connessione alla rete, innescando l’arresto del sistema.
• Rilevamento del salto di fase: Monitora l’angolo di fase della tensione di rete. Un brusco cambiamento dell’angolo di fase suggerisce una disconnessione dalla rete.

Metodi attivi (obbligatori per la conformità):

I metodi passivi presentano una zona morta in cui il carico locale corrisponde esattamente all’output fotovoltaico, impedendo qualsiasi variazione significativa di tensione o frequenza. I metodi attivi risolvono questo problema introducendo piccole perturbazioni continue sull’uscita dell’inverter:

• Deriva attiva della frequenza (AFD): L’inverter tenta costantemente di spostare leggermente la frequenza di rete rispetto al valore nominale. Finché la rete è stabile, questa deviazione viene corretta. Se la rete viene disconnessa, la frequenza si discosta rapidamente, innescando l’interruzione.
• Fluttuazione della potenza reattiva: l'inverter immette piccoli impulsi di potenza reattiva e ne monitora la risposta in termini di tensione. Una risposta di tensione elevata indica una rete debole e isolata.

Gli inverter JYINS combinano queste tecniche passive e attive, utilizzando avanzati algoritmi di elaborazione del segnale digitale per monitorare continuamente lo stato della rete. Questo rilevamento multilivello garantisce l'individuazione e l'isolamento di un'isola in meno di 2 secondi, soddisfacendo i rigorosi requisiti delle norme europee sulla sicurezza.

Interpretazione delle norme europee: EN 50549 e IEC 62116

Nella valutazione degli inverter per progetti europei, i team addetti agli acquisti devono assicurarsi che le apparecchiature siano certificate secondo le pertinenti norme regionali e internazionali. I due riferimenti principali per l'anti-islanding nell'UE sono:

• EN 50549-1 e EN 50549-2: Queste norme europee armonizzate definiscono i requisiti per gli impianti di generazione destinati a essere collegati in parallelo alle reti di distribuzione. La parte 1 riguarda il collegamento alle reti a bassa tensione (fino ai sistemi C&I), mentre la parte 2 riguarda i collegamenti a media tensione. Entrambe le parti prescrivono lo scollegamento automatico del generatore in caso di isola, richiedendo la conformità alle procedure di prova definite nella IEC 62116.
• IEC 62116: Questa è la norma internazionale di riferimento per la verifica della funzione anti-isola negli inverter fotovoltaici connessi alla rete elettrica. Definisce una procedura di prova di laboratorio estremamente rigorosa che utilizza un circuito di carico risonante RLC. L’inverter deve scollegarsi entro 2 secondi in varie condizioni di bilanciamento del carico, compreso lo stato critico di carico bilanciato, in cui le potenze attiva e reattiva sono perfettamente coincidenti, lasciando zero margine per un rilevamento passivo esclusivo.

Durante il processo di verifica, gli acquirenti B2B dovrebbero richiedere i certificati di prova ufficiali e i rapporti di laboratorio che attestino il superamento da parte dell’inverter di tutte le condizioni di prova IEC 62116. Gli inverter JYINS sono interamente certificati da laboratori di prova indipendenti accreditati (ad esempio TUV e Bureau Veritas), fornendo tutta la documentazione necessaria per l’approvazione da parte delle utility in tutti gli Stati membri dell’UE.

Bilanciare sicurezza e resilienza della rete: evitare interruzioni ingiustificate

Sebbene il rilevamento rapido dell’isola sia fondamentale per la sicurezza, non deve essere così sensibile da causare interruzioni ingiustificate durante normali transitori di rete. Mentre l’Europa procede verso una rete con minore inerzia fisica, oscillazioni di frequenza e tensione di breve durata stanno diventando sempre più comuni. Se milioni di inverter residenziali e commerciali si disinserissero contemporaneamente a causa di un transitorio di rete di lieve entità, un piccolo calo di frequenza potrebbe trasformarsi in un black-out su larga scala.

Per prevenire ciò, la norma EN 50549 prescrive che gli inverter supportino la modalità sensibile alla frequenza (FSM) e le capacità di attraversamento dei disturbi, consentendo loro di rimanere connessi durante brevi perturbazioni della rete non pericolose. Gli ingegneri JYINS hanno risolto questa sfida mediante loop di controllo altamente ottimizzati:

• Filtraggio intelligente: la logica di controllo dell'inverter distingue tra eventi di isola locale (che richiedono un arresto immediato) e transitori più ampi della tensione/frequenza della rete (che richiedono che l'inverter rimanga collegato e supporti la rete).
• Processori a doppio core: un core si concentra esclusivamente sul campionamento ad alta frequenza necessario per il rilevamento attivo dell'isola, mentre l'altro gestisce la regolazione della potenza e il controllo del ride-through sulla rete, garantendo alcun ritardo nell'elaborazione delle decisioni critiche in materia di sicurezza.

Questo sofisticato equilibrio garantisce che gli inverter JYINS offrano la massima sicurezza senza compromettere la disponibilità della rete o la stabilità della potenza fornita dall'utility.

Linee guida per l'acquisto destinate agli importatori UE e alle imprese di ingegneria, approvvigionamento e costruzione (EPC)

Per i grossisti e gli sviluppatori di progetti solari europei, l’approvvigionamento di inverters pienamente conformi e certificati costituisce la base per un’attività commerciale di successo. Cercate un partner che offra percorsi chiari di conformità, schede tecniche complete e modelli di supporto per le reti locali.

JYINS offre un’ampia gamma completa di inverters connessi alla rete, certificati e specificamente progettati per il mercato europeo. Il nostro impegno verso un rigoroso controllo qualità, test approfonditi di conformità e logiche avanzate di rilevamento attivo dell’isola ci rende il partner preferito per i professionisti B2B del settore fotovoltaico. Contattate il nostro help desk europeo per ricevere copie dei nostri certificati di prova EN 50549 e IEC 62116 e per discutere come possiamo supportare i vostri prossimi progetti C&I.