Prova della tensione a circuito aperto (Voc)

La tensione a circuito aperto, comunemente indicata come Voc, è la tensione misurata ai capi di un modulo, di una stringa o di un circuito di campo fotovoltaico quando da quella sorgente non viene prelevata corrente di esercizio. Il circuito resta alimentato dalla luce solare, ma la misura viene eseguita in condizione di circuito aperto e non mentre la sorgente eroga corrente di carico.

In una stringa FV, la Voc misurata riflette il contributo di tensione complessivo dei moduli collegati in serie. Questo rende la prova utile per verificare se la configurazione elettrica è coerente con il numero e il tipo di moduli previsti.

La Voc è fortemente influenzata dalla temperatura del modulo e risente anche dell’irraggiamento. Il valore va quindi interpretato in base alle condizioni presenti durante la misura e alle caratteristiche elettriche dei moduli installati.

Una lettura di tensione è un’evidenza su un solo parametro elettrico. Non fornisce una valutazione completa di potenza del modulo, corrente di stringa, stato dell’isolamento, resistenza dei connettori o prestazioni sotto carico.

Un uso comune della misura della Voc è verificare la configurazione delle stringhe. Se una stringa dovrebbe contenere un numero definito di moduli in serie, la sua tensione a circuito aperto può essere confrontata con il valore atteso, calcolato dalle caratteristiche dei moduli e dalle condizioni effettive di misura.

Una differenza sostanziale può giustificare l’indagine su moduli mancanti, cablaggio errato, circuiti aperti, sezioni invertite, collegamenti imprevisti o altri problemi di configurazione. La misura può anche aiutare a distinguere le stringhe quando etichette o documentazione richiedono una verifica in campo.

Durante la ricerca guasti, la Voc può essere misurata su sezioni di circuito via via più piccole, dove l’impianto consente un sezionamento sicuro. Questo può aiutare a stabilire se una tensione anomala ha origine in una stringa intera, in una parte di stringa o in un singolo modulo.

La prova può inoltre supportare la verifica dopo la sostituzione di moduli o interventi elettrici. Un risultato coerente con la configurazione prevista è un’evidenza che il circuito provato è collegato come atteso, anche se non dimostra che ogni componente funzioni correttamente sotto carico.

La prova Voc è quindi più utile quando il risultato atteso è noto. Un valore di tensione privo di una configurazione di riferimento o di un contesto ambientale è difficile da interpretare in modo affidabile.

I moduli FV collegati in serie contribuiscono alla tensione della stringa, quindi un valore di Voc inatteso può indicare che la configurazione elettrica non corrisponde al progetto o che una parte del percorso in serie richiede un’indagine. Per questo la prova di tensione è utile in fase di collaudo e di isolamento dei guasti.

Il confronto tra stringhe simili può inoltre far emergere differenze che meritano un approfondimento. Se più stringhe usano lo stesso tipo di modulo, lo stesso numero di moduli in serie, lo stesso orientamento e le stesse condizioni di misura, le loro tensioni a circuito aperto dovrebbero normalmente seguire un andamento comparabile. Una differenza rilevante può indicare un problema di cablaggio, di modulo o di misura.

La valutazione dello stato non dovrebbe fermarsi alla lettura della tensione. Alcuni difetti incidono poco sulla Voc ma influiscono in modo significativo su corrente o potenza sotto carico. Una stringa può quindi mostrare una tensione a circuito aperto apparentemente ragionevole e contenere comunque celle danneggiate, sporcizia, ombreggiamenti, connessioni ad alta resistenza, difetti di isolamento o condizioni legate ai diodi di bypass.

Per questo la Voc va combinata con altre evidenze quando lo richiede il quesito dell’ispezione. Corrente di cortocircuito, misure in esercizio, resistenza di isolamento, ispezione visiva, termografia, dati di monitoraggio o prove a livello di modulo possono fornire informazioni che la Voc non offre.

La prova contribuisce alla verifica confermando le condizioni elettriche. Non va presentata come un metodo che aumenta direttamente l’efficienza dell’impianto.

Anche se durante una misura di Voc non scorre intenzionalmente corrente di carico, il circuito può trovarsi comunque a una tensione continua pericolosa. Le stringhe FV restano in tensione ogni volta che l’irraggiamento è sufficiente, e l’assenza di corrente non rende sicuri i conduttori esposti.

Prima di collegare lo strumento, il team in campo deve individuare il circuito, l’intervallo di tensione atteso, la configurazione dell’impianto e i punti di misura adatti. Strumento, puntali, sonde, connettori e procedura di lavoro devono essere idonei alla tensione continua attesa e all’ambiente elettrico.

La misura va eseguita ai capi dei terminali positivo e negativo definiti, senza creare un cortocircuito involontario. Il personale deve evitare di muovere connettori o terminali, a meno che il circuito non sia stato portato nello stato richiesto dalla procedura di sezionamento del sito.

Se per ottenere la condizione di circuito aperto occorre scollegare il circuito, la sequenza di manovra deve seguire il progetto dell’apparecchiatura e la procedura approvata. I connettori in corrente continua non progettati per interrompere il carico non devono essere separati mentre sono percorsi da corrente.

Le condizioni ambientali vanno registrate in prossimità del momento della misura. La temperatura del modulo è particolarmente importante, perché la tensione FV varia con la temperatura, e anche un irraggiamento che cambia rapidamente può influire sul valore osservato.

Il lavoro deve essere svolto da personale competente, perché sia l’interpretazione sia la sicurezza elettrica dipendono dalla comprensione della disposizione del circuito.

La Voc attesa va determinata in base alle caratteristiche elettriche del modulo, al numero di moduli in serie e alla temperatura effettiva o stimata dei moduli. La tensione del modulo varia in genere con la temperatura secondo il coefficiente di temperatura indicato per il prodotto, quindi un campo freddo può mostrare una Voc diversa dallo stesso campo in condizioni di esercizio calde.

Anche l’irraggiamento influisce sulla tensione a circuito aperto, benché in modo diverso dalla sua influenza, più forte, sulla corrente. Un irraggiamento molto basso o variabile rende i confronti meno affidabili, soprattutto se le misure di stringhe diverse sono eseguite in momenti diversi.

La tensione misurata di una stringa non va quindi confrontata ciecamente con un unico valore nominale di progetto. Il team in campo deve stabilire quale intervallo o risultato atteso sia appropriato per le condizioni e le apparecchiature in prova.

Una tensione inferiore all’atteso può giustificare l’indagine su configurazione della stringa, collegamenti dei moduli, conduttori danneggiati, sezioni aperte o altre condizioni elettriche. Una lettura insolita va prima verificata con il corretto fondo scala, la polarità, i punti di collegamento e lo stato del circuito, prima di dichiarare un guasto a un componente.

Un risultato di Voc normale non dimostra che la stringa fornisca la potenza attesa. La misura a circuito aperto non verifica il comportamento nel punto di massima potenza né sotto il carico dell’inverter.

Il registro della prova deve identificare il modulo, la stringa o il circuito misurato, la sua configurazione di progetto, la Voc misurata, data e ora, strumento, polarità e condizioni ambientali rilevanti. Registrare la temperatura del modulo, o la base di temperatura usata per il confronto, rende più significativa la revisione successiva.

Quando il risultato viene confrontato con un valore atteso, il registro deve indicare come tale atteso è stato stabilito. Può trattarsi di dati del modulo, del numero di moduli in serie, della documentazione di progetto o di un altro metodo di confronto definito.

Le misure di Voc possono essere eseguite durante il collaudo, dopo interventi su moduli o stringhe, durante la ricerca guasti o nell’ambito di un programma di ispezione elettrica stabilito. Possono anche essere attivate da informazioni di monitoraggio che indicano che una stringa o un ingresso dell’inverter si comporta in modo diverso dai circuiti comparabili.

Non esiste un intervallo universale adatto a ogni impianto. La necessità di ripetere la prova dipende da strategia di manutenzione, storia dell’impianto, modifiche alle apparecchiature, anomalie osservate e altri requisiti di ispezione.

Se un circuito non può essere misurato in sicurezza o l’accesso non è disponibile, questa limitazione va documentata. Una stringa non provata non deve essere considerata superata.

La prova Voc non misura la potenza erogata sotto carico. Non può stabilire l’efficienza dell’inverter, la capacità di corrente della stringa, il comportamento nel punto di massima potenza, la resistenza di isolamento o la qualità di ogni connessione elettrica.

Una stringa con tensione a circuito aperto normale può comunque presentare guasti. Connettori ad alta resistenza, sporcizia, ombreggiamento parziale, anomalie termiche, disomogeneità di corrente, problemi di isolamento o difetti intermittenti possono non produrre una deviazione chiara della Voc.

Una singola lettura non va quindi usata come diagnosi completa. Una tensione inattesa deve portare a ulteriori ispezioni o misure scelte in base alla condizione sospetta.

La termografia può fornire evidenze diverse, ma una sola immagine termica non può dimostrare la configurazione elettrica di una stringa. La IEC 62446-3 riguarda l’ispezione termografica all’aperto di impianti FV in esercizio, comprendendo attrezzature, condizioni ambientali, procedura di ispezione, competenza del personale e rapporti. Non definisce il metodo di misura della Voc né impone un intervallo di temperatura universale agli impianti FV.

Una misura di Voc soddisfacente non dimostra neppure la sicurezza complessiva dell’impianto. Restano necessari altri controlli elettrici e meccanici quando l’ambito dell’ispezione li richiede.