Protezione dagli archi elettrici nel fotovoltaico: guida alla prevenzione incendi

L’arco elettrico fotovoltaico in corrente continua rappresenta uno dei guasti più critici e difficili da gestire perché, una volta innescato, può mantenersi attivo a lungo e sviluppare temperature molto elevate. Nella corrente alternata il flusso cambia direzione continuamente e, per un breve istante, si azzera. Questo passaggio per lo zero aiuta l’arco elettrico a spegnersi naturalmente. In corrente continua, invece, il flusso di energia elettrica non si interrompe spontaneamente. Se si forma un arco, quindi, questo può restare acceso e a sviluppare calore per molto più tempo. Nel fotovoltaico il problema è accentuato dalle elevate tensioni in DC: un connettore allentato, un contatto deteriorato, un cavo danneggiato o un collegamento non correttamente realizzato possono creare un arco persistente, capace di surriscaldare rapidamente componenti e materiali isolanti, danneggiare l’impianto e, nei casi più gravi, innescare un incendio. Per questo la prevenzione passa soprattutto dalla corretta progettazione del lato DC, dalla qualità delle connessioni e dall’utilizzo di componenti specificamente dimensionati e certificati per le tensioni e le correnti dell’impianto fotovoltaico. Continua a leggere per scoprire di più.

Che cos’è un arco elettrico e perché in corrente continua è più pericoloso

Un arco elettrico è una scarica che si forma tra due parti conduttrici separate, quando la tensione è sufficiente a ionizzare l’aria e permettere il passaggio della corrente.  Il fenomeno può protrarsi nel tempo, generando temperature molto elevate e provocando il progressivo deterioramento di contatti, conduttori, involucri e materiali isolanti circostanti. In un impianto fotovoltaico questo aspetto assume particolare rilevanza perché le stringhe possono operare a tensioni elevate e continuano a essere alimentate dai moduli durante le ore di irraggiamento. A rendere il guasto più insidioso è il fatto che un arco elettrico non si manifesta necessariamente come un cortocircuito tradizionale. In particolare, nel caso di un arco in serie, la corrente può rimanere entro valori apparentemente compatibili con il normale funzionamento dell’impianto, rendendo il guasto più difficile da individuare con le sole protezioni contro sovracorrenti e cortocircuiti. Per questo diventano importanti sistemi capaci di riconoscere le caratteristiche elettriche tipiche dell’arco e intervenire prima che il surriscaldamento provochi danni più estesi.

In questo ambito si inserisce la norma IEC 63027:2023, dedicata ai dispositivi per la rilevazione e, ove previsto, l’interruzione degli archi in corrente continua nei sistemi fotovoltaici. La norma definisce requisiti funzionali e procedure di prova per verificare la capacità di questi dispositivi di identificare condizioni di arco e contribuire a ridurre il rischio che un guasto elettrico possa evolvere in un principio d’incendio. La presenza di questi dispositivi, tuttavia, non sostituisce una corretta progettazione dell’impianto: qualità dei cablaggi, compatibilità dei connettori, corretta esecuzione delle connessioni e scelta di componenti adeguati alle condizioni operative restano elementi fondamentali per prevenire il fenomeno alla fonte.

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I fattori che riducono il rischio nel tempo

L’arco elettrico raramente nasce all’improvviso. Più spesso è il risultato di un degrado progressivo. Per questo i controlli periodici sono una parte essenziale della prevenzione. Anche una componentistica di qualità, infatti, non elimina gli effetti dell’invecchiamento e delle condizioni ambientali. La IEC 62446-2 affronta la manutenzione preventiva dei connettori e degli altri elementi degli impianti fotovoltaici includendo anche gli aspetti legati alla sicurezza delle connessioni e alla prevenzione degli incendi, mentre la IEC TS 62446-3 definisce modalità e requisiti per l’ispezione termografica degli impianti fotovoltaici in esercizio. 

Non esiste tuttavia una frequenza di controllo valida per ogni impianto. La periodicità deve essere definita in funzione del piano di manutenzione, delle caratteristiche dell’installazione, dell’ambiente, dello storico dell’impianto e delle indicazioni fornite dai produttori. Durante le verifiche è importante controllare lo stato di serraggi e connessioni, l’integrità dei cavi, eventuali deformazioni o scolorimenti, tracce di surriscaldamento o di arco, infiltrazioni all’interno dei quadri e anomalie termiche tra componenti equivalenti.

Come prevenire l’arco elettrico lato DC

Prevenire un arco elettrico significa prima di tutto ridurre le condizioni che possono favorirne l’innesco. Nel fotovoltaico questo obiettivo riguarda l’intero lato DC: dalla qualità delle connessioni alla posa dei cavi, dalla capacità di sezionamento al corretto dimensionamento dei componenti. Va precisato che non esiste un singolo dispositivo in grado di eliminare il rischio, ma una serie di accorgimenti che, se integrati correttamente, rendono l’impianto più affidabile e sicuro nel tempo.

Un primo punto critico riguarda connettori e collegamenti elettrici. Una connessione non correttamente realizzata, incompatibile o sottoposta a sollecitazioni può aumentare la resistenza di contatto, provocare il surriscaldamento dei cablaggi DC e creare le condizioni per la formazione di un arco. La IEC 62852 definisce requisiti di sicurezza e prove per i connettori destinati ai circuiti fotovoltaici in corrente continua fino a 1.500 V. Anche cavi e condutture devono essere scelti e installati con attenzione. 

A tutto ciò si aggiungono le protezioni del circuito in corrente continua, ciascuna con una funzione specifica. Infine, anche il sezionamento di sicurezza DC svolge un ruolo essenziale: poter interrompere il circuito in modo controllato consente di operare con maggiori garanzie durante manutenzione, emergenze e altre condizioni previste dal progetto. Per questo il sezionatore deve essere scelto in funzione di tensione, corrente, numero di poli e categoria di utilizzo specifica per l’applicazione fotovoltaica.

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Il ruolo di Bremas nella prevenzione degli incendi nel fotovoltaico

È proprio nella gestione e nella protezione del lato in corrente continua che si inserisce il contributo di Bremas. L’azienda sviluppa componenti destinati agli impianti fotovoltaici con l’obiettivo di rendere più affidabili le funzioni di sezionamento, protezione e gestione delle stringhe.
La gamma comprende sezionatori specifici per applicazioni fotovoltaiche DC e quadri di campo per impianti FV nei quali possono essere integrate diverse funzioni, come sezionamento sotto carico, protezione contro le sovracorrenti e scaricatori di sovratensione. 
Il contributo alla prevenzione dell’arco elettrico consiste nel ridurre i punti critici del circuito DC e garantire una gestione più controllata delle stringhe. Componenti correttamente dimensionati aiutano a limitare surriscaldamenti, sovraccarichi e sollecitazioni anomale che, nel tempo, possono favorire il deterioramento di contatti e connessioni.

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Domande frequenti sull’arco elettrico fotovoltaico

Cos’è un arco elettrico in un impianto fotovoltaico?
Un arco elettrico è una scarica che si crea quando la corrente riesce a passare attraverso un piccolo spazio tra due parti conduttrici, formando un canale di gas ionizzato. In un impianto fotovoltaico può verificarsi, per esempio, in presenza di una connessione allentata, un contatto deteriorato o un cavo danneggiato. L’arco genera temperature molto elevate, che possono danneggiare cavi, connettori e materiali isolanti e, in presenza di materiali combustibili, aumentare il rischio di incendio in un impianto fotovoltaico.

Perché un arco in corrente continua è più difficile da interrompere rispetto a uno in corrente alternata?
Nella corrente alternata a 50 Hz la corrente passa naturalmente per lo zero 100 volte al secondo. Questi passaggi favoriscono l’estinzione dell’arco. In corrente continua, invece, non esiste un passaggio periodico per lo zero: se la tensione e la corrente disponibili sono sufficienti, l’arco può quindi continuare a mantenersi. Negli impianti fotovoltaici il problema è particolarmente rilevante perché i moduli continuano a generare energia quando sono esposti alla luce, anche se l’inverter viene spento.

Dove possono innescarsi gli archi elettrici negli impianti fotovoltaici?
I punti più critici sono quelli in cui la continuità elettrica può deteriorarsi nel tempo: connettori non correttamente accoppiati o crimpati, scatole di giunzione dei moduli, morsetti dei quadri di stringa e collegamenti sottoposti a sollecitazioni meccaniche o termiche. Possono creare le condizioni per un guasto d’arco DC fotovoltaico anche l’invecchiamento dell’isolamento cavi, l’infiltrazione umidità nel quadro, l’azione dei raggi UV e l’azione di roditori Per questo la qualità delle connessioni, la corretta posa dei cavi e i controlli periodici sono elementi centrali nella prevenzione. invecchiamento isolamento cavi | infiltrazione umidità quadro.

Quali componenti servono per prevenire gli archi elettrici in un impianto fotovoltaico?
Servono funzioni complementari. Connettori e cavi idonei riducono le possibilità di generare il difetto; fusibili gPV offrono protezione da determinate sovracorrenti; SPD limitano le sovratensioni; sezionatori sottocarico DC permettono l’interruzione controllata; i dispositivi AFCI sono invece specificamente rivolti al rilevamento degli archi di serie.

Cosa prevede la normativa italiana sugli archi elettrici nel fotovoltaico?
Le linee guida VVF del 2025 prevedono, nel proprio campo di applicazione, protezioni anche contro i guasti serie e un sistema di sezionamento di emergenza. La CEI 64-8 disciplina gli impianti BT e comprende la Sezione 712 sui sistemi fotovoltaici. La CEI EN IEC 63027 tratta specificamente rilevazione e interruzione degli archi DC serie.

Ogni quanto va controllato un impianto fotovoltaico per prevenire il rischio di arco elettrico?
Non esiste un unico intervallo valido per tutti gli impianti. La frequenza va definita attraverso il piano di manutenzione e le condizioni dell’installazione. Controllo visivo, verifiche elettriche e termografia possono essere combinati in funzione del rischio e delle indicazioni applicabili.