Indicazioni inerenti alla progettazione sismica di impianti fotovoltaici

Cos’è un impianto fotovoltaico

Un impianto fotovoltaico è un sistema costituito da pannelli fotovoltaici che convertono l'energia del sole in elettricità, contribuendo a ridurre le emissioni di CO₂ nell'atmosfera durante l’esercizio, in realtà se si considera l’intero ciclo di vita con produzione e smantellamento le emissioni sono tutt’altro che nulle.

La potenzialità di tale sistema riguarda la capacità di produrre una quantità di energia sufficiente per rendere un edificio autonomo. L'impianto fotovoltaico è formato da piccole celle solari, realizzate in silicio amorfo mono o policristallino e caratterizzate da strisce argentate sulla superficie, dove avvengono i contatti per la connessione in serie di più celle, che a loro volta andranno a costituire un modulo fotovoltaico. L’impianto fotovoltaico infine nasce dall'aggregazione di più moduli.

Gli impianti fotovoltaici possono essere suddivisi in due macro-categorie:

• impianti fotovoltaici a terra, che vengono installati su un terreno ampio, nel rispetto dei limiti imposti dalla normativa;
•  impianti fotovoltaici a tetto, che consistono nell'installazione di pannelli fotovoltaici sulle coperture degli edifici.

Quando si decide di procedere con l’installazione fotovoltaica bisogna rispettare una serie di normative:

• il testo unico dell’edilizia e il glossario edilizia libera 2018, per quanto riguarda l’elenco delle principali opere edilizie realizzabili senza titolo abilitativo, tra cui potrebbe anche rientrare un impianto fotovoltaico;
• il DL 17/2022 (decreto bollette), contiene misure urgenti per il contenimento dei costi dell’energia elettrica e del gas naturale, per lo sviluppo delle energie rinnovabili e per il rilancio delle politiche industriali;
• il DLGS 42/2004 (codice dei beni culturali), che regola invece la tutela dei beni culturali e paesaggistici d'Italia e che deve essere di riferimento per le installazioni in tali zone;
• disciplinari tecnici, norme CEI (in particolare le CEI 0-21 e CEI 0-16) e le normative tecniche relative agli impianti fotovoltaici, di accumulo ed elettrici in generale;
• le norme urbanistiche locali;
• le norme tecniche per le costruzioni, per quanto concerne il dimensionamento strutturale dei supporti.

In generale l’installazione di un impianto fotovoltaico viene considerata come edilizia libera, ma esistono delle eccezioni ad esempio casi in cui i lavori avvengono in centri storici, aree protette o zone di particolare interesse pubblico come riportato nel DLGS 42/2004. In tali aree l’installazione comporta la richiesta di permessi indipendente dalla potenza nominale, anche se, qualora gli impianti producono una potenza non superiore ai 200 kW, la procedura prevista per permessi e autorizzazioni è semplificata.

Dal punto di vista strutturale molteplici sono gli interrogativi che affliggono i progettisti, alcuni dei quali vengono affrontati mediante pareri tecnici da parte dei vari enti competenti. Ad esempio, è stato emesso il parere dell’Area geologica, suoli e sismica dell’Emilia Romagna per chiarire se la componente elettromeccanica possa essere considerata un motivo valido per ridurre le azioni di vento e neve, ovvero se possano essere adottate diverse combinazioni delle azioni rispetto a quelle previste dalle NTC18.

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Pratica sismica per impianti fotovoltaici

Recentemente è stato richiesto all’Area geologia, suoli e sismica dell’Emilia Romagna una richiesta di supporto per la valutazione della pratica sismica inerente alla realizzazione di un impianto fotovoltaico da 2016 kWp a terra.

Nello specifico il supporto è relativo alla realizzazione di una struttura di supporto composta da gruppi di pannelli montati su profili Omega 80x40x20x3, fissati a tubolari di 140x140x2. Questi ultimi sono collegati a colonne in profilo HEA200, parzialmente infisse nel terreno attraverso un’installazione vibro-infissa.

Il progetto presenta un innovativo meccanismo di rotazione dei pannelli, studiato per angoli da 0° a 60° con incrementi di 15°. L'orientamento dei pannelli è ottimizzato in base alla posizione del sole e alle condizioni atmosferiche, grazie una serie di sensori fotosensibili che estrapolano dalla luminosità la direzione dei raggi solari, dando ordine a un sistema motorizzato di agire sull’inclinazione dei pannelli.

Le diverse funzioni del sistema comprendono anche:

• inclinarsi per facilitare la pulizia del vetro durante la pioggia;
• inclinarsi in caso di neve con carico superiore ad un limite prefissato e scaricarla a terra;
• posizionarsi in orizzontale al superamento della soglia critica di velocità del vento.
  La verifica delle strutture è stata condotta in una configurazione geometrica considerando i seguenti carichi variabili esterni agenti sulla struttura:
• per l’azione dovuta al carico neve è stata scelta una configurazione con un’inclinazione massima di 60°, limitando il carico progettuale a 300 N/mq;
• per il contributo relativo alle azioni da vento, la verifica effettuata considera una azione allo stato limite ultimo (SLU) che ipotizza una velocità del vento pari a 25 m/s e che prende in considerazione le diverse posizioni dei pannelli.

Secondo l’analisi condotta dall’Area competente della regione Emilia Romagna, la componentistica elettromeccanica non può essere considerata né un motivo valido per ridurre le azioni in ingresso (come neve e vento), né per adottare diverse combinazioni delle azioni non previste dalle NTC 2018 (§ 2.5.3), questo perché va sempre considerato il caso più svantaggioso che consisterebbe nel danneggiamento del sistema di motorizzazione sotto azioni eccezionali come quelle SLU.

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Il parere è avvalorato anche dal capitolo 12 delle NTC 2018, che chiarisce quali siano i documenti di comprovata validità da consultare per le situazioni non rientranti in quelle specificate dalla norma stessa (o dalla circolare esplicativa del 2019) e non in contrasto con le normative nazionali. Inoltre, la norma specifica che, “per tutto ciò che non viene trattato nella presente norma o nei documenti validi sopra elencati, è possibile fare riferimento ad altri codici internazionali”, fermo restando la “responsabilità del progettista garantire livelli di sicurezza coerenti con le presenti Norme tecniche”.

Le NTC illustrano anche le condizioni di carichi atipici (come macchinari, serbatoi, depositi interni, impianti, ecc.), in particolare al § 3.1.4, si stabilisce che le intensità devono essere valutate caso per caso in base ai massimi prevedibili. Si sottolinea a tal proposito che, i valori considerati con riferimento al caso specifico vanno indicati distintamente nella documentazione di progetto e riportati nel collaudo statico. Tali considerazioni, relative alla condizione di carichi atipici, sono strettamente riferite all'entità del carico indotto dagli impianti sulla struttura portante e non possono essere in alcun modo estese anche all’entità dei carichi di neve e vento che agiscono sull'impianto stesso.

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Per quanto concerne, invece, i quesiti inerenti alle indagini per la costruzione del modello geologico-tecnico, l’Area risponde evidenziando che le NTC 2018 ai paragrafi § 6.1 e § 6.2 forniscono indicazioni dettagliate riguardo la relazione geologica e la relazione geotecnica, inclusa la possibilità che “nel caso di costruzioni o di interventi di modesta rilevanza, che ricadano in zone ben conosciute dal punto di vista geotecnico, la progettazione può essere basata su preesistenti indagini e prove documentate, ferma restando la piena responsabilità del progettista su ipotesi e scelte progettuali”. Mentre in risposta alla richiesta di chiarimenti inerenti alle fondazioni vibro-infisse, l’Area specifica che le stesse devono essere trattate come fondazioni profonde e quindi invita i tecnici all’applicazione del § 6.4.3 delle NTC 2018.

In conclusione, alla luce di quanto espresso nei punti precedenti e in base alle informazioni fornite, l’Area competente della regione Emilia Romagna dichiara che il progetto non risulta conforme alle NTC 2018.

Il parere risulta quindi estremamente importante, in quanto vincola i tecnici che si dovessero ritrovare in condizioni assimilabili a non poter variare arbitrariamente le azioni previste dalla norma tecnica, così come obbliga gli stessi a far riferimento alle verifiche relative alle fondazioni su pali anche quando si tratta di una fondazione costituita dall’infissione per prosecuzione dello stesso elemento di elevazione verticale.