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IMPIANTI ELETTRICI DI BASSA TENSIONE

16/09/2019
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Uno sguardo agli sviluppi futuri della tecnologia e della normativa in Italia e nel mondo.

Giuseppe Bosisio – Responsabile Area Technical Policy & Quality CEI e Segretario Tecnico Referente CEI CT 64, SC 64C e 64E

Questo articolo è basato su una libera interpretazione del Business Plan IEC del TC 64 e da considerazioni generali emerse dalle interviste riportate nel presente numero della rivista.

Il TC 64 IEC ha lo scopo di preparare le norme riguardanti i seguenti aspetti:

  • protezione contro i contatti elettrici che possono derivare dal malfunzionamento degli apparecchi elettrici, dagli impianti e dai sistemi elettrici;
  • per la progettazione, il prevedibile corretto uso degli impianti elettrici installati, l’appropriato funzionamento e verifica degli impianti elettrici alimentati a tensione fino a 1 kV in corrente alternata e a 1,5 kV in corrente continua.

È importante anche la collaborazione con il Comitato Tecnico 28/99 per le prescrizioni addizionali relative alla progettazione, installazione e verifica degli impianti degli edifici aventi tensione superiore a 1 kV fino a 35 kV. La protezione contro i contatti elettrici è una necessità generale sia per le norme di impianto sia per le norme di costruzione dei componenti elettrici.

Le norme del Comitato sono rivolte a:

  • progettisti di impianti elettrici;
  • aziende di installazione di impianti;
  • aziende di verificatori di impianti;
  • aziende di manutenzione elettrica.

Sono tipicamente rivolte a società che rientrano nel novero delle Piccole e Medie Imprese (PMI).

Gli obiettivi delle norme sono:

  • fornire le prescrizioni per l’installazione degli impianti elettrici e il coordinamento degli apparecchi elettrici in essi installati;
  • fornire i requisiti di sicurezza per la protezione contro i contatti diretti e indiretti, contro gli altri rischi derivanti dall’uso dell’elettricità (quali, ad esempio, effetti termici, sovracorrenti, correnti di guasto, disturbi di tensione);
  • specificare le caratteristiche operative e i criteri di prestazione per la scelta degli apparecchi da applicare negli impianti.

Figura 1 – principali settori che sono coinvolti nelle installazioni elettriche.

L’energia elettrica è riconosciuta essere un mezzo flessibile per la distribuzione di energia in un modo tale da poter essere trasformata in qualunque tipo di energia attiva. È riconosciuto che le precauzioni per la sicurezza sono necessarie per l’uso dell’elettricità in quanto essa è una potenziale portatrice di effetti dannosi, tra cui anche la fibrillazione ventricolare per l’uomo e gli animali domestici. La IEC ha stabilito che prescrizioni comuni e ben coordinate sulle misure per la sicurezza contro i contatti elettrici devono essere adottate in modo omogeneo da tutte le norme; è per questo motivo che è stato assegnato al CT 64 il compito di fornire le prescrizioni di protezione contro i contatti elettrici.

La maggior parte delle misure di protezione contro i contatti elettrici sono contenute nelle norme di esecuzione degli impianti elettrici come pure nelle norme per la costruzione delle apparecchiature. Una delle principali misure di sicurezza contro i contatti elettrici riguarda la protezione dei guasti elettrici mediante l’interruzione automatica dell’alimentazione (basata sull’impianto di terra). Questa metodologia, sia per impianti in corrente alternata sia per impianti in corrente continua, ha una rilevante importanza per la progettazione, esecuzione e verifica degli impianti elettrici; è pertanto necessario uno stretto coordinamento tra protezione contro i contatti elettrici ed installazione degli impianti.

A queste due fondamentali caratteristiche si aggiungono altrespecifiche misure di sicurezza, quali:

  • la protezione contro gli effetti termici (ustioni, incendi, archi);
  • la protezione contro le sovracorrenti (sovraccarichi, cortocircuiti);
  • la protezione contro le sovratensioni (temporanee, transitorie).

Tutte queste misure devono essere coordinate in modo tale che un singolo dispositivo di protezione possa essere utilizzato per differenti tipi di protezione e non disturbi le funzioni di sicurezza. Gli impianti elettrici di bassa tensione sono l’interfaccia fra la rete di distribuzione dell’energia, le fonti di energia e gli apparecchi elettrici utilizzatori. Le fonti di energia tendono a essere sempre più localizzate e a energia rinnovabile; le unità di accumulo si stanno installando sempre più negli edifici e sono utilizzate come alimentazione locale. Gli apparecchi utilizzatori contengono componenti elettronici e in grado di comunicare tra loro. Questi cambi impattano profondamente con la struttura degli impianti elettrici di bassa tensione in termini di sicurezza, architettura (per esempio, impianti di messa a terra) e modi di funzionamento. Questi nuovi impianti dovrebbero essere progettati in modo tale da essere adatti ad una gestione dell’energia e per un monitoraggio basato non solo su informazioni interne all’impianto, ma anche esterne, tipo: domanda e risposta, carichi distribuiti, impianti virtuali e microgrids.

Gli impianti elettrici prevalentemente utilizzano la corrente alternata ma è in grosso aumento la tecnologia che utilizza la corrente continua, per esempio gli impianti fotovoltaici, le batterie stazionarie, i veicoli elettrici.

L’aumento dell’uso dell’energia elettrica nei Paesi emergenti si sta sviluppando prevalentemente attraverso l’uso di alimentazione da energia rinnovabile e immagazzinata, con un aumento dell’uso di bassissima tensione di sicurezza (SELV) ai punti di utilizzo.

La sicurezza non è l’unico aspetto considerato dalle norme del CT 64, ormai ad un impianto elettrico è richiesto anche un corretto funzionamento; nuovi dispositivi costruiti secondo le più moderne tecnologie possono essere facilmente collegati alle vecchie installazioni e devono operare ugualmente in sicurezza. Diventa sempre più importante, all’interno degli impianti elettrici, la gestione dell’energia per migliorare l’efficienza energetica, la gestione delle fonti di alimentazione e degli apparecchi utilizzatori o di circuiti dedicati.

Un’altra sfida chiesta all’impiantistica elettrica è la prevenzione degli incendi causata dall’uso dell’energia elettrica, per poter ridurre il numero di incidenti e la perdita di apparati produttivi o edifici; le norme del CT 64, unite alle disposizioni legislative, possono soddisfare le necessarie prescrizioni normative.

Le norme del CT 64 devono essere sviluppate per indirizzarle verso l’uso delle nuove apparecchiature elettriche (per es. convertitori); queste nuove apparecchiature generano correnti a frequenze multiple dovute alla presenza di armoniche ad alta frequenza, come pure correnti e tensioni ad alta frequenza.

Gli impianti che utilizzano la corrente continua stanno diventando un’opportunità per molte applicazioni e il loro aumentato impiego richiederà un attento esame da parte del CT 64 per l’adeguamento delle sue norme, per garantire lo stesso livello di sicurezza contenuto nelle attuali normative.

Tradizionalmente, il trasferimento di energia che avviene dalle fonti di alimentazione agli apparecchi è fatto tramite le condutture dedicate. Oggi, nuovi modi di trasferimento di energia elettrica stanno emergendo: attraverso Power on Ethernet o attraverso campi elettromagnetici (carica induttiva dei veicoli elettrici e dispositivi elettronici personali). Anche per questi settori il CT 64 è chiamato ad investigare l’impatto che queste nuove tecnologie potrebbero avere con l’impianto tradizionale.

Stanno emergendo anche le tecnologie che consentono la decentralizzazione e personalizzazione delle fonti di energia: per questo devono essere considerate le necessità dei nuovi operatori chiamati “Prosumer” (consumatori e produttori).

Le sorgenti distribuite e/o intermittenti hanno un impatto diretto sulla progettazione degli impianti e anche lo sviluppo delle prescrizioni di sicurezza dovranno essere viste alla luce di profonde considerazioni a lungo termine.

L’uso efficiente dell’energia elettrica è un punto chiave delle politiche energetiche dei vari Paesi: la progettazione e l’uso di impianti adattati per un uso efficiente dell’energia elettrica può ridurre l’emissione di anidride carbonica. Le norme di sicurezza devono tenere conto di questi cambiamenti.

In Italia, a causa di alcuni vincoli dell’Autority, non è consentito realizzare impianti per l’autoconsumo energetico collettivo e condiviso, solo con le prospettive di rimozione dei vincoli gli investimenti e le tecnologie cambieranno passo in direzione di infrastrutture condivise e gestite nell’ottica di autoconsumo, gestione dei consumi, condivisione e contabilizzazione degli stessi con analisi dei dati.

La mobilità elettrica sarà la frontiera che svilupperà fortemente il mercato dell’energia. Le frontiere tecnologiche si muovono verso soluzioni Vehicle-to-Grid (V2G) tali da utilizzare i dati delle batterie delle auto elettriche in dispositivi intelligenti che possono prelevare/cedere energia alla rete, l’infrastruttura civile, potrebbe generare un sistema integrato di tecnologie connesse, centrate sull’autoconsumo collettivo di energia e sulla fornitura di servizi alla rete.

Cambiamenti delle norme che devono essere realizzati per l’impatto sulle installazioni attuali che avranno le sorgenti locali di accumulo elettrico, come pure l’alimentazione da fonti rinnovabili.

In conclusione, il miglioramento delle esistenti norme rela- tive all’installazione degli impianti (comprendenti anche le misure di protezione contro i contatti elettrici) può diventare sempre più importante e necessario per ragioni sia di sicurezza sia di funzionalità.

È possibile registrare Paese per Paese il numero dei morti e dei feriti causati dall’elettricità; queste statistiche permettono di analizzare questi dati separandoli per categorie di persone (“ordinarie” o “esperte”), per campi di tensione, per applicazioni (industria, abitazioni, …). L’andamento di questi dati può fornire una buona stima dell’efficacia delle norme del CT 64. Risulta difficile conteggiare il numero effettivo degli impianti elettrici installati nei vari Paesi; si possono utilizzare i seguenti due indicatori:

  1. dal momento che la maggior parte dell’energia elettrica prodotta è utilizzata in bassa tensione, la variazione del numero totale di installazioni è collegata al totale del consumo di energia elettrica di un Paese. La figura 2 riporta un diagramma riguardante le previsioni di espansione delle reti elettriche;
  2. il numero degli edifici per Paese permette di dare un’idea del numero degli impianti elettrici installati. Il numero degli impianti certamente supera il numero degli edifici, tenendo conto che in uno stesso complesso residenziale si possono installare più impianti.
Figura 2 – Previsioni di espansione per le reti elettriche.

In Italia, nel 2018, il mercato ha registrato un fatturato di 62,5 miliardi di euro, in crescita del 3,6% rispetto ai dodici mesi precedenti, considerando tutte le categorie degli impianti installati negli edifici (idrotermosanitari, elettrotecnici/elettronici e così via), grazie soprattutto allo stimolo impresso dalle varie agevolazioni fiscali.

È interessante notare, a supporto dell’affermazione precedente, la Tabella 1, in cui si mette in evidenza, per l’Italia, il valore (in miliardi di euro) dell’impiantistica destinata all’edilizia negli anni 2017 e 2018, a seguito di un’indagine effettuata dalla società Cresme Ricerche per analizzare la tendenza del mercato italiano dell’installazione di impianti nel triennio 2019–2022.

La Tabella 2, di medesima fonte Cresme, mostra l’aumento delle attività di installazione di impianti negli edifici ed il conseguente aumento del numero degli addetti.

Un altro dato importante è la tendenza verso l’installazione di impianti all’interno degli edifici riguardanti esecuzioni che privilegino il risparmio energetico e il comfort abitativo, da raggiungere soprattutto grazie alla digitalizzazione delle infrastrutture.

Tabella 1 – Fatturato in milioni di euro degli impianti installati negli edifici.
Tabella 2 – Installazione di impianti
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