Generalità impianti fotovoltaici

Le principali caratteristiche di un’impianto fotovoltaico
Un’ impianto fotovoltaico sfrutta l’energia solare per produrre energia elettrica mediante effetto fotovoltaico.
Gli impianti fotovoltaici sono generalmente suddivisi in due grandi famiglie: impianti ad isola, o stand-alone, e impianti connessi alla rete, o grid-connected.

IMPIANTO AD ISOLA

Questa famiglia identifica quelle utenze elettriche isolate da altre fonti energetiche, come la rete nazionale in AC, che si riforniscono da un impianto fotovoltaico elettricamente isolato ed autosufficiente.
I principali componenti di un impianto fotovoltaico a isola sono generalmente:

• Campo fotovoltaico, deputato a raccogliere energia mediante moduli fotovoltaici disposti opportunamente a favore del sole;
• Regolatore di carica, deputato a stabilizzare l’energia raccolta e a gestirla all’interno del sistema;
• Batteria di accumulo, deputata a conservare l’energia raccolta in presenza di irraggiamento solare per permetterne un utilizzo differito da parte dei carichi elettrici;
• Inverter, deputato a convertire la tensione continua (DC) in uscita dal pannello (solitamente 12 o 24 volt) in una tensione alternata (AC) più alta (solitamente 110 o 220 volt).

Il campo fotovoltaico in genere impiegato per gli impianti ad isola è ottimizzato per una specifica tensione di sistema, decisa solitamente in fase di progettazione del sistema stesso. Le tensioni più utilizzate sono 12 o 24 V. Conseguentemente, essendo la maggior parte dei moduli fotovoltaici in commercio a 12 o 24 V, le stringhe elettriche che formano il campo sono molto corte, fino al limite del singolo modulo per stringa. In quest’ultimo caso, in pratica, il campo fotovoltaico è costituito da semplici paralleli elettrici tra moduli, occasionalmente dotati di diodi.
Il regolatore di carica ha tra le sue funzionalità più tipiche quelle di:

• stacco del campo fotovoltaico dalla batteria in caso di tensione inferiore a quello utile a quest’ultima, come ad esempio dopo il tramonto;
• stacco del campo fotovoltaico dalla batteria in caso di ricarica totale di quest’ultima;
• stacco dei carichi elettrici dalla batteria in caso di scarica profonda di quest’ultima(batteria ormai esaurita).

L’accumulatore è in genere costituito da monoblocchi o elementi singoli specificamente progettati per cariche e scariche profonde e cicliche. Non sono in genere impiegati accumulatori per uso automobilistico, che pur funzionando a dovere vengono rapidamente esauriti nelle prestazioni a causa della gravosità di questo impiego.

IMPIANTO FOTOVOLTAICO CONNESSO ALLA RETE

Questa famiglia identifica quelle utenze elettriche già servite dalla rete nazionale in AC, ma che iniettano in rete la produzione elettrica risultante dal loro impianto fotovoltaico, opportunamente convertita in corrente alternata e sincronizzata a quella della rete.
I principali componenti di un impianto fotovoltaico connesso alla rete sono:

• Campo fotovoltaico, deputato a raccogliere energia mediante moduli fotovoltaici disposti opportunamente a favore del sole;
• Inverter, deputato a stabilizzare l’energia raccolta, a convertirla in corrente alternata e ad iniettarla in rete;
• Quadristica di protezione e controllo, da situare in base alle normative vigenti tra l’inverter e la rete che questo alimenta.
• Componente spesso sottovalutata, i cavi di connessione, che devono presentare un’adeguata resistenza ai raggi UV ed alle temperature.

I vari gestori di rete sono chiamati dalla vigente normativa italiana a fornire il servizio di net metering a titolo gratuito, fatte salve le spese di gestione, che si concretizzano in genere nel canone annuo di locazione di un contatore piombabile, dedicato esclusivamente alla misurazione dell’energia elettrica prodotta, e connesso a quello di consumo per permettere di autoconsumare sul posto, iniettare in rete o prelevare dalla rete l’energia in modo trasparente.
Questo tipo di impianti, grazie alle incentivazioni stabilite dai paesi ratificanti il Protocollo di Kyōto, e concretizzatesi in Italia con il cosiddetto Conto energia, hanno avuto un aumento esponenziale di applicazioni.