Fotovoltaico
Impianti fotovoltaici a 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.
Impianti fotovoltaici connessi 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.
Caratteristiche dell'impianto
La
potenza nominale di un impianto fotovoltaico si misura con la
somma dei valori di potenza nominale di ciascun modulo fotovoltaico di cui è composto il suo campo, e l'
unità di misura più usata è il
chilowatt picco (simbolo: kWp).
La
superficie occupata da un impianto fotovoltaico è in genere poco maggiore rispetto a quella occupata dai soli moduli fotovoltaici, che richiedono, con le odierne tecnologie, circa 8 m² / kWp ai quali vanno aggiunte eventuali superfici occupate dai coni d'ombra prodotte dai moduli stessi, quando disposti in modo non complanare. Da osservare che ogni tipologia di cella ha un tipico "consumo" in termini di superficie, con le tecnologie a silicio amorfo oltre i 20 m² / kWp. Negli impianti su terreno o tetto piano, è prassi comune distribuire geometricamente il campo su più file, opportunamente sollevate singolarmente verso il
sole, in modo da massimizzare l'
irraggiamento captato dai moduli. Queste file vengono stabilite per esigenze geometriche del sito di installazione e possono o meno corrispondere alle stringhe, ovvero
serie, elettriche stabilite invece per esigenze elettriche del sistema.
In entrambe le configurazioni di impianto,
ad isola o
connesso, l'unico componente disposto in esterni è il campo fotovoltaico, mentre regolatore,
inverter e
batteria sono tipicamente disposti in locali tecnici predisposti.
La prassi vuole che gli impianti fotovoltaici vengano suddivisi per dimensione in 3 grandi famiglie, con un occhio di riguardo soprattutto a quelli connessi alla rete:
Piccoli impianti: con potenza nominale inferiore a 20 kWp;
Medi impianti: con potenza nominale compresa tra 20 kWp e 50 kWp;
Grandi impianti: con potenza nominale maggiore di 50 kWp.
Questa classificazione è stata in parte dettata dalla stessa normativa italiana del
Conto energia, tuttavia il "
Nuovo conto energia" del Febbraio 2007 definisce tre nuove tariffe incentivanti: da 1 a 3 kwp, da 3 a 20kwp e oltre i 20 kwp.
