IMPIANTI FOTOVOLTAICI

Un impianto fotovoltaico è un sistema che trasforma direttamente l’energia solare in energia elettrica.
Questo fenomeno avviene grazie ad una cella fotovoltaica, costituita generalmente da silicio purissimo che viene modificato con un procedimento altamente tecnologico per renderlo semiconduttivo. Quando la luce colpisce il materiale così trattato si liberano degli elettroni che generano un flusso di corrente elettrica.
Tante celle così costituite, affiancate l’una all’altra, costituiscono un modulo fotovoltaico. Ciascun modulo o pannello fotovoltaico sviluppa dunque una potenza elettrica che dipende dal numero, dal tipo e dall’efficienza delle celle che lo costituiscono

Se affianchiamo più moduli fotovoltaici e convogliamo la corrente continua da essi prodotta in un dispositivo, chiamato inverter, in grado di convertire la corrente continua in corrente alternata utilizzabile dagli elettrodomestici e dai comuni dispositivi elettrici installati nelle abitazioni, abbiamo realizzato un impianto fotovoltaico.
L’energia fotovoltaica sta ottenendo rapidamente il favore di consumatori e famiglie. Il vantaggio è evidente, investendo in un impianto fotovoltaico casalingo si abbatte il costo dell'energia elettrica per almeno 25-30 anni. Con il Conto Energia, i proprietari dei pannelli solari fotovoltaici rivendono l'energia prodotta alle società elettriche ottenendo in cambio un reddito mensile aggiuntivo.
 

TIPOLOGIA DI IMPIANTI FOTOVOLTAICI:

Impianti grid-connected  (sistema incentivato dal conto energia)
Questa tipologia di impianti è destinata ad utenze già collegate alla rete elettrica locale ed ha la particolarità di lavorare con tale rete in regime di interscambio.
Questo significa che nelle ore di luce l’utenza fruisce dell’energia elettrica prodotta dal proprio impianto; nel caso in cui l’intensità della radiazione solare non sia sufficiente oppure quando l’utenza richieda più energia di quanto l’impianto non possa produrre in quel momento,  l’impianto solare produce meno energia di quella richiesta dall’utenza e sarà la rete elettrica locale a garantire l’approvvigionamento necessario.
Al contrario se l’impianto solare produce più energia di quella richiesta dall’utenza, il surplus può essere immesso in rete.
Gli impianti fotovoltaici grid connected rappresentano quindi una fonte integrativa, perché forniscono un contributo, di entità diversa a seconda delle dimensioni dell’impianto, al bilancio elettrico globale dell’edificio.
In questo tipo di impianto la rete locale svolge il compito di un accumulatore a capacità infinita. Il conteggio dei flussi di energia nelle due direzioni è realizzato mediante l'impiego di due contatori, uno per l'energia che la rete cede all'utenza e l'altro per l'energia in eccesso che l'impianto trasferisce alla rete.
L'attuale legislazione italiana prevede che i kWh di energia prodotti ceduti alla rete vengano valorizzati ad un prezzo pari a quello del costo dell'energia che l'utenza assorbe dalla rete. In questo modo la contabilizzazione, a saldo dell'energia, viene fatto direttamente sulla bolletta detraendo dai kwh anni consumati quelli prodotti dall'impianto fotovoltaico. Per utenze in cui i contratti di fornitura dell'energia prevedano tariffe diverse in funzione delle fasce orarie, l’energia immessa in rete verrà valorizzata in base alle stesse fasce orarie previste per il consumo. I componenti fondamentali di un sistema fotovoltaico connesso a rete sono:

•  Moduli fotovoltaici;
• Inverter: per la trasformazione della corrente continua in corrente alternata;
• Quadro elettrico: dove sono alloggiate le protezioni;
• Utenze;
• Contatori per la misurazione dell’energia entrante ed uscente;
• Rete elettrica.

                                   
Schema impianto "grid connected"

La manutenzione dell’impianto riguarda la verifica del buon funzionamento dell’impianto anche attraverso il controllo dei contatori (differenza tra energia immessa ed energia prelevata). Quando la potenza dell’impianto diventa elevata ci sono due possibili soluzioni tecniche di conversione dell'energia elettrica: quella centralizzata o quella distribuita. La prima soluzione prevede il collegamento in parallelo di più stringhe, con l'utilizzo di un unico inverter. Così facendo si ha il vantaggio di avere un unico convertitore di grossa potenza, sicuramente più affidabile e con un miglior rendimento rispetto ad apparati più piccoli. Per contro un possibile guasto provoca l’inutilizzo dell'intera rete, con probabilità d’aspettare alcuni giorni per la riparazione per la non reperibilità immediata dei pezzi da sostituire. La soluzione distribuita prevede invece che ogni stringa sia collegata ad un singolo inverter che sarà a sua volta collegato in parallelo con la rete. Tale soluzione prevede quindi l’utilizzo di più inverter, in questo modo si ottengono rendimenti globalmente inferiori rispetto alla soluzione precedente, ma in caso di guasto si può escludere solo la sezione non funzionante, ottenendo solo una diminuzione della potenza prodotta e non il fermo dell’intero impianto.

Impianti stand-alone
 
In questo tipo di impianto l’energia generata alimenta direttamente il carico elettrico, quella in eccesso viene accumulata nelle batterie che la rendono disponibili nei periodi in cui il generatore fotovoltaico non produce corrente. Questi impianti rappresentano la soluzione più idonea per soddisfare la richiesta di energia di utenze isolate per le quali il costo di elettrificazione, cioè l’installazione di una linea elettrica di distribuzione, per l’allacciamento diretto dell’utenza alla rete, sarebbe molto oneroso.La presenza di batterie di accumulo permette di far fronte a punte di carico, senza dover sovradimensionare i generatori, nonché di garantire la continuità dell’erogazione di energia, anche in caso di basso irraggiamento o guasto temporaneo dei generatori. Nell’impianto fotovoltaico autonomo con accumulatori si desidera massimizzare la radiazione giornaliera e minimizzare il divario tra il mese più favorevole e quello meno favorevole. Per determinare la potenza nominale del generatore in modo da assicurare l’autosufficienza dell’impianto, è necessario imporre che la produzione elettrica nel mese più sfavorevole risulti maggiore dell’assorbimento. Ciò comporta un surplus di energia nei mesi più favorevoli che non verrà assorbito dagli accumulatori ma andrà perso. Il dimensionamento degli accumulatori costituisce perciò un punto critico della progettazione. La capacità energetica degli accumulatori deve garantire un certo numero di giorni di autonomia (massimo 5-6 giorni), data la limitata tensione di esercizio (massimo 48V), la capacità di accumulo espressa in Ah sarà molto elevata.
I componenti fondamentali di un sistema fotovoltaico isolato sono:

•  Moduli fotovoltaici;
• Regolatore di carica: apparato elettronico posto tra i pannelli e gli accumulatori per ottimizzare la carica e la scarica ed erogare energia con possibilità di programmazione e controllo del sistema;
• Accumulatori;
• Inverter
• Utenze.

 
Schema impianto "stand alone"

La manutenzione dell’impianto non è impegnativa, con cadenza semestrale si dovrà eseguire una pulizia delle superfici dei moduli fotovoltaici, utilizzando semplicemente acqua o sapone neutro. Con la stessa periodicità sarà necessario controllare alcune componenti del BOS tra cui i cavi di collegamento, l’inverter e lo stato degli accumulatori. Nel caso di batterie a vaso aperto sarà necessario eseguire il rabbocco ed il controllo della densità dell’elettrolita. Per impianti isolati che non alimentano abitazioni ci potrebbe essere la necessità di inserire un telecontrollo, per il monitoraggio a distanza dell’impianto.

PERCHE’ INSTALLARE UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO?

Installare sul proprio tetto dei pannelli fotovoltaici consente di abbattere la spesa per l'energia elettrica.
Con il contributo erogato attraverso il Conto Energia è possibile produrre un reddito cedendo al Gestore della Rete Elettrica l'energia elettrica prodotta dai pannelli  fotovoltaici.
Installare un impianto fotovoltaico consente di avere a disposizione una fonte di energia pulita e gratuita.
Per sostenere il costo iniziale dell’impianto è possibile accedere a forme di finanziamento agevolato. In questo caso l’impianto si ripaga autonomamente in pochi anni mediante il contributo derivante dal valore economico dell’energia prodotta.