Normalmente siamo abituati ad osservare impianti fotovoltaici tradizionali applicati in copertura, ma ultimamente si sta sempre di più sviluppando l’utilizzo di tali sistemi anche in facciata, mediante elementi BIPV integrati verticalmente nell’involucro degli edifici. Questo però rischia di aggravare la condizione globale di sicurezza al fuoco di tali costruzioni ed il loro comportamento in caso di incendio, e ciò è da tenere attentamente in considerazione soprattutto nel caso di edifici BIPV con sistema di facciata ventilata; infatti, in questa specifica situazione, al pericoloso “effetto camino” va ad aggiungersi il funzionamento elettrico di questo particolare tipo di sistemi fotovoltaici, che ovviamente può causare fenomeni di sovraccarico e corto circuito, come verrà descritto in maniera dettagliata più avanti.
In generale, un sistema fotovoltaico è “un impianto di produzione di energia elettrica composto dall'insieme di moduli fotovoltaici e da altri componenti tali da consentire di produrre energia elettrica e fornirla alle utenze elettriche e/o di immetterla nella rete del distributore”.
Di seguito si riportano una serie di definizioni provenienti dalla Sezione 712 della Norma CEI 64-8 e dalla Guida CEI 82-25, relative ai componenti di un impianto FV:
• Dispositivo fotovoltaico: componente che manifesta l’effetto fotovoltaico, come ad esempio celle, moduli, pannelli, stringhe o l’intero generatore FV; • Cella fotovoltaica: dispositivo fondamentale in grado di generare
elettricità quando viene esposto a radiazione solare;
• Modulo fotovoltaico: il più piccolo insieme di celle fotovoltaiche interconnesse e protette dall’ambiente circostante;
79 • Pannello fotovoltaico: gruppo di moduli preassemblati, fissati meccanicamente insieme e collegati elettricamente. In pratica è un insieme di moduli fotovoltaici e di altri accessori collegati tra di loro meccanicamente ed elettricamente;
• Stringa fotovoltaica: insieme di pannelli fotovoltaici collegati elettricamente in serie;
• Generatore o Campo FV: insieme di tutti i moduli FV in un dato sistema FV;
• Quadro elettrico di giunzione del generatore FV: quadro elettrico nel quale tutte le stringhe FV sono collegate elettricamente e possono essere situati dispositivi di protezione, se necessario;
• Cavo principale FV in C.C.: cavo che collega il Quadro elettrico di giunzione ai terminali C.C. del convertitore FV;
• Gruppo di conversione della corrente continua in corrente alternata: insieme di inverter (convertitori FV) installati in un impianto fotovoltaico, impiegati per la conversione in corrente alternata della corrente continua prodotta dalle varie sezioni che costituiscono il generatore fotovoltaico; • Sezione di impianto fotovoltaico: parte del sistema o impianto
fotovoltaico, costituito da un gruppo di conversione C.C./C.A. e da tutte le stringhe fotovoltaiche che fanno capo ad esso;
• Cavo di alimentazione FV: cavo che collega i terminali c.a. del convertitore FV con un circuito di distribuzione dell’impianto elettrico;
• Impianto (o Sistema) fotovoltaico: insieme di componenti che producono e forniscono elettricità ottenuta per mezzo dell’effetto fotovoltaico. Esso è composto dal Generatore FV e dagli altri componenti (BOS), tali da
80 consentire di produrre energia elettrica e fornirla alle utenze elettriche e/o di immetterla nella rete del distributore.
I componenti principali di un impianto FV sono suddivisibili in tre gruppi distinti per funzione e caratteristiche:
a. le strutture di sostegno e supporto; b. i pannelli FV;
c. i gruppi di conversione od inverter con le relative protezioni di carattere impiantistico elettrico.
I pannelli FV comunemente utilizzati hanno dimensioni che variano tra 0,5 e 1,5 m², anche se ne esistono in commercio di dimensioni superiori a 2 m² che risultano però poco usati. Tali pannelli sono composti da celle, a loro volta realizzate in materiale cristallino, costituite da una lamina di materiale semiconduttore, il più diffuso dei quali è il silicio, che si presenta in genere di colore nero o blu. I moduli possono avere una cornice, solitamente realizzata in alluminio, che facilita il montaggio e costituisce una barriera contro l'infiltrazione di acqua.
I moduli in silicio, mono o policristallini, rappresentano la maggior parte del
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Figura 48 – Schema esplicativo delle tre diverse generazioni delle celle solari.
Riguardo le diverse tipologie di impianti fotovoltaici, si possono trovare impianti FV di tipo fisso, detti “grid connected”, destinati ad operare in parallelo alla rete del distributore di Energia (ENEL od altri), e impianti FV di tipo isolato, detti “stand alone”.
Si parla invece di impianti ad isola quando non vi è l’allaccio alla rete di distribuzione pubblica ma vi sono sempre presenti batterie cariche. Gli impianti ad isola, infatti, sono detti tali in quanto “isolati” dalla rete elettrica; sono autonomi e l’energia prodotta va ad alimentare una batteria ed un alternatore. “Vivono” dell’energia prodotta e sono caratterizzati, in Italia, da tensioni e potenze basse e limitate, generalmente sono a servizio di impianti semaforici o di illuminazione, e sono totalmente indipendenti dalla rete.
Negli impianti FV, i singoli pannelli sono quindi collegati in serie tra loro componendo una stringa che, a sua volta, è messa in parallelo con altre; l'effetto è quello di avere delle stringhe con la medesima tensione, poste in parallelo ad
82 altre, per ottenere i valori di corrente desiderati, come gli elementi di una batteria di dimensioni ragguardevoli.
Figura 49 – Elementi che compongono un impianto FV.
I quadri di campo, o quadri di stringa, sono componenti non sempre presenti in un impianto. Quando vi sono, vengono interposti tra i pannelli e l’inverter ed hanno il compito di raccogliere i cavi provenienti dalle varie stringhe e collegare queste ultime in parallelo tra loro aumentando notevolmente l’intensità di corrente circolante. In linea di massima non vengono utilizzati sugli impianti di piccole potenze dove il collegamento in parallelo viene eseguito direttamente nell’inverter.
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Figura 50 – Funzionamento di un impianto FV.
Figura 51 – Funzionamento di un impianto FV con quad ro di campo.
Un sistema FV è in pratica un generatore di corrente continua C.C. (DC, Direct Current), in cui la tensione viene poi trasformata in corrente alternata C.A. (AC, Alternating Current) al fine di potersi interfacciare con la rete del gestore
84 dell'energia. Il gruppo di conversione statico della corrente continua, prodotta dai pannelli FV, in corrente alternata, da immettere in rete, detto “inverter”, attua il condizionamento ed il controllo della potenza trasferita.
La tensione continua DC in ingresso nell’inverter varia con il numero di pannelli e delle stringhe FV; mentre la tensione alternata AC in uscita dall’inverter, solitamente, per quanto riguarda gli impianti civili, assume valori pari a 230V - 50Hz, e per taluni impianti potrebbe assumere valori di tensione di 400V trifase - 50Hz.
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