Gli impianti fotovoltaic

In questa sezione illustreremo le principali caratteristiche di un impianto fotovoltaico, ovvero di quel sistema che, sfruttando i moduli che abbiamo descritto in preceden- za, permette di produrre energia elettrica in corrente alternata o continua. Abbiamo diviso gli impianti in due categorie fondamentali: connessi alla rete e isolati (stand alone).

A differenza di altri sistemi di produzione elettrica, gli impianti FV sono caratterizza- ti dalla produzione dipendente dalla radiazione solare incidente. Pertanto si presen- ta come indispensabile esigenza la possibilità di avere un accumulo di energia durante le ore di produzione che sia in grado di immagazzinarla per renderla dispo- nibile all’utenza nei tempi richiesti, indipendentemente dalla presenza o meno della radiazione solare. L’accumulo viene realizzato negli “impianti isolati” con una serie di batterie (di solito della tipologia Piombo-Acido), mentre negli impianti connessi alla rete elettrica (i tipici impianti dei “tetti fotovoltaici”) il ruolo dell’accumulo viene svolto dalla rete stessa, che opera come un’immensa batteria, in grado di assorbire la produzione elettrica in eccesso, così come poter restituire energia nelle ore di scarsa o nulla insolazione.

1.4.1. Gli impianti connessi alla rete (Grid connected)

Gli impianti connessi alla rete sono tipicamente installati laddove vi è la possibilità di connessione alla rete elettrica con bassi costi o comunque dove i consumi elet- trici sono molto consistenti. Quasi tutti gli impianti realizzati in contesto urbano appartengono quindi a questa categoria.

Questi sistemi quindi non necessitano dei costosi ed ingombranti banchi di batte- rie, ma devono essere dotati dei sistemi elettrici ed elettronici che permettono di produrre energia elettrica in connessione alla rete e quindi in corrente alternata in regime monofase o trifase a seconda della tipologia di utenza che vanno a servire. Vedremo nel seguito i singoli componenti l’impianto, per il momento ci interessa considerare le caratteristiche fondamentali di questi sistemi in modo da poter guida- re la scelta del progettista o del potenziale utilizzatore.

Gli impianti di questa tipologia vengono connessi ad un sistema di condizionamento della potenza elettrica (uno o più inverter) il cui scopo principale è quello di trasfor- mare l’energia che proviene dai moduli (corrente continua, tensione variabile) e tra-

3 3 3 33 3 3 3 3 3 Il regime di scambio della energia elettrica prodotta con la rete, attivo in Italia dal

2000 in base alle disposizioni dell’Autorità per l’energia elettrica ed il gas, prevede che quando l’impianto FV produce più di quanto l’utente richieda in quel momento, l’energia elettrica in eccesso possa venire ceduta alla rete, mentre qualora l’utente richieda energia quando non vi è disponibilità dall’impianto, allora sarà la rete a fornire l’energia necessaria. Questo regime, di “scambio sul posto”, dell’energia elettrica avviene, in Italia, a parità di prezzo, ovvero installando presso l’utente un secondo contatore che indichi quanta energia è fluita verso la rete e a fine anno si procedendo ad un conguaglio, ovvero ai kWh (energia) consumati dall’utente e indi- cati dal vecchio contatore, si sottrarrà la cifra indicata dal nuovo, e l’utente dovrà pagare solo la differenza.

Per questo motivo, quando si progetta un impianto connesso alla rete - anche con il nuovo sistema di incentivazione in conto energia - è necessario dimensionare il sistema in modo che produca al massimo tutta l’energia che l’utente richiede an- nualmente, infatti in caso di sovrapproduzione FV, con il solo regime di scambio sul posto non verrà riconosciuto all’utente alcun utile, mentre con l’incentivo in conto energia il prezzo riconosciuto per l’energia ceduta alla rete è comunque inferiore rispetto al valore dell’energia consumata.

sformarla in modo tale da renderla compatibile con i parametri della rete elettrica (corrente alternata, 230Volt).

Per questi sistemi dunque va previsto un locale dove sistemare gli inverter, che possono essere tuttavia anche posizionati all’esterno nelle vicinanze dei moduli stessi.

La connessione alla rete dell’edificio avviene a livello del quadro generale, dove c’è il contatore dell’utente e l’arrivo della linea elettrica pubblica, o in un quadro seconda- rio di distribuzione.

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Tecnologia FV: funzionamento, dimensionamento e valutazioni economiche

1.4.2. Gli impianti isolati (stand alone)

Come descritto in precedenza questa tipologia di impianti è caratterizzata dal fatto che non vi è connessione con la rete elettrica e dunque il sistema deve essere in grado di coprire l’intero fabbisogno dell’utenza. Il sistema di accumulo dell’energia riveste dunque un’importanza fondamentale, e spesso risulta essere il componente più costoso dell’intero impianto.

Il sistema di accumulo, banchi di batterie, è anche la parte più onerosa dal punto di vista della manutenzione e possiede una durata di vita attesa che è al massimo la metà di quella dei moduli.

Impianto non collegato alla rete “Stand Alone”

Tutti questi motivi fanno si che si scelga di realizzare un impianto di questo tipo solo quando non vi sia la possibilità di connessione alla rete: case isolate, rifugi alpini, altre realtà prive di rete elettrica.

Nel caso l’utente abbia bisogno di connettere alla rete carichi in corrente alternata, “anche in questo caso oltre alle batterie” si dovrà provvedere all’inserimento di inverter, peggiorando ulteriormente le prestazioni del sistema, altrimenti si preferisce cerca- re di tenere l’intero impianto, generatore e utilizzatori, in corrente continua alla ten- sione di batteria, tipicamente 12 o 24 Volt.

Nel seguito ci limiteremo a descrivere componenti e dimensionamento dei soli im- pianti connessi alla rete in quanto questa tipologia è di gran lunga la più diffusa, per il dimensionamento di sistemi isolati si rimanda a testi appositi.

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1.5. Componenti del sistema