Schema convenzionale di connessione alla rete di un impianto di produzione

Impianti eolici e fotovoltaici di piccola taglia: guida tecnica 64 Con riferimento allo schema riportato si possono

individuare i seguenti elementi impiantistici:

Generatore

insieme dei moduli fotovoltaici costituenti la superficie captante e collegati secondo una configurazione elettrica stabilita.

Sistema di conversione

dispositivo elettrico capace di effettuare la conversione statica da un regime tensionale continuo a un regime tensionale alternato. Dispositivo di generatore

dispositivo di sicurezza elettrico a protezione del singolo sistema di conversione.

Dispositivo di interfaccia

dispositivo di sicurezza elettrico capace di assicurare la separazione di tutti i generatori dalla rete pubblica.

Dispositivo generale

dispositivo di sicurezza elettrico a protezione di tutto l’impianto elettrico.

Scelta dei materiali

I materiali utilizzati per un impianto fotovoltaico influenzano in modo rilevante la capacità produttiva dell’impianto stesso in funzione delle caratteristiche tecniche del singolo componente utilizzato e della corretta configurazione e associazione dei vari componenti.

Moduli

Il collegamento in serie di un preciso numero di celle fotovoltaiche, opportunamente collocate all’interno di un telaio, compone quello che viene comunemente definito modulo fotovoltaico. Le principali tecnologie disponibili sul mercato sono:

 silicio mono-cristallino

 silicio poli-cristallino

 film sottile.

Le celle monocristalline vengono ottenute a partire da cristalli di silicio di elevata purezza che, una volta fusi, vengono fatti solidificare a contatto con un seme di cristallo.

Vantaggi dei moduli monocristallini sono le prestazioni di conversione, che realizzano i valori più elevati di efficienza (fino a 18-18,5%), cioè di potenza/energia a parità di superficie captante. Svantaggi sono il costo più elevato e la maggiore sensibilità all’orientamento rispetto al sole. Le celle policristalline sono costituite da aggregati di più cristalli caratterizzati da forme, dimensioni ed orientamenti differenti.

Vantaggi dei moduli policristallini sono: costi più contenuti e minore sensibilità all’orientamento. Svantaggi sono: prestazioni leggermente inferiori (efficienza fino a 14-15,5%).

Nei moduli a film sottile il semiconduttore viene depositato sotto forma di gas in strati di qualche micron (thin film) su substrati rigidi di diversa natura, di metallo, di vetro oppure flessibili.

Vantaggi dei moduli thin film sono il costo e la capacità di captare la radiazione solare, soprattutto diffusa, per un maggior numero di ore all’anno.

Svantaggi dei moduli thin film sono le prestazioni (efficienza massima 8-8,5%) che richiedono una maggiore superficie captante a parità di capacità installata.

Tra le svariate soluzioni di moduli presenti sul mercato (moduli a doppio vetro, vetrocamera, a tegola per esigenze di tipo funzionale, vetri di sicurezza con accoppiamento multiplo per esigenze strutturali, moduli di forme, dimensioni e colorazioni non standard per esigenze

Impianti eolici e fotovoltaici di piccola taglia: guida tecnica 65 particolari) il progettista ha la possibilità di

scegliere quella più idonea a soddisfare i requisiti funzionali, strutturali e architettonici.

La temperatura delle celle incide in misura significativa sul comportamento elettrico del modulo, variandone i valori di tensione e di corrente erogata in funzione di alcuni coefficienti e parametri.

Tali aspetti, ulteriormente approfonditi nella sezione dedicata alle perdite, devono essere debitamente considerati dal progettista durante la fase di configurazione dell’impianto.

Le caratteristiche elettriche, termiche e meccaniche dei moduli fotovoltaici devono essere verificate e testate in conformità alla norma CEI 82-8 (per moduli al silicio cristallino) e alla norma CEI 82-12 (per moduli a film sottile). Gli aspetti più rilevanti sono rappresentati dalle protezioni insite nel modulo e dalle garanzie fornite dal costruttore, in termini di prestazioni e di prodotto.

Il modulo deve essere dotato di diodi di by-pass per garantire la continuità elettrica della stringa anche in presenza di danneggiamento o ombreggiamento di una o più celle.

Tali diodi sono generalmente alloggiati in una cassetta di terminazione con livello di protezione IP65, con terminali elettrici contrassegnati, fori equipaggiati con pressacavi per il cablaggio delle stringhe o attacchi rapidi fissi.

Cassetta di terminazione di un impianto fotovoltaico

Le celle fotovoltaiche sono generalmente protette sul lato posteriore da un foglio di polivinile fluorurato (tedlar) rinforzato con fogli metallici o polimerici per migliorare le caratteristiche di impermeabilità nei confronti dell’acqua e dell’ossigeno.

Il modulo può essere delimitato da una cornice in alluminio anodizzato incollata al sandwich con gomma siliconica. La presenza della cornice non è indispensabile, ma migliora le protezione per le fasi più delicate della posa.

Le garanzie fornite dai costruttori di moduli fotovoltaici sono tipicamente di due tipi: garanzie sul prodotto e garanzie di prestazioni.

La garanzia sul prodotto riguarda difetti di fabbricazione e/o di materiale tali da inficiare il regolare funzionamento in condizioni corrette di uso, installazione e manutenzione. Secondo le disposizioni di legge tale garanzia deve coprire almeno 2 anni dalla data di fornitura dei moduli. La garanzia sulle prestazioni si riferisce invece al decadimento dell’efficienza del modulo, intesa come riduzione della potenza minima erogata in condizioni standard dopo un periodo di funzionamento prestabilito.

Le disposizioni di legge indicano i seguenti valori di riferimento: potenza non inferiore al 90% della potenza minima per 10 anni e non inferiore all’80% per 20 anni.

Al fine di documentare la conformità dei moduli alle norme CEI, la casa costruttrice è tenuta a rilasciare il Certificato di approvazione tipo e/o il Certificato di Conformità. Il primo viene rilasciato da un laboratorio di prova accreditato a seguito di prove eseguite secondo le relative norme CEI, il secondo viene rilasciato da un organismo di certificazione, in base a prove eseguite da un laboratorio secondo le relative norme CEI.

Un altro documento relativo alla qualità costruttiva dei moduli è il Certificato di controllo del processo produttivo in fabbrica, che attesta il rispetto costante dei livelli qualitativi dichiarati.

Impianti eolici e fotovoltaici di piccola taglia: guida tecnica 66

Gruppi di conversione

I convertitori statici sono dispositivi in grado di convertire grandezze elettriche in ingresso (tensione, corrente) in altre disponibili in uscita. I convertitori statici cc/ac utilizzati per i sistemi fotovoltaici sono differenti da quelli utilizzati in ambito industriale (azionamento motori elettrici, alimentazione di continuità). Devono essere conformi alle Norme secondo le Direttive EMC (2004/108/CE) e Bassa Tensione (2006/95/CE). I valori di tensione e corrente di ingresso devono essere compatibili con quelli del campo FV; tensione e frequenza in uscita devono essere compatibili con quelli della rete di distribuzione. Gli inverter devono essere dotati di marchiatura CE, che attesta il rispetto dei limiti relativi alle interferenze elettromagnetiche determinate dal funzionamento. Le interferenze sono originate da commutazioni ad alta frequenza (20 kHz) prodotte da dispositivi elettrici interni all’inverter e possono propagarsi ai circuiti elettrici contigui, causando malfunzionamenti.

Il campo di funzionamento di un inverter deve tenere in considerazione i valori nominali di tensione e frequenza in ingresso e in uscita: