IMPIANTI FOTOVOLTAICI
Un impianto fotovoltaico è costituito essenzialmente dall’assemblaggio di più moduli fotovoltaici, i quali sfruttano l’energia solare incidente per produrre energia elettrica mediante l’effetto fotovoltaico, della necessaria elettronica ed eventualmente di sistemi meccanici-automatici ad inseguimento solare.
Classificazione e tipologia
Gli impianti fotovoltaici sono generalmente suddivisi in due grandi famiglie:
- Impianti “ grid-connect”: sono impianti connessi alla rete di distribuzione Nazionale (ENEL o ACEA e altri gestori nazionali )
- Impianti “ad isola” (detti anche “stand-alone”): non sono connessi a nessuna rete di distribuzione, per cui sfruttano direttamente sul posto l’energia elettrica prodotta, utilizzando accumulatori.
In alcuni casi è consigliabile integrare il sistema con un gruppo elettrogeno.
Si stanno realizzando anche impianti “ad isola” connessi alla rete elettrica nazionale.
Questi impianti continuano ad essere collegati alla rete nazionale ma vengono dotati di accumulatori che utilizzano l’energia che l’impianto fotovoltaico manderebbe in rete, caricandosi.
Questi accumulatori restituirebbero l’energia, nei momenti in cui l’impianto fotovoltaico non produce (la notte). Il sistema consente di ridurre i costi di approvvigionamento di energia fino al 90 %.
Impianti fotovoltaici connessi alla rete
Questa tipologia identifica quelle utenze elettriche già connesse alla rete nazionale in AC (230 o 400 V in Tensione Alternata) e immettono nella rete energia elettrica prodotta dal loro impianto fotovoltaico, energia opportunamente convertita in corrente alternata e sincronizzata a quella della rete, contribuendo alla cosiddetta generazione distribuita.
I principali componenti di un impianto fotovoltaico connesso alla rete sono:
- Campo fotovoltaico (insieme di stringhe che a loro volta sono un insieme di singoli moduli fotovoltaici), deputato a raccogliere l’energia mediante i moduli fotovoltaici, disposti opportunamente in modo da raccogliere il maggiore irraggiamento possibile dal sole.
- inverter, deputato a stabilizzare l’energia raccolta e a convertirla in corrente alternata perché possa essere utilizzata dal proprio impianto o iniettarla nella rete nazionale.
- i cavi di collegamento, componenti spesso sottovalutati e che devono avere caratteristiche tecnico/fisiche molto elevate, considerate le sollecitazioni ai quali devono essere sottoposti per decine di anni, (raggi UV, basse e alte temperature, intemperie).
- le staffe e le strutture di sostegno, invisibili ma importanti. Generalmente in acciaio inox, acciaio
zincato o alluminio, si fissano con resine bicomponenti (evitare stop tradizionali).
ATTENZIONE alla impermeabilizzazione dei punti di fissaggio, deve durare 25/30 anni. - Dispositivi per la visualizzazione dei parametri di produzione e di consumo dell’energia, questi sistemi hanno bisogno di un collegamento a internet.
La potenza nominale di un impianto fotovoltaico si misura con la somma dei valori della potenza nominale di ogni singolo modulo; ad esempio, 10 moduli da 300Wp rappresentano un impianto da 3000 Wp (p = picco) o 3,0KWp.
La superficie occupata da un impianto fotovoltaico è in genere poco maggiore rispetto a quella occupata dai soli moduli fotovoltaici, che richiedono, per la tecnologia del policristallino e monocristallino, solo 8mq circa di spazio per ogni KWp, se installati in modo complanare sulla superficie, salvo che la geometria della struttura non debba essere modificata per evitare ombreggiamenti di possibili comignoli o antenne.
Se invece vengono installati su un tetto piano, considerato che devono essere inclinati, la superficie di utilizzo aumenta in quanto si potrebbero fare ombra tra loro.
In questo caso la superficie di utilizzo può superare i 20mq per KWp.
Va tenuto presente che esistono molti tipi di tecnologie e materiali utilizzabili come produttori di energia dal sole.
I più comuni sono quelli rappresentati dai moduli classici (policristallino e monocristallino) mentre le altre tipologie hanno superfici diverse in rapporto alla potenza erogabile (silicio Amorfo, CIS, tellururo di cadmio e tante altre tecnologie sia sul mercato che in fase di sperimentazione).
INSTALLAZIONE
Per l’installazione dei moduli fotovoltaici sono molto importanti l’orientamento (angolo di azimut e l’inclinazione:
Orientamento
L’ideale è a sud (azimut = 180°) ma se fossero orientati anche a sud-est o sud-ovest non perderebbero di molto la potenza rispetto ad un orientamento verso sud, l’importante è che non si superino circa 45 gradi di scostamento da sud.
Inclinazione
La posizione ideale varia tra estate ed inverno e dipende anche dalla latitudine del sito di installazione, per esempio Roma si trova a una latitudine di circa 42°, in questo caso l’inclinazione ideale d’estate è intorno 20/35° e in inverno è intorno ai 40/60°, per cui a meno che non si installi una sistema di motorizzazione, caso per caso si converrà con un inclinazione che sarà la via di mezzo tra i due periodi (inverno/estate) (Italia centrale 35°).
Sistemi ad inseguimento
Negli impianti di grandi dimensioni, a volte può rivelarsi conveniente adottare un sistema di motorizzazione dei moduli/stringhe, che seguono sia per orientamento che per inclinazione, l’andamento del sole per tutta la giornata e per tutto l’anno.
Una menzione a parte va al cosiddetto BIPV, acronimo di Building Integrated PhotoVoltaics (sistemi fotovoltaici architettonicamente integrati.
L’integrazione architettonica si ottiene posizionando il campo o moduli fotovoltaici, in sostituzione degli elementi architettonici dell’edificio.
Ovvero:
- sostituzione degli elementi di copertura dei tetti, al posto delle tegole o delle impermeabilizzazioni, in modo che l’impianto risulti inglobato nella copertura.
- sostituzione di finestre o pareti con elementi anche trasparenti o con normali moduli posti verticalmente.
La tecnologia consente di realizzare tutte queste sostituzioni (moduli cristallini, amorfo e csi).
Impianti fotovoltaici a isola
Questa tipologia di impianto è al servizio di quelle utenze elettriche isolate da altre fonti energetiche, come la rete nazionale.
Con l’utilizzo di accumulatori di adeguata potenza, integrati con un impianto fotovoltaico, l’utenza isolata può garantirsi energia autonomamente.
Questo tipo di impianti è costituito da:
- campo fotovoltaico, deputato a raccogliere energia mediante i moduli fotovoltaici disposti opportunamente a favore del sole;
- regolatore di carica, deputato a stabilizzare, gestire l’energia raccolta e a caricare e salvaguardare gli accumulatori;
- gli accumulatori che a seconda del tipo di utenze da alimentare vengono progettati e collegati tra loro, si caricano in presenza di sole e cedono energia quando il sole non c’è.
Gli accumulatori sono la parte delicata e importante dell’impianto, esistono molte tipologie di accumulatori, tra i più diffusi sono: al piombo, al gel, al sale, al litio, agli ioni di litio, sono accumulatori specificamente progettati per questo tipo di impianti, quindi con caratteristiche di resa e funzionamento molto differenti dai normali accumulatori che utilizziamo tutti i giorni per le autovetture. - L’inverter altrimenti detto convertitore CC/AA deputato a convertire la tensione in corrente continua CC, proveniente dal campo fotovoltaico (300/800VCC) e stabilizzarla, trasformandola in corrente alternata a 220/400VAC.
Questo tipo di impianti trova applicazioni in molti modi, su barche, per l’illuminazione in zone dove non esistete rete elettrica, in baite di montagna, per sonde di rilevamento in zone sperdute, nei camper, ponti radio isolati, pozzi d’acqua isolati, nei satelliti spaziali e in tante altre applicazioni.
Impianti fotovoltaici a isola collegati anche alla rete
L’elevato costo dell’energia e la sua tendenza a crescere inesorabilmente ha spinto moltissimi produttori a realizzare sistemi di gestione di impianti fotovoltaici con utilizzo di accumulatori e con il supporto della rete nazionale.
Questi sistemi consentono all’utente finale di utilizzare tutta l’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico, e solo in casi particolari (molti giorni senza sole) a prelevare energia dalla rete nazionale.
E’ questo un tipo di impianto che consente di risparmiare anche il 90% dell’energia.
Di giorno si utilizza l’impianto fotovoltaico e di notte gli accumulatori.
Caratteristiche tecniche
In tutte le soluzioni esposte, l’unico componente installato all’esterno è il campo fotovoltaico, mentre il regolatore di carica, l’inverter e gli accumulatori sono sempre posizionati in locali protetti e chiusi.
L’energia prodotta è tanto maggiore quanto più l’impianto gode di un’esposizione ottimale (sud).
Tutti i componenti di un impianto fotovoltaico hanno delle caratteristiche tecnico-qualitative che possono variare da prodotto a prodotto.
Esistono migliaia di prodotti sul mercato, ed è compito dell’installatore scegliere la giusta sinergia tra esigenze e caratteristiche dell’utente e i materiali da installare.
Non sempre ad un basso costo corrisponde un maggiore guadagno.
Incentivi Fotovoltaico
- detrazione di imposta del 50% della spesa (in 10 anni)
- rimborso, per ogni kWh immesso in rete (formula SSP)
- autoconsumo e conseguente risparmio in bolletta
- IVA agevolata (dal 22% al 10%)
- realizzati presso clienti finali già dotati di punti di prelievo attivi in bassa tensione;
- aventi potenza non superiore a quella già disponibile in prelievo;
- aventi potenza nominale non superiore a 20 kW;
- per i quali sia richiesto contestualmente l’accesso al regime dello Scambio sul Posto;
- realizzati sui tetti degli edifici con le modalità previste dal D.lgs. n. 28/11;
- assenza di ulteriori impianti di produzione sullo stesso punto di prelievo.
- trasparenza, in modo che i bilanci di energia elettrica sulle reti elettriche possano tenere conto dell’energia elettrica effettivamente immessa e prelevata;
- corretta valorizzazione economica dell’energia elettrica immessa e prelevata nell’ambito dello scambio sul posto;
- visibilità dell’incentivo trasferito agli utenti dello scambio sul posto.
Sistemi di accumulo per impianti fotovoltaici (da GSE)
Un Sistema di accumulo è un insieme di dispositivi, apparecchiature e logiche di gestione e controllo, funzionale ad assorbire e rilasciare energia elettrica, previsto per funzionare in maniera continuativa in parallelo con la rete con obbligo di connessione di terzi o in grado di comportare un’alterazione dei profili di scambio con la rete elettrica (immissione e/o prelievo).
I sistemi di accumulo possono essere installati su:
- impianti solari fotovoltaici incentivati (ad esclusione del conto energia);
- impianti solari termodinamici incentivati o che chiedono il riconoscimento degli incentivi;
- impianti alimentati da fonte rinnovabile diversi dai fotovoltaici incentivati o che chiedono il riconoscimento degli incentivi, anche in sostituzione al regime incentivante dei Certificati Verdi;
- impianti di produzione combinata di energia elettrica e calore costituiti da unità per le quali viene richiesto il riconoscimento del funzionamento come Cogenerazione ad Alto Rendimento e/o il riconoscimento dei Certificati Bianchi;
- impianti alimentati da fonte rinnovabile che accedono, nell’ambito del Ritiro Dedicato, ai prezzi minimi garantiti nel caso in cui l’energia elettrica è ritirata dal GSE o è commercializzata sul libero mercato;
- impianti di produzione che accedono allo Scambio sul Posto;
- impianti alimentati da fonte rinnovabile per i quali è richiesta l’emissione di Garanzie d’Origine.
Non rientrano nella definizione di Sistema di accumulo i sistemi utilizzati in condizioni di emergenza (UPS) che entrano in funzione solo in corrispondenza dell’interruzione dell’alimentazione dalla rete elettrica per cause indipendenti dalla volontà del soggetto che ne ha la disponibilità.
