Impianto fotovoltaico: tipologie e caratteristiche

L’impianto fotovoltaico produce energia elettrica sfruttando la luce del sole, fonte rinnovabile – al contrario di quelle fossili in esaurimento – il cui utilizzo consente di ridurre le emissioni inquinanti in atmosfera. Si tratta quindi di una tecnologia che genera energia pulita e che rappresenta il futuro , se non già il presente, dell’ottimizzazione energetica. Oltre a produrre energia dal sole, tutti i materiali che compongono un impianto fotovoltaico sono totalmente riciclabili e riutilizzabili in altri processi produttivi.

I pannelli fotovoltaici, costituiti dall’unione di più celle in silicio, convertono l’energia dei fotoni in elettricità. Il processo che crea questa “energia” viene chiamato effetto fotovoltaico: quando un fotone colpisce la superficie della cella fotovoltaica, la sua energia viene trasferita agli elettroni presenti su questa cella, producendo corrente elettrica. Un pannello solare genera energia in corrente continua. Sarà poi compito dell’inverter convertirla in corrente alternata per trasportarla ed utilizzarla nelle reti di distribuzione. Gli edifici domestici e industriali sono predisposti per il trasporto e l’utilizzo di corrente alternata. Di seguito le diverse tipologie di impianto fotovoltaico presenti sul mercato.

Impianti fotovoltaici “grid connected”

Connessi elettricamente alla rete nazionale, danno luogo ad uno scambio energetico bidirezionale. L’energia elettrica viene generata in autoconsumo dall’utente, mentre l’eccedenza viene immessa nella rete elettrica nazionale per essere utilizzata in un secondo momento da tutti gli altri utenti. La vita media di questi impianti è di oltre 30-35 anni.

I componenti primari in un impianto “grid connected” sono:

1. Il generatore fotovoltaico, costituito da una o più serie di moduli fotovoltaici;
2. L’inverter, dispositivo di conversione da corrente continua ad alternata;
3. Due contatori, di cui uno registra l’energia elettrica prodotta dal campo fotovoltaico e l’altro quella che fluisce da e verso la rete;
4. I dispositivi di connessione e di protezione nel punto di consegna.

Uno dei vincoli alla realizzazione di un impianto fotovoltaico “grid connected” è dato dal sito per la messa in opera: esposizione al sole e superficie disponibile sono le prime variabili da considerare.

Impianti fotovoltaici a isola o “stand alone”

Questi impianti permettono ai pannelli solari di non essere collegati con la rete elettrica nazionale e sono ad utilizzo esclusivo del singolo utente. Essi garantiscono la totale indipendenza di energia immagazzinata e rendono il consumo autosufficiente anche in orario notturno, poiché l’energia non utilizzata viene conservata dentro batterie di accumulo.

Attualmente l’impianto fotovoltaico con accumulo viene utilizzato in caso di elevata difficoltà di allaccio alla rete elettrica nazionale o nelle situazioni in cui il costo di tale collegamento risulterebbe molto oneroso. Gli impianti “stand alone” possono essere progettati per creare un insieme di reti di energia elettrica locale, congiungendo interi quartieri di città e rendendoli energicamente autosufficienti.

Infine impianti di questo tipo possono essere connessi ad altre fonti di energia rinnovabile come sistemi eolici e idroelettrici.

Le principali componenti di un impianto “stand alone” sono:

• una struttura di moduli fotovoltaici che generano una corrente elettrica continua;
• un inverter per convertire la corrente continua in corrente alternata;
• una batteria d’accumulo, che conserva l’energia elettrica in eccesso fornita dei moduli fotovoltaici.

Altri elementi che formano l’impianto ad isola sono: un regolatore di carica con il compito di fornire una corretta ricarica del pacco batterie evitando che queste si scarichino quando sono a riposo, e un’utenza elettrica, cioè l’insieme dei dispositivi presenti nell’abitazione. Sono presenti inoltre due quadri elettrici deputati al controllo di tensione, corrente e potenza e alla sorveglianza dei sistemi di sicurezza dell’impianto elettrico, sia quando la corrente è continua che quando è alternata.

Impianti con accumulo di energia elettrica “storage” collegati alla rete elettrica nazionale

I sistemi “storage” permettono all’energia che non è direttamente autoconsumata dall’impianto fotovoltaico di essere stoccata all’interno delle batterie dedicate e utilizzata a necessità. I pannelli fotovoltaici, infatti, producono energia elettrica durante le ore del giorno ma il consumo di elettricità è maggiore nelle ore serali. Lo “storage” consente così di accumulare temporaneamente l’energia in eccesso prodotta dai pannelli durante il giorno per utilizzarla in autoconsumo di sera.

Con questa tipologia di impianto si può decidere anche di cedere alla rete elettrica nazionale l’energia non utilizzata dall’abitazione. In tal caso l’utente ha un doppio contatore con doppie tariffe: uno dedicato all’energia ceduta a credito e l’altro all’energia consumata a debito. Ovviamente tale opzione è valida solo per gli impianti connessi in rete, mentre la prima soluzione può essere adottata anche con impianti “stand alone”.

E quando le batterie dello “storage” si scaricano? In automatico e senza discontinuità di servizio, l’impianto elettrico domestico torna ad essere alimentato dalla rete pubblica.

Impianti con accumulo di energia elettrica “storage” anti blackout

Questa tipologia di impianti permette il funzionamento dello “storage” anche in caso di blackout della rete elettrica, poiché esso si autoalimenta. Vengono pertanto mantenuti in attività tutti gli elettrodomestici e l’illuminazione finché non si esaurisce la carica accumulata. Gli impianti storage anti blackout svolgono quindi il compito di alimentazione elettrica d’emergenza.

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