Impianti fotovoltaici

La trasformazione dell’energia solare in energia elettrica avviene attraverso un sistema composto da moduli (pannelli fotovoltaici) ognuno dei quali ospita un insieme di celle fotovoltaiche realizzate usando appositi materiali semiconduttori opportunamente trattati. Il semiconduttore più diffuso è il silicio (monocristallino o policristallino). Esistono inoltre moduli in film sottile (meno diffusi), in cui si impiegano materiali a basso costo (vetro, metallo, plastica) insieme a quantità minime di un semiconduttore ad alto costo.

Solitamente le celle fotovoltaiche hanno una colorazione blu scuro, che deriva da un rivestimento antiriflettente (ossido di titanio), molto importante per ottimizzare la captazione dell’irraggiamento solare. Celle con colori differenti dal nero e dal blu presentano una perdita di efficienza, ma talvolta sono necessarie per garantire una migliore mimesi dei pannelli in siti particolari come, per esempio, nei centri storici.

Le celle sono di forma quadrata (10×10 cm, 12,5×12,5 cm, 15×15 cm). Un insieme di celle fotovoltaiche collegate fra loro in serie o in parallelo, costituisce il modulo fotovoltaico o pannello.

Ogni pannello è costituito anche da un guscio posteriore (con elementi di giunzione meccanica ed elettrica) e un vetro anteriore fissato al guscio con una cornice metallica.

Serie di pannelli o moduli, connessi elettricamente tra loro in serie, installati come captatori, compongono le stringhe o campi fotovoltaici.

La corrente elettrica che viene generata dai captatori è di tipo continuo. Per essere utilizzata dal fruitore o per essere immessa nella rete elettrica nazionale, deve essere trasformata in corrente alternata e questo è possibile grazie ad appositi apparecchi chiamati inverter.

La corrente elettrica, una volta che sia stata trasformata dall’inverter, è pronta all’uso, allo stoccaggio in batterie di accumulo o all’immissione nella rete elettrica.

Componenti del sistema

Un impianto fotovoltaico è costituito da:

• un numero di moduli fotovoltaici, congruo rispetto al fabbisogno;
• uno o più inverter, a seconda della potenza dell’impianto;
• eventuali ottimizzatori;
• sistemi e componenti di protezione e controllo il cui uso è conforme alle norme vigenti;
• eventuali batterie di accumulo.

Ogni impianto fotovoltaico deve essere dotato di contatori specifici, necessari per contabilizzare l’energia prodotta dall’impianto, l’energia consumata sul posto e quella immessa in rete. Fanno eccezione gli impianti stand alone, che sono totalmente indipendenti dalla rete elettrica.

Un impianto fotovoltaico è garantito per 20/25 anni, ma si stima che esso possa funzionare correttamente almeno per 30/35 anni, continuando a produrre energia anche se in percentuale ridotta di circa il 20% dopo il venticinquesimo anno.

Installazione dei pannelli

Integrati architettonicamente.

I moduli sono integrati negli elementi di arredo urbano, negli involucri esterni degli edifici, nelle coperture come manto di finitura e in strutture edilizie di qualsiasi funzione e destinazione.

Parzialmente integrati architettonicamente.

I moduli fotovoltaici sono aggiunti alla struttura degli edifici con staffature e ancoraggi realizzati ad hoc, ma non sono parte integrante dell’involucro della struttura edilizia.

Non integrati architettonicamente.

I moduli sono installati su strutture autonome. Queste ultime possono essere in appoggio libero al suolo, o collocate sugli elementi di arredo urbano e viario, sopra le superfici esterne o le coperture degli edifici, in modo non complanare alle superfici e non organico rispetto alla struttura ospite su cui insistono.

Sistemi di connessione degli impianti

Sistemi on grid

Il sistema fotovoltaico on grid (chiamato anche grid gonnect o Ibrido) è, per definizione, un sistema connesso elettricamente alla rete elettrica nazionale, e con essa dà luogo a uno scambio energetico bidirezionale.

Si tratta di un impianto fotovoltaico, con o senza batteria di accumulo, che consente di massimizzare l’autoconsumo e di conseguenza di aumentare il risparmio in bolletta.

Questo sistema permette di utilizzare l’energia elettrica gratuita e pulita del Sole durante tutto l’arco della giornata.

Se presenti nell’impianto, il sistema permette di stoccare l’energia solare in batterie d’accumulo che ne consentono il riutilizzo nel momento in cui il campo di captazione solare non è in funzione (giornate di pioggia, ore serali e notturne). In questo modo si copre il fabbisogno durante tutto l’arco della giornata e si autoconsuma la quasi totalità del proprio fabbisogno energetico.

L’impianto fotovoltaico è realizzato con componenti certificati e idonei alle norme. L’impianto on grid, grazie all’allacciamento alla rete, usufruisce  dello scambio sul posto (SSP) ossia della vendita  dell’energia prodotta  dall’impianto stesso e non consumata. Il proprietario dell’impianto riceve, in cambio, una compensazione economica relativa alla produzione elettrica immessa. Questo significa che tutta l’energia che non viene utilizzata dai proprietari dell’impianto può essere venduta e la vendita genera introiti immediati.

Lo scambio sul posto e i conguagli economici sono gestiti da GSE S.p.a. (Gestore Servizi Energetici).

In generale si può affermare che questi sono gli impianti maggiormente consigliati sulle prime case e in presenza di possibilità di allaccio alla rete elettrica nazionale.

Sistemi off grid

Il sistema fotovoltaico off grid è un impianto totalmente autonomo dalla rete elettrica nazionale. Ha il vantaggio di non essere gravato anche dai costi di connessione alla rete e di gestione burocratico-amministrativa del sistema di connessione stesso.

L’impianto fotovoltaico off grid, anche se non dà luogo a uno scambio energetico bidirezionale, consente tuttavia alle utenze di prelevare corrente dalla rete elettrica nazionale quando l’impianto non produce.

Un sistema off grid ha bisogno di batterie per accumulare temporaneamente l’energia prodotta e renderla disponibile in altri momenti. In questo modo il sistema ottimizza al massimo l’utilizzo dell’impianto senza avere alcuna connessione diretta alla rete elettrica nazionale.

Sistemi stand alone

Gli impianti fotovoltaici stand alone, invece, sono totalmente indipendenti dalla rete elettrica, non hanno costi di connessione e non sono soggetti ai continui adeguamenti normativi.

Sono indicati in particolari situazioni caratterizzate dalla distanza da una qualsiasi linea elettrica: è il caso, per esempio, delle baite di montagna o di alcune case al mare o in luoghi disagiati che potrebbero aver costi di allaccio alla rete elettrica eccessivamente onerosi.