Sol omnibus lucet! (il Sole splende per tutti) - Petronio

Impianti fotovoltaici connessi alla rete

Questa famiglia identifica quelle utenze elettriche già servite dalla rete nazionale in AC, ma che iniettano in rete la produzione elettrica risultante dal loro impianto fotovoltaico, opportunamente convertita in corrente alternata e sincronizzata a quella della rete.
Gli impianti di questo tipo sono di recente adozione, e sono comunemente anche chiamati "impianti in conto energia", dalla normativa che attualmente li regolamenta.
Ciò nonostante, l'applicazione del conto energia a questi impianti ha conseguenze scarse se non nulle da un punto di vista tecnico. Si consideri infatti che vi sono attualmente moltissimi impianti grid-connected funzionanti perfettamente pur non applicandolo.
I principali componenti di un impianto fotovoltaico connesso alla rete sono:
Campo fotovoltaico, deputato a raccogliere energia mediante moduli fotovoltaici disposti opportunamente a favore del sole; Inverter, deputato a stabilizzare l'energia raccolta, a convertirla in corrente alternata e ad iniettarla in rete; Quadristica di protezione e controllo, da situare in base alle normative vigenti tra l'inverter e la rete che questo alimenta.
In questi impianti la rete costituisce la cosiddetta "batteria infinita", prendendo in carico tutta l'energia in uscita dall'inverter, per poi rilasciarla a richiesta degli utilizzi dell'utente.
Si tratta in effetti di una batteria virtuale, in quanto è praticamente impossibile che venga rilasciata fisicamente la stessa energia iniettata in rete alcune ore prima.
Piuttosto i vari gestori di rete sono chiamati dalla vigente normativa italiana a fornire il servizio di batteria infinita a titolo gratuito, fatte salve le spese di gestione, che si concretizzano in genere nel canone annuo di locazione di un contatore piombabile, dedicato esclusivamente alla produzione elettrica, e connesso a quello di consumo per permettere di autoconsumare sul posto, iniettare in rete o prelevare dalla rete l'energia in modo trasparente.
Se questo servizio è a titolo non oneroso, ovvero se viene fornito a privati, prende tecnicamente il nome di net metering.
Questo tipo di impianti, grazie alle incentivazioni stabilite dai paesi ratificanti il Protocollo di Kyoto, e concretizzatesi in Italia con il cosiddetto Conto energia, hanno avuto un aumento esponenziale di applicazioni.
Da oggi è possibile trasformare la propria abitazione in una piccola centrale elettrica grazie ad una fonte inesauribile e non inquinante: il sole.
La soluzione è installare sul tetto o a terra un impianto fotovoltaico ed usufruire degli incentivi provenienti dal meccanismo di incentivazione pubblica "in conto energia".
Attraverso di esso l'energia elettrica prodotta dall'impianto viene remunerata per venti anni dal Gestore dei Servizi Elettrici (GSE Spa).
Gli impianti per la produzione di energia elettrica mediante tecnologia fotovoltaica presentano diversi vantaggi, tra i quali i più significativi sono:
assenza di qualsiasi tipo di emissioni inquinanti;
risparmio dei combustibili fossili;
estrema affidabilità poiché non esistono parti in movimento (vita utile superiore a 25 anni);
costi di manutenzione ridotti al minimo;
modularità del sistema (per aumentare la taglia basta aumentare il numero dei moduli).

Impianti fotovoltaici in isola

Questa famiglia identifica quelle utenze elettriche isolate da altre fonti energetiche, come la rete nazionale in AC, che si riforniscono da un impianto fotovoltaico elettricamente isolato ed autosufficiente.
I principali componenti di un impianto fotovoltaico ad isola sono generalmente:
Campo fotovoltaico, deputato a raccogliere energia mediante moduli fotovoltaici disposti opportunamente a favore del sole;
Regolatore di carica, deputato a stabilizzare l'energia raccolta e a gestirla all'interno del sistema;
Batteria di accumulo, deputata a conservare l'energia raccolta in presenza di irraggiamento solare per permetterne un utilizzo differito da parte dei carichi elettrici.
In questa configurazione di impianto, i carichi elettrici (ivi compreso un eventuale inverter che serva utilizzi in corrente alternata) sono direttamente connessi al regolatore di carica, che funge da vero e proprio supervisore di sistema.
Il campo fotovoltaico in genere impiegato per gli impianti ad isola è ottimizzato per uno specifico voltaggio di sistema, deciso solitamente in fase di progettazione del sistema stesso.
I voltaggi più utilizzati sono 12, 24 o più raramente 48 V. Conseguentemente, essendo la maggior parte dei moduli fotovoltaici in commercio a 12 o 24 V, le stringhe elettriche che formano il campo sono molto corte, fino al limite del singolo modulo per stringa.
In quest'ultimo caso, in pratica, il campo fotovoltaico è costituito da semplici paralleli elettrici tra moduli, occasionalmente dotati di diodi.
Il regolatore di carica ha tra le sue funzionalità più tipiche quelle di:
stacco del campo fotovoltaico dalla batteria in caso di voltaggio inferiore a quello utile a quest'ultima, come ad esempio dopo il tramonto;
stacco del campo fotovoltaico dalla batteria in caso di ricarica totale di quest'ultima;
stacco dei carichi elettrici dalla batteria in caso di scarica profonda di quest'ultima.
L'accumulatore è in genere costituito da monoblocchi o elementi singoli specificamente progettati per cariche e scariche profonde e cicliche.
Non sono in genere impiegati accumulatori per uso automobilistico, che pur funzionando a dovere vengono rapidamente esauriti nelle prestazioni a causa della gravosità di questo impiego.
Gli impianti fotovoltaici ad isola funzionano, come fa intuire già il nome, indipendentemente dalla rete elettrica pubblica.
Questo tipo di impianto viene dunque impiegato principalmente per l’alimentazione di apparecchi in zone isolate, o nel caso sia richiesta grande mobilità. Per poter disporre di energia elettrica anche durante le ore notturne l’energia fornita durante il giorno dai moduli FV viene immagazzinata da accumulatori.
Un semplice impianto fotovoltaico ad isola è composto dai seguenti elemento.
Cella solare: per la trasformazione di energia solare in energia elettrica.
Per ricavare più potenza vengono collegate tra loro diverse celle.
Regolatore di carica: è un apparecchio elettronico che regola la ricarica e la scarica degli accumulatori.
Uno dei suoi compiti è di interrompere la ricarica ad accumulatore pieno.
Accumulatori: sono i magazzini di energia di un impianto fotovoltaico.
Essi forniscono l’energia elettrica quando i moduli non sono in grado di produrne, per mancanza di irradiamento solare.
Inverter: trasforma la corrente continua proveniente dai moduli e/o dagli accumulatori in corrente alternata convenzionale a 230V.
Se l’apparecchio da alimentare necessita di corrente continua si può fare a meno di questa componente.
Utenze: apparecchi alimentati dall’impianto fotovoltaico.