Elementi principali di un impianto fotovoltaico
Un impianto fotovoltaico è costituito essenzialmente da un “generatore” (pannello solare), un “ sistema di conversione dell’energia “(l’inverter) e attraverso un eventuale “accumulo di energia” (la batteria). Naturalmente è presente anche una “struttura di supporto” per montaggio su tetti a falde o telai metallici fissi o mobili per la posa su superfici piane. Non da ultimo, la presenza di un “sistema di monitoraggio” dell’impianto è utile per monitorare lo stato dell’intero impianto con informazioni su pannelli fotovoltaici, inverter, stato della rete elettrica e altro ancora sulla capacità produttiva dell’impianto nel suo complesso.
Sono gli elementi essenziali di un impianto fotovoltaico che deve essere opportunamente allacciato e configurato secondo le specifiche tecniche dei diversi elementi mangiare
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Altro aspetto poco curato è il permesso, che varia a seconda del sito di installazione e per il quale è necessario consultare di volta in volta il comune per le procedure da seguire. A seconda del tipo di installazione, della dimensione dell’impianto e della localizzazione dell’intervento, possono essere richiesti diversi tipi di documenti autorizzativi, oppure l’intervento può essere classificato come edificio libero se i pannelli sono installati complanari alla copertura.
Come è strutturato il generatore fotovoltaico
Il generatore fotovoltaico è composto dall’insieme “moduli fotovoltaici” , meglio conosciuti come “moduli solari” o “moduli fotovoltaici”.
Il componente elementare di un modulo fotovoltaico è senza dubbio la cella. È qui che avviene la conversione della radiazione solare in energia elettrica Esso è costituito da un sottile disco di materiale semiconduttore, quasi sempre silicio, opportunamente trattato e spesso circa 0,3 mm.Può essere tondo con angoli smussati o quadrato ed ha un’area di incidenza solare compresa tra 100 e 225 cm2.
Più celle collegate in serie formano un pannello, una struttura comune ancorata al suolo o ad un edificio Più in fila i pannelli collegati formano un filo. Diverse stringhe interconnesse (solitamente in parallelo) forniscono la potenza richiesta e formano il generatore fotovoltaico. Dal punto di vista elettrico non ci sono praticamente limiti alle prestazioni di un impianto fotovoltaico, perché si può ottenere potenza elettrica di qualsiasi dimensione collegando in parallelo più file di moduli (le “stringhe”).
Il trasferimento di energia dall’impianto fotovoltaico al consumatore avviene tramite dispositivi aggiuntivi necessari a convertire la corrente continua in corrente alternata in modo da adattarla alle esigenze dell’utente finale. Questa trasformazione è comunemente indicata come “CC/CA” in gergo tecnico.
Com’è strutturato il convertitore di potenza – scopriamo insieme l’inverter
L’Inverter converte la corrente continua generata dai moduli in corrente alternata; È costituito da un trasformatore e da un sistema di rifasamento e filtraggio che garantisce la qualità della potenza erogata. Il trasformatore e il sistema di filtraggio sono generalmente costruiti all’interno dell’inverter. È chiaro che il generatore fotovoltaico funziona solo con la luce solare. Il cambio giorno-notte, il cambio delle stagioni e le diverse condizioni meteorologiche fanno sì che la quantità di energia elettrica generata da un impianto fotovoltaico non sia costante né in diversi momenti della giornata né in diversi mesi dell’anno. Ciò significa che nel caso in cui si voglia dare all’utente una completa autonomia, è necessario o collegare gli impianti alla rete di distribuzione nazionale oppure utilizzare sistemi di accumulo dell’energia elettrica che li mettano a disposizione nelle ore di irraggiamento solare insufficiente. /p>
Sono ormai molte le aziende che propongono sul mercato prodotti validi, offrendo garanzie a lungo termine (non inferiori a 10 anni), con certificazioni europee e all’avanguardia. Non è infatti difficile seguire l’evoluzione del mercato, che propone prodotti sempre più potenti, leggeri ed esteticamente più gradevoli.
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Ma come si costruisce internamente un inverter?
Oltre al convertitore, queste macchine sono costituite da tutta una serie di elementi che scopriamo anche nel dettaglio. Partendo dall’ingresso dei pannelli fotovoltaici, distinguiamo: 1) un interruttore DC (non sempre presente ea seconda del modello); 2) Gli scaricatori di sovratensione, meglio conosciuti con l’acronimo SPD; 3) Un filtro EMI per pulire la tensione da interferenze esterne ed entrare nel convertitore nel modo più pulito possibile; 4) Uno o più inseguitori MPPT che funzionano con precisione seguendo il punto di massima potenza generata dal pannello fotovoltaico e ottimizzando il rapporto tra corrente e tensione erogata; 5) Il vero e proprio convertitore DC/AC che adatta la tensione ai parametri di rete; 6) Un filtro di uscita per pulire ulteriormente il segnale di tensione; 7) I relè di sezionamento, che intervengono in caso di guasti alla rete; 8) Un filtro EMI aggiuntivo per pulire il rumore sul lato AC.
Vi ricordiamo che l’inverter è una macchina elettrica delicata i cui cicli di lavoro sono a volte così intensi che il sistema di raffreddamento progettato, seppur molto efficiente, a volte non può bastare. Si consiglia quindi di installarlo in luoghi poco soleggiati e con buona ventilazione, di facile accesso per un adulto e fuori dalla portata dei bambini. Non preoccuparti se ti viene consigliato di collocarli all’esterno, in quanto gli inverter hanno una protezione IP67 che ne garantisce il funzionamento anche se esposti a schizzi d’acqua o liquidi in genere.
impianto
L’accumulo è un sistema opzionale, non obbligatorio, che può essere aggiunto al tradizionale impianto fotovoltaico per aumentare l’energia generata dall’impianto e non consumato immediatamente per accumulare energia. È facile intuire che l’accumulo porta enormi vantaggi dal punto di vista energetico, ma l’economicità della loro installazione va valutata di volta in volta in base alle esigenze dell’utenza e alla potenza fotovoltaica installabile.
Innanzitutto distinguiamo due tipologie di sistemi di storage, uno on-grid (connesso alla rete) e uno off-grid (senza connessione). alla rete Enel).
Il primo sistema (grid related), è il più complesso ma anche il più utilizzato, infatti è possibile utilizzare sia l’energia immagazzinata nelle batterie che le risorse energetiche della griglia (che sono praticamente infinite). La moderna tecnologia ha anche sviluppato dei “sistemi embedded” (assemblaggio), che consentono di modificare un impianto esistente per adattarlo al sistema di accumulo di nuova installazione. Tuttavia, affinché un sistema di accumulo collegato alla rete funzioni, necessita di un contatore di energia in ingresso e in uscita e di un sistema di gestione dell’accumulo che consenta all’elettricità di fluire in una direzione o nell’altra in base alle seguenti condizioni: produzione, domanda di energia dell’utente, e la quantità di carica presente nella batteria.
Il secondo tipo di sistema di stoccaggio, (off-grid) , è molto più semplice e meno costoso, ma più contenuto nella costruzione per strutture che di per sé non hanno la capacità di essere connesso alla rete elettrica per diventare, vedi ad esempio il rifugio di montagna o comunque le case isolate lontane dalla rete di distribuzione elettrica. In questo caso, l’installazione di un sistema di accumulo è una scelta obbligata che consentirà all’edificio di utilizzare l’energia prodotta anche di notte per consumarla.
Com’è fatta una cella fotovoltaica
La cella si comporta come una minuscola batteria e fornisce le prestazioni tipiche dell’Italia condizioni di sole (1 kW/m2) ad una temperatura di 25°C una corrente di 3A, con una tensione di 0,5V e una potenza di 1,5-1,7 Wp. In commercio possiamo trovare pannelli fotovoltaici già montati che consistono in una serie di cellule interconnesse. I più comuni sono costituiti da 36, 60 o 72 celle disposte in file parallele e collegate in serie. Hanno una superficie da 0,7 a 1,7 m2 e consentono l’accoppiamento con convertitori di potenza (meglio noti come inverter). È anche possibile collegarli direttamente agli accumulatori a 12 VDC nominali, ma questa pratica è spesso sconsigliata nei manuali tecnici in quanto le batterie non gestiscono l’inseguimento del punto di massima potenza del modulo fotovoltaico, rendendo questa pratica inefficiente.
La cella fotovoltaica è la parte fondamentale del sistema ed è costituita da una sottile “fetta” di materiale semiconduttore, quasi sempre silicio mono o policristallino (l’elemento più diffuso in natura dopo l’ossigeno).Il silicio da cui è composto il wafer viene “dopato” posizionando atomi di boro su una “superficie” (p-doping) e piccole quantità di fosforo (n doping) vengono introdotto) . Nella zona di contatto tra i due strati con drogaggio diverso viene determinato un campo elettrico; Quando la cella è esposta alla luce, si generano cariche elettriche per effetto fotovoltaico, e quando i due lati della cella sono collegati ad un’utenza, scorre un flusso di elettroni sotto forma di corrente elettrica continua. Attualmente il silicio, mono e policristallino, utilizzato per costruire le celle è lo stesso utilizzato dall’industria elettronica, che richiede materiali molto puri e quindi costosi.
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Il mercato offre diverse tipologie di moduli fotovoltaici che si differenziano nel tipo di cella montata tra il vetro ed il supporto plastico inferiore, in particolare le celle montate possono essere del seguente tipo:
- Silicio monocristallino ( mono c-Si ): Si ottiene da un lingotto i cui atomi sono disposti in un unico cristallo. Il silicio monocristallino deve essere molto puro e costa molto perché il suo processo di fabbricazione è complesso. Sono abbondanti nel mercato solare ma hanno un costo abbastanza alto. Si riconosce dal fatto che le singole celle sono arrotondate agli angoli, lasciando una parte di spazio inutilizzabile all’interno del modulo fotovoltaico.
- Silicio policristallino ( multi m-Si ): È il tipo di modulo più diffuso nell’industria solare, è costituito da molti cristalli collegati a l’un l’altro ed è meno puro, ma anche meno costoso. Un modulo fotovoltaico policristallino si riconosce dal fatto che le celle occupano quasi l’intera area del modulo e ogni cella è perfettamente posizionata l’una accanto all’altra.
- Silicio amorfo: è una tecnologia quasi obsoleta, è piuttosto costosa e poco efficiente dal punto di vista elettrico e dimensionale. La caratteristica fondamentale di questo pannello è che si comporta bene in situazioni di ombra e bassa esposizione, il che lo rende particolarmente adatto per luoghi esposti a nord o con problemi di ombreggiamento.
Come è costruito il sistema di monitoraggio
Il sistema di monitoraggio di un impianto fotovoltaico è ormai una prerogativa quasi standardizzata , infatti tutti quelli moderni hanno Inverter la possibilità di farlo, se non già presente, amplia il proprio pacchetto hardware per installare una scheda di rete attraverso la quale comunicare con il modem di casa e inviare dati ad un cloud storage. Grazie alla supervisione è possibile controllare l’impianto da remoto comodamente dalla propria poltrona di casa tramite uno smartphone o un PC connesso alla rete.
C’è da aggiungere che quando il sistema di accumulo è in essere, il monitoraggio diventa una prerogativa quasi indispensabile per capire come stiamo utilizzando le nostre risorse energetiche. Ci consentirà di conoscere esattamente il sistema energetico della nostra casa e di sapere se l’energia che produciamo è sufficiente o meno per i nostri bisogni e, a sua volta, di sapere se la dimensione del sistema di accumulo è sufficiente per il nostro fabbisogno energetico.
È sempre consigliabile affidare al proprio installatore l’installazione del sistema di monitoraggio in quanto l’acquisto di un modello di inverter anziché di un altro potrebbe comportare costi aggiuntivi e indesiderati nel raggiungimento di tale scopo.
Di seguito lo schema di un impianto fotovoltaico con sistema di accumulo
Da un’attenta analisi si può notare l’andamento dei consumi degli utenti (la linea nera) e l’andamento tipico della produzione dell’impianto fotovoltaico in una giornata soleggiata e gelata ntato attraverso le creste dei grafici blu, gialli e verdi. La parte blu rappresenta l’energia prelevata dal sistema di accumulo, caricata al mattino e rappresentata dalla parte iniziale in blu. Si segnala inoltre che l’ultima parte del diagramma è governata dal diagramma grigio e rappresenta l’energia prelevata dalla rete quando la carica della batteria è esaurita.
Inoltre, questo strumento ti consente di conoscere i valori punto per punto del grafico per poter effettuare misurazioni precise e accurate in ogni momento.
Si potrebbe pensare di ingrandire il pacco batterie per compensare l’energia prelevata dalla rete, mentre le dimensioni del campo fotovoltaico sembrano sufficienti per riempire le batterie e mantenerle in funzione fino alle 21:30 circa. fornire. Tuttavia, questa considerazione si basa su questo unico grafico che rappresenta un singolo giorno di primavera. Per un’analisi più dettagliata sarebbe necessario guardare all’andamento dell’anno e valutare sia la capacità produttiva che quella di stoccaggio nel suo complesso per arrivare ad una corretta valutazione tecnica.
Vi ricordo che il nostro Studio Tecnico è a disposizione per qualsiasi chiarimento e chiarimento tecnico, ed è presente su tutto il territorio della Sicilia e della Calabria. Le nostre offerte sono sempre competitive e gli impianti sono garantiti per un minimo di 10 anni.
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