Progettazione impianti fotovoltaici

Cosa sono gli impianti fotovoltaici

Se ne fa spesso un gran parlare, ma forse non è a tutti chiaro cosa sono gli impianti fotovoltaici. Iniziamo con il dire che sono impianti deputati alla produzione di energia elettrica direttamente dalla luce del sole. In altre parole questi impianti attingono alla inesauribile energia della nostra stella per produrre energia elettrica in modo pressoché gratuito ovvero senza dover ricorrere ai tradizionali, costosi ed inquinanti classici carburanti derivati dal petrolio.

Senza produrre un solo grammo di anidride carbonica e senza contribuire alla produzione delle tanto temute polveri sottili, i silenziosi ed efficienti impianti solari consentono anche ai privati cittadini di avere un proprio generatore di corrente elettrica che serve sia alla produzione di energia per l'uso domestico, sia alla vendita al gestore nazionale dell'energia prodotta in eccesso.

Progettazione impianti fotovoltaici

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Quali sono gli elementi principali di un impianto fotovoltaico

elementi principali di un impianto fotovoltaicoGli impianti fotovoltaici sono sostanzialmente dei convertitori nel senso che trasformano l'energia luminosa del sole in elettrica. Per fare questo sono necessari alcuni elementi essenziali.

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Moduli o pannelli solari

Sono i trasduttori ovvero gli elementi attraverso i quali avviene il "miracolo" tecnologico della trasformazione dell'energia. Sono l'anello più delicato della catena, perché il loro rendimento (legato alla qualità dei materiali utilizzati ed alla evoluzione della ricerca) è direttamente proporzionale all'efficienza dell'intero impianto. Sono costituiti da materiale semiconduttore, tipicamente silicio cristallino. Sono purtroppo anche l'elemento più costoso dell'impianto. Un buon progetto deve pertanto ottimizzare il numero ed il tipo di pannelli in modo da massimizzare la produzione di energia elettrica.


Inverter

casa fotovoltaicaL'inverter è una macchina elettrica, basata anch'essa sull'utilizzo di dispositivi a semiconduttore, che converte la corrente continua generata dai moduli in corrente alternata.

Solo in questo modo, infatti, la corrente generata può essere sfruttata dai carichi domestici, oppure venduta alla rete nazionale.


Considerazioni preliminari alla progettazione di un impianto fotovoltaico

L'indicatore da tenere in considerazione nella progettazione di questi tipi di impianti è la produzione elettrica annua. Quest'ultima dipende solo in parte dalla qualità dei componenti l'impianto. Altri fattori da tenere in considerazione sono:

- l'incidenza dei raggi del sole sui pannelli

- l'orientamento dei pannelli

- la presenza di ombre.

Il nostro paese è un luogo ottimale per la produzione di energia elettrica. I valori medi annui dipendono tuttavia dall'ubicazione dell'impianto. Gli impianti posizionati nel sud Italia sono leggermente più efficienti di quelli ubicati al nord. La produzione stimata in base alle serie storiche ci dice che un impianto da 1 KW di potenza nominale, ottimale per esposizione e per posizionamento dei pannelli, è in grado di produrre qualcosa come 1500 kWh/anno laddove gli impianti al nord nelle medesime condizioni si attestano intorno ai 1100kWh/anno.


Progettazione impianti fotovoltaici: Elementi di progettazione di un impianto fotovoltaico

Un impianto che si basa sul sole deve tener conto innanzitutto della variabilità di questo tipo di sorgente di energia. Non è infatti in nessun modo possibile stimare con precisione la produzione annua e tolleranze devono essere tenute assolutamente in conto dal progettista. Inoltre, e qui entrano in gioco fattori non squisitamente tecnici, un pannello è un elemento che va a modificare l'architettura dei fabbricati sui quali è installato. I pannelli, quindi, nella loro duplice funzione di generatori di energia e di componenti architettonici, devono soddisfare anche a precisi requisiti legati alle normative che regolano, su scala nazionale e locale, il settore.

Detto questo, i parametri da tenere in conto sono:

- quanta energia serve? (calcolo del fabbisogno)

- quali sono le caratteristiche dei componenti che è necessario acquistare? (dimensionamenti e verifiche di generatore ed inverter)

- come dovrà essere l'impianto che si va a costruire rispetto al gestore locale? (scelta fra impianto stand-alone ed impianto "grid-connected").

Per il calcolo del dimensionamento dell'impianto e della sua capacità di supportare i carichi, è necessario valutare il grado di parallelismo fra la disponibilità della radiazione solare ed il ciclo di consumi elettrici che l'impianto stesso deve andare a soddisfare. In altre parole se l'obiettivo è quello di alimentare impianti che devono funzionare essenzialmente dopo il tramonto forse la soluzione grid-connected è la soluzione migliore semmai anche supportata dall'ausilio di altre forme di generazione elettrica "green" quali le biomasse e l'eolico.


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