Introduzione al fotovoltaico
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Un impianto fotovoltaico trasforma direttamente l’energia solare in energia elettrica.
Esso è composto essenzialmente da:
- moduli o pannelli fotovoltaici;
- inverter, che trasforma la corrente continua generata dai moduli in corrente alternata;
- quadri elettrici e cavi di collegamento.
Ci sono poi componenti opzionali che consentono un'ottimizzazione della produzione e dei consumi come ad esempio:
- ottimizzatore produzione Tigo
- conta energia solare e controller da remoto
I moduli sono costituiti da celle in materiale semiconduttore, il più utilizzato dei quali è il silicio cristallino. Essi rappresentano la parte attiva del sistema perché convertono la radiazione solare in energia elettrica.
I moduli fotovoltaici possono essere collocati su qualsiasi pertinenza di un immobile (tetto, facciata, terrazzo, ecc…) o sul terreno. La decisione deve essere presa in base all’esistenza sul sito d’installazione dei seguenti requisiti:
- disponibilità di spazio necessario per installare i moduli;
- corretta esposizione ed inclinazione della superficie dei moduli.
Le condizioni ottimali in l’Italia sono:
- esposizione SUD (accettabile anche SUD-EST, SUD-OVEST, con ridotta perdita di produzione); inclinazione dei moduli compresa fra 25°(latitudini più meridionali) e 35°(latitudini più settentrionali);
- assenza di ostacoli in grado di creare ombreggiamento.
Facendo riferimento soprattutto alle piccole applicazioni (tetti fotovoltaici) e a moduli disilicio cristallino, un valore indicativo di occupazione di superficie è di circa 8 -10 mq per kW di potenza nominale installata.
Ogni impianto fotovoltaico è caratterizzato dalla potenza nominale (o massima, o di picco, o di targa) è rappresenta la potenza elettrica dell'impianto determinata dalla somma delle singole potenze nominali (o massime, o di picco, o di targa) di ciascun modulo fotovoltaico facente parte del medesimo impianto, misurate alle condizioni standard (temperatura pari a 25 °C e radiazione pari a 1.000 W/m²).
La produzione elettrica annua di un impianto fotovoltaico dipende da diversi fattori:
- radiazione solare incidente sul sito d’installazione; orientamento ed inclinazione della superficie dei moduli; assenza/presenza di ombreggiamenti;
- prestazioni tecniche dei componenti dell’impianto (moduli, inverter ed altre apparecchiature).
Prendendo come riferimento un impianto da 1 kW di potenza nominale, con orientamento ed inclinazione ottimali ed assenza di ombreggiamento, non dotato di dispositivo di “inseguimento” del sole, in Italia è possibile stimare le seguenti producibilità annue massime:
- regioni settentrionali 1.000 – 1.100 kWh/anno regioni centrali 1.200 – 1.300 kWh/anno
- regioni meridionali 1.400 – 1.500 kWh/anno
E’ opportuno sottolineare che il consumo annuo elettrico medio di una famiglia italiana è pari a circa 3.000 kWh.
Sul sito http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/countries/europe/g13y_it.png è riportata la mappa della radiazione solare annuale sul territorio Italiano.
Nelle analisi tecniche ed economiche si usa fare riferimento ad una vita utile di un impianto fotovoltaico complessiva di 20-25 anni. In particolare, i moduli, che rappresentano i componenti economicamente più rilevanti, hanno in generale una durata di vita garantita dai produttori oltre i 35 anni.
Gli impianti fotovoltaici possono essere connessi alla rete elettrica di distribuzione (grid-connected) o direttamente a utenze isolate (stand-alone), tipicamente per assicurare la disponibilità di energia elettrica in zone isolate.
I vantaggi di un impianto fotovoltaico possono riassumersi in:
- assenza di qualsiasi tipo di emissione inquinante; risparmio di combustibili fossili; affidabilità degli impianti poiché non esistono parti in movimento; costi di esercizio e manutenzione ridotti al minimo;
- modularità del sistema (per aumentare la potenza dell’impianto è sufficiente aumentare il numero dei moduli).
Peraltro è da tener presente che l’impianto fotovoltaico è caratterizzato da un elevato costo iniziale (dovuto essenzialmente all’elevato costo dei moduli) e da una produzione discontinua a causa della variabilità della fonte energetica (il sole).
Inoltre un impianto fotovoltaico non ha pressochè bisogno di manutenzione in quanto i moduli per la loro caratteristiche di essere montati inclinati sono autopulenti e quindi i costi periodici vengono praticamente azzerati a meno di un controllo a vista di tutti i componenti per verificarne il corretto funzionamento.
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