Strutture per fotovoltaico

Strutture per fotovoltaico: nozioni fondamentali

I pannelli fotovoltaici sono delle celle realizzate con materiale semiconduttore, e tra questi il più adatto è il silicio. Gli impianti sono connessi a una normale rete di distribuzione, oppure possono essere montati in zone isolate, dove non c'è una connessione. Fondamentalmente un impianto fotovoltaico comprende un convertitore per trasformare la corrente continua in alternata. Il convertitore inoltre, si adegua automaticamente alla frequenza 50 Hz e a tensioni monofasi (230 V) o trifase (400 V). Un altro elemento importante è il quadro elettrico che si compone di interruttori a relé, quindi automatici per lo scarico della corrente elettrica, e le fasi di trasformazione da continua ad alternata. In un impianto fotovoltaico sono inoltre installati dei contatori di cui uno per monitorare la corrente e che viene installato subito dopo l'inverter, ed un altro bidirezionale che serve per conteggiare l'energia prodotta con quella proveniente dalla rete di distribuzione. Quest'ultimo è quello che determina la lettura dei consumi, o dell'energia accumulata da poter rivendere ai produttori.

Strutture per fotovoltaico: il convertitore e l'inverter

Il convertitore è un elemento agisce per trasmettere la corrente all’inverter, ovvero l'altro elemento fondamentale che la trasforma automaticamente in alternata, e la rende quindi utilizzabile per un impianto fotovoltaico. A questi due elementi essenziali sono poi aggiunti un regolatore di carica, cioè un dispositivo che impedisce sbalzi e che potrebbe danneggiare l'impianto, un accumulatore che si rivela importante quando l'energia solare non è a pieno regime (giornate nuvolose), e consente di usufruire di quella in precedenza accumulata. Un impianto fotovoltaico, riesce a percepire i raggi solari attraverso dei pannelli in silicio, che sono composti da tante piccole celle (fotovoltaiche), che rappresentano il cuore dell'impianto. Strutturalmente sono composte di uno strato sottile di circa 3/10 di mm di silicio cristallino che dopo l’ossigeno, è l'elemento naturale più diffuso sul pianeta. Queste celle di silicio, sono arricchite con sostanze chimiche come il boro e il fosforo, per consentirgli una maggiore conduttività. L'esposizione ai raggi solari consente alle celle di catturarli, e poi elaborarli attraverso vari elementi di cablaggio e trasformarli in corrente alternata, per l'uso civile e industriale.

Strutture per fotovoltaico: il funzionamento delle celle

Le celle fotovoltaiche di silicio cristallino, sono essenzialmente durature nel tempo, e secondo recenti studi perdono appena il 20% di sostanze in circa 25 anni. La forma è generalmente quadrata di circa 10x10 centimetri, con spigoli arrotondati. Ogni singola cella ha una superficie utile di circa 100 centimetri quadrati, e le sue principali caratteristiche tecniche ed elettriche in assenza di carico, sono una tensione nominale di 0.6 V, un amperaggio di 2A e 1,2 watt. Quando i raggi solari riflettono sulle celle fotovoltaiche si mette in moto il meccanismo di elaborazione che attraverso il quadro elettrico, raddrizza e trasforma la potenza dei raggi solari in energia elettrica, in grado di sodisfare il fabbisogno medio giornaliero di un'utenza. Con un impianto fotovoltaico così strutturato, si possono tranquillamente raggiungere i 3 kW che sono in genere quelli che la rete elettrica normale distribuisce per abitazioni ad uso civile, che consente di usufruire di tutti i normali elettrodomestici e impianti d’illuminazione. La maggiorazione dei kW per impianti che richiedono ulteriore potenza, come industrie o aziende artigianali, è strettamente legata a quelli più sofisticati con strumenti e materiali appropriati che si adeguano in proporzione alla grandezza dell’impianto fotovoltaico. Numerosi sono gli accorgimenti che effettuano gli installatori, mettendo in parallelo all'atto del montaggio più pannelli fotovoltaici, che convergono in modo unidirezionale verso convertitore e inverter, consentendo la trasformazione necessaria per un corretto e più potente impianto adeguato alle rispettive esigenze. Infine, a riguardo degli impianti fotovoltaici c'è da aggiungere che il vantaggio di affidarsi a ditte qualificate siano esse produttrici e/o installatrici (anche presenti sul web) , è quello di garantirsi un'assistenza costante per quanto riguarda sia il funzionamento di tutto l'impianto che dei singoli componenti. La manutenzione, è quindi una prerogativa che molte aziende serie operanti nel settore, forniscono al cliente finale per dargli la certezza di usufruire di un impianto fotovoltaico sempre in piena efficienza ed ottimizzarne la produzione e i consumi energetici.

Domande frequenti

Qual è la differenza tra inverter e convertitore nell'impianto fotovoltaico?

L'inverter è il componente fondamentale che trasforma la corrente continua generata dai pannelli in corrente alternata, rendendola utilizzabile dagli elettrodomestici domestici e compatibile con la rete elettrica. Il convertitore, invece, agisce come intermediario trasmettendo la corrente verso l'inverter e può includere funzioni di regolazione. Spesso questi termini vengono usati in modo interscambiabile nel linguaggio comune, ma tecnicamente l'inverter si occupa specificamente della conversione di frequenza e tensione (ad esempio a 230V o 400V), mentre il sistema complessivo gestisce anche il bilanciamento energetico grazie a dispositivi aggiuntivi come i regolatori di carica.
Quanta potenza produce tipicamente un impianto fotovoltaico residenziale?

Un impianto fotovoltaico standard per un'abitazione civile ha generalmente una potenza installata intorno ai 3 kW. Questa quantità di energia è sufficiente per coprire il fabbisogno medio giornaliero della maggior parte delle famiglie, permettendo l'utilizzo di elettrodomestici comuni e sistemi di illuminazione. Per esigenze superiori, come quelle di aziende artigianali o industrie, è necessario dimensionare impianti più grandi, aumentando il numero di pannelli e utilizzando componenti più sofisticati capaci di gestire carichi energetici elevati. La capacità complessiva dipende dal numero di moduli collegati in parallelo e dalle specifiche tecniche dell'inverter utilizzato.
Come funziona il contatore bidirezionale e a cosa serve?

Il contatore bidirezionale è essenziale per misurare sia l'energia immessa nella rete pubblica dall'impianto fotovoltaico, sia quella prelevata dalla rete quando la produzione solare è insufficiente. Questo dispositivo permette di calcolare il saldo energetico, determinando se l'utente ha prodotto più energia di quanta ne abbia consumata (possibilità di vendita o compensazione) o viceversa. Installato solitamente dopo l'inverter, monitora i flussi in entrambe le direzioni, garantendo la corretta fatturazione e consentendo di ottimizzare i consumi sfruttando al massimo l'autoconsumo dell'energia verde prodotta in loco.
Quanto dura nel tempo un pannello fotovoltaico al silicio?

I pannelli fotovoltaici realizzati in silicio cristallino sono estremamente durevoli e mantengono le loro prestazioni per decenni. Studi recenti indicano che dopo 25 anni di utilizzo, un pannello perde solo circa il 20% della sua efficienza iniziale rispetto alla produzione originale. Le celle, spesse solo pochi millimetri e arricchite chimicamente per migliorare la conduttività, sono progettate per resistere agli agenti atmosferici. Questa lunga vita operativa garantisce un ritorno sull'investimento sicuro nel lungo termine, mantenendo stabile la generazione di energia elettrica per tutta la durata stimata dell'impianto.
È necessario installare batterie di accumulo per far funzionare l'impianto?

Non è obbligatorio, ma è fortemente consigliato se si desidera massimizzare l'autoconsumo. Le batterie di accumulo immagazzinano l'energia prodotta durante le ore soleggiate per renderla disponibile nelle ore notturne o durante giornate nuvolose, quando i pannelli producono meno o nulla. Senza accumulo, l'energia non immediatamente consumata viene spesso immessa in rete. L'accumulatore protegge l'impianto da sbalzi di tensione grazie ai regolatori di carica e assicura continuità di servizio, rendendo la casa indipendente dalla rete elettrica nei momenti di picco della domanda o carenza di sole.