Schema impianto fotovoltaico: guida alla progettazione
Lo schema dell’impianto fotovoltaico è il modello fondamentale per installare un sistema efficiente. Scopri tutto ciò che serve per progettarlo senza problemi
La realizzazione dello schema di impianto fotovoltaico rappresenta una fase cruciale nell’attività di progettazione.
È di fondamentale importanza dimensionare adeguatamente tutti gli elementi, in quanto ciò incide sulla produttività e sul rendimento dell’impianto. Per assicurarti di avere il controllo di tutte le variabili in gioco, ti suggerisco di affidarti ad un software fotovoltaico, che ti assisterà in tutte le fasi di progettazione e ti garantirà le migliori prestazioni dell’impianto.
Cos’è lo schema di impianto fotovoltaico?
Lo schema dell’impianto fotovoltaico è una rappresentazione ideale dell’impianto. Nella figura seguente sono rappresentati i principali componenti.
Schema generale di un impianto fotovoltaico
Il corretto schema di un impianto fotovoltaico deve prevedere la possibilità di auto consumare l’energia prodotta sul momento e di immettere in rete (meccanismo di scambio sul posto) o in accumulatori (specifiche batterie) l’energia non autoconsumata, per renderla disponibile, anche quando l’impianto non è funzionante, ad esempio nelle ore notturne.
Per una corretta funzionalità dello schema fotovoltaico basato sul meccanismo dello scambio sul posto sono necessarie tre precise misurazioni:
- la quantità totale di energia prodotta dall’impianto;
- la quantità totale di energia immessa in rete;
- la quantità totale di energia prelevata dalla rete.
Scambio sul posto
Schema di impianto fotovoltaico: componenti
Un impianto fotovoltaico è caratterizzato da alcuni elementi fondamentali:
- generatore fotovoltaico;
- inverter;
- quadri elettrici;
- eventuale accumulo.
Generatore fotovoltaico
Il generatore fotovoltaico è l’insieme dei pannelli solari ed è l’elemento che permette di convertire l’energia solare in energia elettrica.
I pannelli sono costituiti da piccole lastre di materiale semiconduttore – le celle fotovoltaiche – che vengono connesse tra loro e incapsulate per formare un elemento più grande, il modulo.
I pannelli vengono a loro volta collegati in serie per formare una stringa.
Inverter
L’inverter è il convertitore elettrostatico che si inserisce nell’apparato fotovoltaico per trasformare la corrente da continua in alternata.
Un inverter si sceglie in base alla configurazione e caratteristiche dei pannelli.
Un impianto fotovoltaico può lavorare per conversione centralizzata o per conversione di stringa. Nel primo caso si lavora con un solo dispositivo, mentre, nel secondo, si sceglie di utilizzare più inverter, questo può essere a discrezione del progettista.
Conversione centralizzata
Conversione di stringa
La scelta delle caratteristiche e del dimensionamento dell’inverter è fondamentale per la performance dell’impianto. Nella composizione dello schema elettrico fotovoltaico, ti consiglio di provare gratuitamente un software fotovoltaico capace di attivare, dimensionare e configurare l’inverter e tutti gli altri dispositivi dell’impianto solare.
Quadro di campo
In linea generale i quadri di campo si trovano tra l’inverter e il generatore e servono per mettere in parallelo più stringhe.
Una possibile configurazione di un quadro di campo è la seguente:
- sezionatori di stringa;
- i diodi di blocco;
- dispositivi di protezione dalle sovratensioni;
- sezionatori.
Quadro di campo
Nell’immagine successiva vediamo lo schema più generico di un campo fotovoltaico con le stringhe messe in parallelo nel quadro di campo.
In questo quadro, avendo le stringhe in parallelo, si somma l’intensità di corrente di ciascuna stringa. 
Schema di impianto fotovoltaico unifilare
Ancora una volta, il software fotovoltaico ti consentirà di disegnare in automatico lo schema elettrico unifilare dell’impianto e di personalizzarlo con l’aggiunta di quadri elettrici, protezioni elettriche in uscita, etc.
Interfaccia
Il dispositivo di interfaccia viene installato generalmente in un quadro e rileva la tensione elettrica: in assenza di tensione, stacca il generatore fotovoltaico dal resto dell’impianto.
Tipi di schema di impianto fotovoltaico
Un impianto fotovoltaico può essere di tue tipologie:
- impianto grid-connected;
- impianto stand alone.
La tipologia grid connected fa riferimento agli impianti connessi alla rete elettrica nazionale, ossia sistemi che consentono di immettere l’energia prodotta nella rete ed utilizzarla nel momento in cui se ne ha bisogno.
Gli impianti stand alone invece sono gli impianti che non sono connessi alla rete elettrica, ma dispongono di un accumulatore in grado di preservare l’energia prodotta e consumarla anche nel momento in cui non si ha radiazione solare. Questi sistemi di accumulo sono costituiti da specifiche batterie.
Un impianto stand alone ha un ulteriore dispositivo, il regolatore di carica, che controlla il processo di carica o di scarica, per salvaguardare la vita di una batteria durante le varie fasi.
In questi casi, l’utilizzo di un software fotovoltaico ti consentirà di dimensionare e configurare il sistema di accumulo definendo il tipo di batteria e contatore.
Regolatore di carica
Esempio di schema di impianto fotovoltaico
L’immagine rappresenta una schema di produzione di energia elettrica generata a partire da un impianto fotovoltaico.
Schema impianto fotovoltaico
Le radiazioni solari raggiungono i pannelli solari, o meglio, il generatore fotovoltaico e, successivamente, l’inverter trasforma l’energia continua in alternata.
A questo punto, l’energia prodotta può essere sfruttata in diverse modalità:
- l’utenza utilizza l’energia nel momento di produzione;
- l’energia viene accumulata nella batteria, per poi essere prelevata nei periodi di mancata produzione;
- caricata la batteria, l’energia viene immessa in rete per poi essere utilizzata quando la batteria si è svuotata.
Questo specifico modello è un impianto fotovoltaico con sistema di accumulo (storage) connesso alla rete elettrica.
Inoltre, nell’esempio sono presenti 2 contatori:
- contatore di produzione;
- contatore di scambio.
In questo processo, è fondamentale che tutti i componenti dello schema di impianto lavorino correttamente e in maniera efficiente. Se c’è un ombreggiamento anche su un solo modulo o su una cella, si potrebbe verificare un passaggio di corrente inversa, responsabile dell’effetto hot-spot che può provocare un danno.
Dunque, per non rischiare di avere problemi di funzionamento che comprometterebbero l’efficacia dell’impianto stesso e provocherebbero il danneggiamento dei suoi elementi, ti suggerisco di affidarti a un software fotovoltaico che mediante una diagnostica operativa ti segnala eventuali anomalie ed errori di progettazione e ti verifica le prescrizioni. Inoltre, usufruendo del software potrai disegnare e completare la composizione automatica dello schema elettrico dell’impianto fotovoltaico.
