Progettazione Impianti Fotovoltaici

Un impianto fotovoltaico è composto da un insieme di moduli (pannelli) fotovoltaici e da una componente elettrica (cavi) ed una elettronica (inverter). I moduli sfruttano l’energia solare incidente per produrre energia elettrica mediante effetto fotovoltaico. 

Il principio progettuale normalmente utilizzato per un impianto fotovoltaico è quello di massimizzare la captazione della radiazione solare annua disponibile.

Nella generalità dei casi, il generatore fotovoltaico deve essere esposto alla luce solare in modo ottimale, scegliendo prioritariamente l’orientamento a Sud ed evitando fenomeni di ombreggiamento. In funzione degli eventuali vincoli architettonici della struttura che ospita il generatore stesso, sono comunque adottati orientamenti diversi e sono ammessi fenomeni di ombreggiamento, purché adeguatamente valutati.

Perdite d’energia dovute a tali fenomeni incidono sul costo del kWh prodotto e sul tempo di ritorno dell’investimento.

Dal punto di vista dell’inserimento architettonico, nel caso di applicazioni su coperture a falda, la scelta dell’orientazione e dell’inclinazione va effettuata tenendo conto che è generalmente opportuno mantenere il piano dei moduli parallelo o addirittura complanare a quello della falda stessa. Ciò in modo da non alterare la sagoma dell’edificio e non aumentare l’azione del vento sui moduli stessi. In questo caso, è utile favorire la circolazione d’aria fra la parte posteriore dei moduli e la superficie dell’edificio, al fine di limitare le perdite per temperatura.

Criterio di stima dell’energia prodotta

L’energia generata, dunque, dipende dai seguenti fattori:

• sito di installazione (latitudine, radiazione solare disponibile, temperatura, riflettanza della superficie antistante i moduli)

• esposizione dei moduli: angolo di inclinazione (Tilt) e angolo di orientazione (Azimut)

• eventuali ombreggiamenti o deturpamenti del generatore fotovoltaico

• caratteristiche dei moduli: potenza nominale, coefficiente di temperatura, perdite per disaccoppiamento o mismatch

• caratteristiche del BOS (Balance Of System)

Criterio di verifica elettrica

In corrispondenza dei valori minimi della temperatura di lavoro dei moduli (-10 °C) e dei valori massimi di lavoro degli stessi (70 °C) sono verificate le seguenti grandezze:

• tensioni MPPT (Maximum Power Point Tracker), i valori di MPPT rappresentano i valori minimo e massimo della finestra di tensione utile per la ricerca del punto di funzionamento alla massima potenza:

• tensione nel punto di massima potenza, Vm, a 70 °C maggiore o uguale alla Tensione MPPT minima (Vmppt min)

• tensione nel punto di massima potenza, Vm, a -10 °C minore o uguale alla Tensione MPPT massima (Vmppt max)

• tensione massima: tensione di circuito aperto, Voc, a -10 °C minore o uguale alla tensione massima di ingresso dell’inverter

• tensione massima modulo: tensione di circuito aperto, Voc, a -10 °C minore o uguale alla tensione massima di sistema del modulo

• corrente massima: corrente massima (corto circuito) generata, Isc, minore o uguale alla corrente massima di ingresso dell’inverter

• dimensionamento: il rapporto percentuale tra la potenza nominale dell’inverter e la potenza del generatore fotovoltaico a esso collegato (compreso tra il 70 % e 120 %)

Per dimensionare correttamente un impianto è necessario definire:

 i dati generali:

• latitudine (N)

• longitudine (E)

• altitudine (m)

• irradiazione solare annua sul piano orizzontale (MJ/m²)

• coefficiente di ombreggiamento

e i dati tecnici:

• superficie totale moduli (m²)

• numero totale moduli

• numero totale inverter

• energia totale annua (kWh)

• potenza totale (kW)

• potenza fasi (L1-L2-L3) (kW)

• energia per kW (kWh/kW)

• sistema di accumulo

• capacità di accumulo utile (kW)

• BOS (%)

Il sistema di accumulo esterno utilizzato permette di immagazzinare l’energia prodotta in eccesso dall’impianto per riutilizzarla nei momenti in cui l’impianto non produce energia.