L'energia fotovoltaica
circa 15.000 volte superiore
al fabbisogno energetico mondiale


Che cos’è un impianto fotovoltaico
trasforma l’energia solare in energia elettrica


I vantaggi
costi minimi di manutenzione
emissioni zero


Le applicazioni
fino a 200 kWp piccoli e medi impianti
oltre 200 kWp centrali fotovoltaiche


I componenti principali di un impianto
I moduli fotovoltaici costituiscono l’elemento principale dell’impianto


Schema a blocchi di un piccolo impianto fotovoltaico connesso alla rete

l’energia fotovoltaica
circa 15.000 volte superiore al fabbisogno energetico mondiale

Perché dobbiamo puntare all’utilizzo dell’energia solare?
• Il sole è una fonte di energia inesauribile, almeno per le nostre prospettive temporali;

• il sole è l’unica fonte di energia “esterna” rispetto alle risorse disponibili sul nostro pianeta,
fatta eccezione per l’energia delle maree che però è incomparabilmente di minore entità
ed attualmente ancora di difficile sfruttamento;

• l’energia solare è distribuita in maniera molto più uniforme sul pianeta rispetto
a tutte le altre attuali fonti energetiche;

• l’energia solare che investe la Terra è circa 15.000 volte superiore al fabbisogno energetico mondiale;

• l’energia solare che investe in un anno una superficie di poco meno di 2 m2 di suolo (Italia Centrale)
equivale ai consumi elettrici annuali di una famiglia media (circa 3.000 kWh).

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che cos’è un impianto fotovoltaico
trasforma l’energia solare in energia elettrica

Un impianto fotovoltaico è un impianto per la produzione di energia elettrica.

La tecnologia fotovoltaica permette di trasformare direttamente l’energia solare incidente sulla superficie terrestre in energia elettrica, sfruttando le proprietà del silicio, un elemento semiconduttore
molto usato in tutti i dispositivi elettronici.

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i vantaggi
costi minimi di manutenzione
emissioni zero

• assenza di qualsiasi tipo d’emissione inquinante;

• risparmio dei combustibili fossili;

• estrema affidabilità poiché non esistono parti in movimento (vita utile superiore a 25 anni);

• costi di manutenzione ridotti al minimo;

• modularità del sistema (per aumentare la taglia basta aumentare il numero dei moduli).



le applicazioni
fino a 200 kWp piccoli e medi impianti
oltre 200 kWp centrali fotovoltaiche

• piccoli e medi impianti collegati alla rete in bassa tensione o media tensione;

• centrali fotovoltaiche, generalmente collegate alla rete in media tensione o alta tensione;

• impianti per utenze isolate dalla rete che prevedono l’utilizzo di batterie (rifugi, pozzi, sistemi di segnalazione stradale e navale, ecc...);

• piccole reti isolate per l’alimentazione di villaggi di limitata estensione non raggiunti dalla rete elettrica.


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Le due tipologie di impianti fotovoltaici collegati alla rete
possono essere distinte in base alla loro potenza in:

Impianti fotovoltaici con potenza non superiore a 200 kWp
Sono impianti particolarmente indicati per installazione su immobili di privati cittadini,
di attività commerciali e di piccole aziende.
In particolare, per le applicazioni residenziali la potenza dell’impianto non supera quasi mai i 6 kWp.

L’energia prodotta è generalmente destinata a ridurre i prelievi dalla rete
ed i conseguenti costi sostenuti per la fornitura di energia elettrica.

L’esercizio richiede una limitata manutenzione e bassi oneri di gestione.

Impianti fotovoltaici con potenza superiore a 200 kWp
Tali impianti vengono realizzati principalmente da imprese interessate alla produzione di energia elettrica
sia per l’autoconsumo che per la pura vendita.
I costi di gestione connessi all’esercizio dell’impianto crescono, arrivando a comprendere alcuni oneri fiscali
e la gestione del contratto di vendita dell’energia, mentre il costo della manutenzione rimane comunque limitato. A volte l’installazione di questa tipologia di impianto richiede dei costi aggiuntivi per la realizzazione
di una linea elettrica idonea al trasporto dell’energia prodotta.

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i componenti principali di un impianto
I moduli fotovoltaici costituiscono l’elemento principale dell’impianto

I MODULI FOTOVOLTAICI
Costituiscono l’elemento principale dell’impianto in quanto la loro esposizione alla radiazione solare determina la produzione di energia elettrica (in corrente continua). All’interno del modulo ci sono le celle fotovoltaiche, generalmente costituite da sottilissime “fette” di silicio che, opportunamente trattate, danno luogo
alla conversione diretta dell’energia luminosa in energia elettrica. Sulla base delle caratteristiche della cella
si parla di celle a silicio monocristallino (la cella è ricavata da un lingotto in cui gli atomi di silicio sono disposti a costituire un unico cristallo), celle a silicio policristallino (analoghe alle monocristalline, con gli atomi di silicio comunque ordinati ma a costituire molti cristalli uniti fra loro) e celle a film sottile o “thin film”
(utilizzano materiali semiconduttori “sottili” depositati direttamente su materiali vari di supporto come il vetro
o il metallo). Queste tre tipologie di celle, e conseguentemente i moduli da esse ricavate, si differenziano
per svariate ragioni fra le quali l’aspetto esteriore e l’efficienza, quest’ultima via decrescente passando
dalla tecnologia monocristallina a quelle a film sottile. Ciò significa che a parità di potenza dell’impianto fotovoltaico, lo spazio occupato da un impianto a film sottile è superiore rispetto a quello in silicio policristallino.

Nondimeno gli impianti a film sottile presentano alcuni vantaggi fra i quali un aspetto più uniforme
che consente in genere un migliore inserimento nel contesto esistente.

I moduli fotovoltaici più diffusi sono rettangolari delle dimensioni di 1-1,5 m2,
le celle sono superiormente protette da un vetro con particolari caratteristiche di resistenza e trasparenza,
il peso si aggira intorno ai 15/20 kg. La potenzialità del modulo si esprime in “watt di picco” (Wp)
il cui valore indica la quantità di energia che il modulo è in grado di produrre nell’unità di tempo
in condizioni standard di irraggiamento solare e temperatura che corrispondono indicativamente
a quelle riscontrabili a mezzogiorno di una giornata fredda e soleggiata. Generalmente i moduli fotovoltaici
per le applicazioni trattate in questa guida hanno potenze comprese fra 100 e 300 Wp.

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STRUTTURE DI SOSTEGNO DEI MODULI

Sono le strutture che sorreggono i moduli e provvedono al loro orientamento, dando un’inclinazione rispetto
al piano orizzontale. In Italia l’inclinazione ottimale è di circa 30° e l’orientamento dei moduli verso sud.
Le strutture possono essere in acciaio zincato a caldo o in alluminio, e vengono vincolate sulla superficie
di installazione mediante degli ancoraggi o delle zavorre. Alcuni impianti fotovoltaici utilizzano delle
strutture di sostegno che durante l’arco della giornata cambiano l’inclinazione e l’orientamento dei moduli
fotovoltaici. Questa funzione permette all’impianto fotovoltaico di seguire il percorso del sole durante le ore
della giornata e conseguentemente di aumentare la produzione di energia elettrica. Questo tipo di strutture,
il cui movimento prende spunto da quello dei girasoli, vengono chiamate “inseguitori” o “tracker”.


INVERTER

È un dispositivo elettronico che consente di adeguare l’energia elettrica prodotta dai moduli alle esigenze
delle apparecchiature elettriche e della rete, operando la conversione da corrente continua a corrente
alternata con una frequenza di 50 Hz. Normalmente gli inverter incorporano dei dispositivi di protezione e
interfaccia che determinano lo spegnimento dell’impianto in caso di black-out o di disturbi della rete.


SISTEMA DI CONTROLLO

È un dispositivo elettronico opzionale che comunica con l’inverter e con eventuali sensori accessori
(misure metereologiche ed elettriche). Mediante tale apparecchiatura è possibile tenere sotto controllo il
funzionamento dell’impianto, registrare le misure su un PC e visualizzare alcune grandezze caratteristiche
su schermi o display luminosi. Esistono anche applicazioni più sofisticate che consentono di inviare dati e
l’eventuale presenza di guasti via internet, e-mail, SMS.


Misuratori di energia

Sono degli apparati che vengono installati sulle linee elettriche e misurano l’energia che li attraversa, ad
esempio vengono utilizzati per conteggiare l’energia prodotta dall’impianto e quella immessa in rete.


Quadri elettrici e cavi di collegamento

Quadri, cavi, interruttori ed eventuali ulteriori dispositivi di protezione sono i componenti elettrici che
completano l’impianto



Schema a blocchi di un piccolo impianto fotovoltaico connesso alla rete

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