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Fotovoltaico: caratteristiche e vantaggi delle diverse tipologie di impianto
- 30 maggio 2024
Esistono vari tipi di impianti fotovoltaici. I principali tipi di impianto fotovoltaico sono: stand alone e grid-connected. L’evoluzione di queste tipologie di impianto ha introdotto nuovi modelli: il modello storage connesso alla rete e l’innovativo plug&play.
Per individuare la tipologia di sistema più adatto alle proprie esigenze, è necessario analizzare le caratteristiche e i vantaggi di ciascun impianto. La configurazione e il progetto di un qualsiasi impianto richiede infatti un’analisi precisa delle variabili in ingresso al sistema e delle variabili di uscita. Ad oggi, i sistemi fotovoltaici connessi a rete sono i più sostenibili considerato il rapporto qualità-prezzo e la quantità di energia prodotta.
Impianto fotovoltaico stand alone
Un impianto solare stand alone, o sistema ad isola, è un tipo di installazione fotovoltaica che non è connessa alla rete elettrica nazionale, ma è collegata ad un sistema autonomo di accumulo di energia – batterie elettriche – che immagazzinano l’elettricità prodotta dall’impianto e la restituiscono all’utenza nel momento del bisogno.
Gli elementi caratteristici di un sistema stand alone sono:
– campo fotovoltaico;
– inverter;
– accumulatore;
– regolatore di carica.
Un impianto fotovoltaico stand alone lavora nel seguente modo:
– i pannelli solari captano l’energia solare incidente e la trasformano in corrente continua;
– l’energia captata è trasformata dall’inverter in corrente alternata;
– l’energia alternata prodotta può essere auto consumata immediatamente da parte dell’utenza o può essere stoccata nelle batterie di accumulo, per poi essere prelevata quando l’utente ne ha bisogno. Tale processo implica che l’accumulatore (la batteria) si carichi e si scarichi; per non compromettere la sua efficienza, il regolatore di carica gestisce questo meccanismo.
Con l’abbattimento dei costi dei componenti e la diffusione della tecnologia al litio, gli impianti fotovoltaici stand alone sono sempre più competitivi rispetto a sistemi che comportano l’utilizzo di combustibili fossili.
Questa tipologia apporta infatti numerosi benefici all’ambiente e all’utente finale, quali:
– emissioni zero: le utenze consumano l’energia elettrica prodotta e non generano gas inquinanti;
– costo dell’energia costante durante la vita dell’impianto: il costo dell’energia non subisce le oscillazioni di prezzo dell’energia legato al costo del petrolio e del gas;
– estrema flessibilità: l’installazione è completamente scalabile così come lo è l’entità del sistema di stoccaggio elettrico.
Impianto fotovoltaico grid-connected
Un impianto fotovoltaico grid-connected è un impianto solare connesso alla rete elettrica nazionale. In questa tipologia di impianto, la rete elettrica nazionale diventa un serbatoio infinito di accumulo in cui si immette l’energia da fonte rinnovabile quando l’impianto produce e l’utenza non consuma e da cui si preleva l’elettricità al momento del bisogno, quando l’impianto non produce (nelle ore notturne).
L’impianto fotovoltaico grid-connected si compone di vari elementi che sono:
– pannelli solari;
– inverter;
– contatore di produzione;
– contatore di scambio.
L’impianto grid-connected funziona secondo le seguenti fasi:
– le radiazioni solari raggiungono il generatore fotovoltaico;
– l’inverter trasforma l’energia continua in alternata;
– l’energia prodotta viene utilizzata istantaneamente se l’utente ne ha bisogno o si immette in rete, da cui viene anche prelevata energia quando necessario.
In questo sistema il contatore di produzione conteggerà l’energia prodotta e consumata direttamente dall’utenza, mentre il contatore di scambio conterà l’energia consumata dall’utenza prelevata dalla rete.
L’installazione di un impianto fotovoltaico grid-connected può essere conveniente e vantaggiosa, sia in termini economici che ambientali. Più precisamente, i benefici sono:
– riduzione del peso delle bollette;
– abbattimento delle emissioni inquinanti;
– possibilità di monetizzare l’energia prodotta.
Impianto con accumulo di energia elettrica “storage” collegato alla rete elettrica
L’impianto fotovoltaico più comune oggi è il modello con accumulo di energia elettrica “storage“, collegato alla rete elettrica.
Costituisce un sistema innovativo in cui l’energia prodotta viene in prima battuta immagazzinata nei sistemi di storage (o di accumulo) e, una volta raggiunta la capienza delle batterie, l’energia residua viene immessa nella rete elettrica nazionale. Per questa caratteristica viene anche definito impianto fotovoltaico ibrido.
Un impianto fotovoltaico “storage” connesso alla rete elettrica si compone di:
– pannello solare;
– batterie agli ioni di litio;
– inverter;
– contatore di produzione;
– contatore di scambio.
Le principali caratteristiche da considerare in un sistema di accumulo fotovoltaico domestico sono:
– la potenza del sistema di accumulo, ossia la capacità di accumulo dell’elettricità;
– la durata della batteria al litio;
– l’attività dell’inverter;
– l’efficienza in accumulo e ricarica;
– le dimensioni e il peso dello storage.
L’impianto fotovoltaico “storage” connesso alla rete lavora secondo il seguente meccanismo:
– durante le ore del giorno i pannelli solari fotovoltaici ricaricano le batterie dello storage;
– quando le batterie hanno raggiunto la massima capienza, l’energia prodotta e non auto-consumata viene immessa in rete;
– durante le ore serali o notturne l’energia viene erogata dallo storage, in completa autonomia dalla rete elettrica;
– quando lo storage esaurisce l’energia e le batterie si scaricano, l’impianto elettrico domestico torna ad essere alimentato dalla rete elettrica, in maniera completamente automatica e senza alcuna discontinuità di servizio.
Un sistema di accumulo “storage” è dunque sempre funzionante e svolge anche la funzione di alimentazione elettrica d’emergenza: in caso di blackout della rete elettrica, infatti, l’impianto continua a funzionare.
Un impianto storage offre inoltre ulteriori vantaggi, quali:
– alto livello di autoconsumo pari a 90÷100%;
– parziale indipendenza dalla rete elettrica degli edifici pubblici e privati.
Per tutti questi motivi è importante valutare attentamente il tipo e il modello di impianto da installare
Impianto fotovoltaico plug & play
L’impianto fotovoltaico plug and play, spesso indicato anche come plug in, è un innovativo micro-impianto solare con potenza inferiore a 350 W che può essere installato su balconi, finestre o in giardino.
Generalmente, un impianto solare plug and play è formato da:
– modulo fotovoltaico, il pannello vero e proprio, che può essere composto da celle fotovoltaiche monocristalline o policristalline;
– micro-inverter, ed eventuali altri accessori, per convertire la corrente continua prodotta dal pannello in corrente alternata utilizzabile;
– telaio di supporto e staffe di fissaggio e ancoraggio, per facilitare l’installazione su balconi, terrazzi, giardini, pareti esterne della casa.
Un impianto fotovoltaico “plug and play” (collega ed usa) fornisce energia green e rinnovabile collegandosi alla spina della corrente di casa.
Questo sistema produce energia nel seguente modo:
– si posizionano i pannelli solari all’esterno della propria abitazione con un’esposizione che sia il più possibile verso Sud, in modo da captare la massima quantità di radiazione solare;
– l’inverter rende l’energia captata utilizzabile;
– si collega la spina di uscita dall’inverter, direttamente alla presa più vicina all’impianto: in questo modo l’energia prodotta viene auto-consumata nel momento stesso della produzione.
Il fotovoltaico plug and play è un impianto alla portata di tutti. L’installazione di questo tipo di impianto solare ha numerosi vantaggi:
– versatilità di installazione: si può installare su balcone, su una terrazza, sul tetto, sul lastrico solare, sulle pareti esterne della casa, sulle recinzioni o in giardino e, in base alle esigenze di ognuno, si possono scegliere differenti staffe di fissaggio;
– estrema semplicità di montaggio: si può collegare senza il bisogno di autorizzazioni particolari;
– risparmio sulla bolletta elettrica di circa 20%;
– sostenibilità ambientale;
– efficienza energetica.
Inoltre, la vita media di un pannello plug and play va dai 15 ai 25 anni. Si tratta, dunque, di una soluzione vantaggiosa considerato che il costo del dispositivo potrebbe essere ammortizzato in pochi anni.
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