Schema di un impianto fotovoltaico

Lo schema dell’impianto fotovoltaico, dal punto di vista elettrico, deve garantire il corretto allacciamento in rete ed il corretto utilizzo dell’energia prodotta dal sistema. Non tutta l’elettricità, infatti, dovrà essere immessa in rete: parte di questa potrà essere autoconsumata nel momento stesso della produzione entrando direttamente nell’utenza di casa, senza passare dal contatore di rete. Questa parte di energia autoconsumata non verrà conteggiata dal contatore enel e quindi procurerà un risparmio economico al consumatore.

Il corretto schema impianto deve prevedere la misurazione precisa di almeno tre quantità:

– la quantità di energia totale prodotta dall’impianto
– la quantità totale di energia immessa in rete
– la quantità totale di energia prelevata dalla rete

Come si diceva, il corretto schema deve prevedere anche la possibilità di autoconsumare prima di tutto l’energia prodotta al momento dall’impianto stesso, e poi di immettere in rete la sola energia NON istantaneamente autoconsumata.

Questo dettaglio non è secondario visto che ci pervengono segnalazioni per impianti allacciati in rete che immettono tutta l’energia prodotta, senza consentire l’autoconsumo istantaneo (che è il fattore di maggiore risparmio).

Ovviamente lo schema dell’impianto fotovoltaico è differente da caso a caso: un impianto fotovoltaico domestico, per esempio da 3 Kwp di potenza, realizza uno schema elettrico di connessione relativamente semplice, mentre la centrale fotovoltaica da 1 o più megawatt di potenza avrà uno schema elettrico molto più complesso e con molte più componenti: molti inverter trifase di stringa, cabine di trasformazione, specifici dispositivi di interfaccia, altri specifici sistemi di protezione, di monitoraggio, ecc…

La struttura dell’impianto fotovoltaico per un impianto domestico “standard” da 3 Kw non prevede molte componenti.

Innanzitutto un impianto fotovoltaico da 3 Kw potrà essere molto probabilmente composto da un’unica stringa di moduli fotovoltaici. Una stringa è una unica fila di moduli collegati in serie fra loro.

Schema impianto fotovoltaico: i componenti

Vediamo quali sono le componenti minime di ogni impianto fotovoltaico.

Campo fotovoltaico

Il campo fotovoltaico è l’insieme dei moduli fotovoltaici dell’impianto. Per un impianto di circa 3 Kw basteranno mediamente 13-15 moduli da 200 – 220 watt collegati in serie.
La tensione in uscita dal campo fotovoltaico varia in funzione della temperatura, ma anche in funzione del posizionamento e dell’orientamento dei moduli e dalle condizioni di irraggiamento. L’orientamento ottimale è a sud e l’inclinazione ottimale è di circa 30 gradi, in Italia.

Il campo fotovoltaico produce energia in corrente continua (per intenderci: come quello prodotta dalla batteria della macchina). Nelle nostre case viene utilizzata, però, la corrente alternata.
Come viene convertita la corrente continua in corrente alternata? Attraverso l’ inverter fotovoltaico, ma prima di passare all’ inverter lo schema impianto prevede il collegamento della stringa al sezionatore.

Sezionatore

La stringa di moduli fotovoltaici, prima di essere collegata all’ inverter per la commutazione della corrente da continua ad alternata, deve essere collegata ad un apposito sezionatore. Ciò è previsto dalla norma CEI 64-8. Il sezionatore è una misura di sicurezza che permette di scollegare il campo fotovoltaico di cui sopra in caso di interventi sulla rete o sull’impianto. Grazie agli scaricatori, inoltre, il sezionatore permette di staccare, salvandolo,  l’impianto fotovoltaico in caso di scariche atmosferiche o picchi di tensioni (sovratensioni).

Inverter

Come detto l’inverter permette di trasformare la corrente continua prodotta in corrente alternata. Per un impianto da 3 Kw di potenza l’inverter sarà di 3 Kw (3.000 watt in entrata). Ogni stringa di moduli fotovoltaici sarà quindi dimensionata all’inverter e viceversa.

Sistema elettronico di monitoraggio

Già in altri articoli abbiamo visto l’importanza di un appropriato sistema di monitoraggio. Questo permette, sfruttando anche la connessione internet, di monitorare in tempo reale la produzione dell’impianto fotovoltaico. Un efficiente sistema di “alert”, permetterà di intervenire tempestivamente in caso di malfunzionamento impianto o di guasti. Il sistema di monitoraggio si serve anche di un sensore di temperatura e di irraggiamento che permette di “ponderare” e monitorare la produzione dell’impianto in relazione alle condizioni esterne di funzionamento.

Il contatore di produzione

E’ il contatore definito anche “contatore Gse”, che permette di misurare tutta l’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico. Il contatore di produzione misura quindi sia l’energia autoconsumata “in sito” sia quella immessa in rete. L’energia prodotta ha infatti due possibili vie: o l’autoconsumo immediato o l’immissione in rete.

Per misurare la quantità di energia autoconsumata bisogna infatti sottrarre a tutta l’energia prodotta, quella immessa in rete (energia prodotta – energia immessa in rete = energia autoconsumata).

Nel caso dell’autoconsumo istantaneo l’energia entra direttamente nell’utenza domestica collegata, nel caso in cui non c’è richiesta diretta di energia da parte dell’utente, l’energia prodotta entra nel secondo contatore (il contatore bi-direzionale) per essere immessa in rete.

L’energia autoconsumata al momento della produzione passa da questo contatore, ma non passa dal successivo (il contatore bi-direzionale). Per questo motivo l’autoconsumo non deve venire fatturato in bolletta.

Il contatore bi-direzionale

E’ il contatore che misura i due flussi di elettricità: tutta l’energia immessa in rete e tutta quella prelevata dalla rete. Misura “entrate” ed “uscite” di elettricità dal sistema domestico.
Nel primo caso misura l’energia prodotta che non viene istantaneamente autoconsumata, nel secondo caso misura tutta l’energia elettrica che si pagherà in bolletta.

L’energia in autoconsumo non passa quindi da questo contatore e non dovrà pertanto venir conteggiata dall’operatore elettrico in bolletta. Per questo motivo più si autoconsuma, più si risparmia in bolletta.

Questo contatore è ovviamente l’ultimo “baluardo” che precede l’immissione dell’ energia pulita nella rete elettrica nazionale.

Questo contatore, insieme al precedente, è utile per individuare esattamente: l’energia autoconsumata istantaneamente, l’energia immessa in rete e l’energia prelevata dalla rete. Questi tre dati sono i dati fondamentali per accedere agli incentivi o per accedere al meccanismo di “rimborso/compensazione” dello scambio sul posto.

Schema impianto fotovoltaico: il disegno

Esempio di schema elettrico di un impianto fotovoltaico da 3 kw

E se voglio mettere le batterie?

Un piccolo o medio impianto fotovoltaico può essere anche dotato di un sistema di accumulo con batterie (per lo più oggi utilizzate sono quelle al Litio, più efficienti, ma più costose), che consente di immagazzinare l’energia elettrica prodotta durante il giorno per utilizzarla in seguito, ad esempio nelle ore notturne o quando il sole non produce abbastanza.

Lo schema di un piccolo impianto fotovoltaico con accumulo comprende:

• Pannelli solari fotovoltaici: come sopra
• Cavi di collegamento: come sopra
• Inverter: come sopra
• Quadro di distribuzione: come sopra
• Contatore bi-direzionale: come sopra
• Batterie al litio per batterie l’immagazzinano dell’energia elettrica prodotta dai pannelli solari.
• Controller di carica: , compatibile con le batterie scelte. Il controller controlla e gestisce la ricarica degli accumulatori ed i loro cicli di carico/scarico in base alle utenze collegate ed ai consumi nelle varie ore della giornata.

Oggi gli accumulatori sono molto più utilizzati rispetto a solo qualche anno fa ed i costi crescenti dell’energia in bolletta li rende tutto sommato più convenienti per la quantita’ di elettricità che ti fanno risparmiare in bolletta.