DIVISIONE FOTOVOLTAICO
Caratteristiche pannelli fotovoltaici/moduli fotovoltaici per la produzione di corrente elettrica
Il pannello fotovoltaico, chiamato anche modulo fotovoltaico è un particolare tipo di pannello solare che ha la capacità di generare corrente elettrica quando viene esposto alla luce del Sole.
Questa è anche la principale caratteristica che lo differenzia dal pannello solare termico che serve invece per produrre acqua calda a scopo sanitario ( igiene personale o lavaggio delle stoviglie ) o per il riscaldamento.
Un impianto di tipo fotovoltaico esteticamente si presenta in maniera molto simile rispetto a quello a pannelli solari termici a circolazione forzata, in quanto, anche in questo caso i moduli fotovoltaici vengono adagiati comodamente sul tetto e, visivamente, solo questo apparirà all'esterno della propria abitazione.
L'energia elettrica prodotta è normalmente a bassa tensione e a corrente continua, quindi per essere utilizzata va trasformata in corrente alternata a 220/380 Volt: questo viene realizzato attraverso l'uso di uno strumento chiamato 'inverter'.
In estrema sintesi quindi un impianto a moduli fotovoltaici si compone di una serie di pannelli adagiati sul tetto o a terra, di un inverter e di un contatore fornito dall'ENEL che serve per immettere l'energia prodotta direttamente nella rete elettrica della nostra città. Questo contatore funziona però al contrario di quello normalmente installato nelle abitazioni: conta l'energia prodotta dai nostri moduli fotovoltaici e praticamente comunica all'Enel quanta energia abbiamo prodotto.
L'energia prodotta viene scalata da quella che consumata durante la notte o durante le giornate particolarmente nuvolose, quindi verrà pagata all'Enel la sola differenza, o addirittura se si produce più energia di quella che si consuma si ENEL ripagherà l'energia prodotta secondo il proprio tariffario.
Avremo quindi due contatori: uno che calcola i consumi, e uno che calcola l'energia prodotta dai moduli fotovoltaici, questa possibilità offerta dall'Enel ci permette di non dover investire in costose batterie, che altrimenti sarebbero necessarie per immagazzinare l'energia prodotta dai moduli fotovoltaici.
INVERTER: caratteristiche tecniche
per la conversione della corrente elettrica
I pannelli fotovoltaici producono energia elettrica a corrente continua per questo, prima di poter essere utilizzata o immessa nella rete elettrica, deve subire alcune trasformazioni. Questa funzione è svolta dall’inverter che è una apparecchiatura in grado di convertire la corrente continua in corrente alternata.
Gli inverter concepiti per gli impianti fotovoltaici estendono la funzione base di un inverter generico con funzioni estremamente sofisticate, mediante l'impiego di particolari sistemi di controllo software e hardware che consentono di estrarre dai pannelli solari la massima potenza disponibile in qualsiasi condizione meteorologica. Questa funzione prende il nome di MPPT, un acronimo che sta per Maximum Power Point Tracker.
I moduli fotovoltaici infatti, hanno una curva caratteristica V/I tale che esiste un punto di lavoro ottimale, detto appunto Maximum Power Point, dove è possibile ricavare tutta la potenza disponibile. Questo punto varia costantemente in funzione del livello di radiazione solare che colpisce la superficie delle celle. È evidente che un inverter in grado di restare "agganciato" a questo punto, otterrà sempre la massima potenza possibile in qualsiasi condizione.
Ci sono varie tecniche di realizzazione della funzione MPPT, che si differenziano per prestazioni dinamiche (tempo di assestamento) e meticolosità. Sebbene la precisione dell'MPPT sia importante, il tempo di assestamento lo è, in taluni casi, ancor più. Mentre tutti i produttori di inverter riescono ad ottenere grande precisione sull'MPPT (tipicamente tra il 99-99,6% della massima disponibile), solo in pochi riescono ad unire precisione a velocità. E' infatti nelle giornate con nuvolosità variabile che si verificano sbalzi di potenza solare ampi e repentini.
È molto comune rilevare variazioni da 100W/m² a 1000-1200W/m² in meno di 2 secondi. In queste condizioni, che sono molto frequenti, un inverter con tempi di assestamento minori di 5 secondi riesce a produrre fino al 15%-20% di energia in più di uno lento. Alcuni inverter fotovoltaici sono dotati di stadi di potenza modulari, e alcuni sono addirittura forniti di un MPPT per ogni stadio di potenza. In questo modo i produttori lasciano all'ingegneria di sistema la libertà di configurare un funzionamento master/slave o a MPPT indipendenti.
In genere l'impiego di MPPT separati fa perdere qualche punto percentuale di rendimento elettrico medio della macchina, che è costretta a funzionare a pieno regime anche con irraggiamento scarso. Tuttavia non è infrequente che la superficie dei pannelli solari non possa essere esposta al sole uniformemente su tutto il campo perché disposto su due diverse falde del tetto, oppure che i moduli non possano essere distribuiti su stringhe di uguale lunghezza. In questo caso l'utilizzo di un solo MPPT porterebbe l'inverter a lavorare fuori dal punto di massima potenza e di conseguenza la produzione di energia ne sarebbe deteriorata.
Un'altra caratteristica importante di un inverter fotovoltaico, è l'interfaccia di rete. Questa funzione, solitamente integrata nella macchina, deve rispondere ai requisiti imposti dalle normative dei diversi enti di erogazione di energia elettrica. In Italia, ENEL ha rilasciato la normativa DK5940, attualmente giunta all'edizione 2.2. Questa normativa prevede una serie di misure di sicurezza tali da evitare l'immissione di energia nella rete elettrica qualora i parametri di questa, siano fuori dai limiti di accettabilità.