5 Elementi indispensabili in un impianto solare fotovoltaico: guida completa

L'installazione di un impianto solare fotovoltaico rappresenta una scelta sempre più diffusa per chi desidera ridurre i costi in bolletta e contribuire alla sostenibilità ambientale. Ma quali sono gli elementi davvero essenziali per garantire il corretto funzionamento e l’efficienza di un sistema fotovoltaico? In questo articolo vediamo i 5 componenti indispensabili di un impianto fotovoltaico, che non possono assolutamente mancare per ottenere il massimo rendimento.

1. Moduli fotovoltaici (pannelli solari)

I moduli fotovoltaici sono il cuore pulsante di ogni impianto. Composti da celle solari in silicio, hanno il compito di convertire l’energia solare in energia elettrica continua (DC). La scelta dei pannelli dipende da:

Efficienza

L’efficienza indica la percentuale di energia solare che il pannello riesce a convertire in energia elettrica. In base alla tecnologia, i valori variano:

• Pannelli monocristallini: offrono un’efficienza elevata, generalmente compresa tra il 18% e il 21%.

• Pannelli policristallini: leggermente meno efficienti rispetto ai monocristallini, ma hanno la capacità di lavorare meglio in condizioni di luce variabile durante il giorno.

• Pannelli a film sottile: caratterizzati da un’efficienza inferiore, risultano però performanti in presenza di luce diffusa o alte temperature.
  
  
  

Tecnologia

Le principali tecnologie disponibili sono:

• Monocristallini: realizzati in silicio monocristallino, riconoscibili per il colore uniforme e scuro. Sono apprezzati per la loro alta efficienza e durata, che può superare i 25 anni.

• Policristallini: composti da celle di silicio policristallino con cristalli orientati casualmente. Presentano una colorazione blu intensa e performance leggermente inferiori ai monocristallini.

• Film sottile: prodotti con materiali come silicio amorfo o tellururo di cadmio, hanno un aspetto scuro uniforme e si prestano bene a soluzioni architettoniche diverse grazie alla loro flessibilità.
  
  
  

Potenza nominale

La potenza nominale di un pannello, espressa in Watt-peak (Wp), indica la potenza massima che il modulo può generare in condizioni standard di test (STC), ovvero con un'irradiazione di 1000 W/m² e una temperatura ambiente di 25°C.

2. Inverter fotovoltaico

L’inverter rappresenta un elemento chiave in ogni impianto fotovoltaico. La sua funzione principale è quella di trasformare l’energia elettrica prodotta dai pannelli, che è in corrente continua (DC), in corrente alternata (AC), rendendola utilizzabile sia per i consumi domestici sia per l’immissione nella rete elettrica.

Sono disponibili diverse tipologie di inverter, ognuna pensata per specifiche esigenze:

• Inverter di stringa: Questi inverter collegano in serie più pannelli solari, formando delle "stringhe". L’energia continua prodotta viene poi convertita in alternata. Un punto critico è che il rendimento dell’intera stringa può diminuire se anche solo un pannello viene ombreggiato o presenta un malfunzionamento.

• Microinverter: Vengono installati direttamente su ogni singolo pannello. Consentono a ciascun modulo di funzionare in modo indipendente, migliorando l’efficienza generale, specialmente in impianti soggetti a ombreggiamenti parziali o con orientamenti diversi. Il loro svantaggio principale è il costo iniziale più elevato rispetto agli inverter di stringa.

• Inverter centralizzati: Utilizzati prevalentemente in grandi impianti, come quelli industriali o su terreni, sono capaci di gestire l’energia proveniente da numerose stringhe e convertirla in corrente alternata. Ideali per gestire alti volumi di produzione energetica.

• Inverter ibridi: Combinano le funzioni di un normale inverter con la possibilità di gestire sistemi di accumulo energetico. Oltre a convertire l’energia, regolano anche la carica e scarica delle batterie, facilitando l’autoconsumo e ottimizzando l’uso dell’energia prodotta.

3. Struttura di supporto

La struttura di supporto ha il compito di ancorare saldamente i pannelli solari al tetto o direttamente sul terreno. Viene generalmente realizzata utilizzando materiali altamente resistenti come l’acciaio zincato o l’alluminio, capaci di garantire solidità e durabilità anche in condizioni climatiche avverse, sopportando senza problemi il carico del vento e della neve.

Quando si progetta e si installa una struttura di supporto, è fondamentale considerare alcuni parametri chiave:

Inclinazione

L’efficienza dei pannelli dipende anche dall’angolo con cui sono inclinati. Questo valore varia a seconda della latitudine del sito d’installazione. In Italia, l’inclinazione consigliata è compresa tra i 30° e i 40°. Più nello specifico:

• Nelle regioni settentrionali, è preferibile un'inclinazione tra 35° e 40°.

• Al Sud, invece, si consiglia un'inclinazione compresa tra 20° e 30°.
  
  
  

Orientamento

L’orientamento ideale per massimizzare la produzione di energia solare è verso sud. Tuttavia, anche orientamenti leggermente spostati, come sud-est o sud-ovest, garantiscono buoni risultati, con perdite di efficienza generalmente inferiori al 5-10%.

Certificazioni di resistenza

È essenziale che la struttura rispetti le normative vigenti e possieda certificazioni che attestino la resistenza ai carichi di vento, neve e altre sollecitazioni previste dalla normativa locale.

4. Sistema di accumulo 

Sempre più utenti scelgono di integrare il proprio impianto fotovoltaico con un sistema di accumulo. Le batterie permettono di immagazzinare l’energia prodotta durante il giorno e utilizzarla la sera o nei momenti di scarso irraggiamento solare.

Le principali tecnologie di batterie sono:

Batterie litio 

Vantaggi:

• Hanno una lunga durata, sopportando migliaia di cicli di carica e scarica.

• Offrono un'efficienza elevata, con rendimenti superiori al 95%.

• Richiedono poca manutenzione, non necessitando di rabbocchi o controlli regolari.

• Possono essere scaricate fino all’80-90% della loro capacità senza comprometterne la vita utile.

Svantaggi:

• Il costo d'acquisto è più elevato rispetto alle batterie tradizionali.

Batterie al piombo-acido

Vantaggi:

• Sono generalmente più economiche al momento dell’acquisto.

Svantaggi:

• Hanno una durata inferiore e supportano meno cicli di carica/scarica rispetto alle batterie al litio.

• Necessitano di manutenzione periodica, come il controllo e il rabbocco dell'elettrolita.

• Presentano un'efficienza inferiore, variabile tra il 70% e l’85%.

• È consigliabile non scaricarle oltre il 50% per evitare un rapido deterioramento.​

5. Quadro elettrico e dispositivi di sicurezza

Per garantire sicurezza e affidabilità a tutto l’impianto fotovoltaico, sono indispensabili alcuni componenti fondamentali:

• Quadro elettrico di protezione: Funziona come una centralina che raccoglie e organizza tutti i dispositivi di sicurezza. Garantisce ordine nelle connessioni elettriche e facilita le operazioni di controllo e manutenzione.

• Interruttori differenziali: Proteggono da scosse elettriche, rilevando dispersioni di corrente verso terra e interrompendo immediatamente il circuito in caso di anomalie.

• Interruttori magnetotermici: Offrono protezione su due fronti: il componente termico gestisce sovraccarichi prolungati, mentre quello magnetico reagisce tempestivamente ai cortocircuiti, proteggendo l’impianto e riducendo il rischio di incendi. 

• Scaricatori di sovratensione (SPD): Difendono l’impianto da picchi di tensione dovuti a eventi come fulmini. Deviano l’energia in eccesso verso terra. Si raccomanda l’installazione sia sul lato corrente continua (DC) che corrente alternata (AC).

• Contatori bidirezionali: Consentono di monitorare l'energia sia prelevata dalla rete che immessa, facilitando la gestione dell'energia prodotta e la partecipazione a sistemi di incentivazione o scambio sul posto.

Questi dispositivi lavorano insieme per garantire un impianto efficiente e sicuro, proteggendo sia le apparecchiature che gli utenti.

Scegliere con attenzione tutti gli elementi di un impianto fotovoltaico è fondamentale per garantire efficienza, sicurezza e durata nel tempo. Solo così sarà possibile ottenere i reali vantaggi di questa tecnologia.