I sistemi fotovoltaici

Il sistema fotovoltaico è un insieme di componenti meccanici, elettrici ed elettronici che concorrono a captare e trasformare l’energia solare disponibile, rendendola utilizzabile dall'utenza sotto forma di energia elettrica.

La struttura di un sistema fotovoltaico può essere molto varia;

A seconda del parametro preso in considerazione, i sistemi fotovoltaici possono essere classificati in diversi modi.

Dal punto di vista delle strutture che sostengono i moduli fotovoltaici si parla di sistemi a inclinazione fissa oppure a inseguimento. I primi, sono costituiti da moduli assemblati su una struttura portante fissa, in genere inclinata di un angolo pari alla latitudine dei sito, in modo da ottimizzare così il rapporto fra l’energia raccolta sul piano dei moduli e il costo globale dei sistema. Se, invece, è importante raccogliere la massima radiazione possibile, anche a scapito dell'economia dei sistema, si realizzano sistemi a inseguimento (tracking systems). In questi, il piano su cui giacciono i moduli può ruotare attorno a un solo asse (single axis tracking systems) o attorno a due assi (double axis tracking systems), realizzando in questo caso l'inseguimento totale del sole; entrambi i sistemi di inseguimento necessitano di elementi di controllo e di attuatori per la messa in funzione dei motori di inseguimento. Sul mercato sono stati presentati, di recente, anche sistemi di inseguimento passivi, privi di motori e di elettronica di controllo. Tali sistemi basano il loro principio di funzionamento sulla differenza di pressione che si forma in due cilindri, contenenti ciascuno particolari gas (per esempio freon e olio), quando uno dei due è esposto al sole e l'altro è in ombra.

I sistemi fotovoltaici si distinguono anche in isolati (stand alone) e connessi in rete (grid connected).

Impianto Grid Connected

Impianto Stand-Alone

I sistemi isolati sono, in genere, dotati di accumulo. In tali sistemi, non collegati alla rete elettrica, l'accumulo è reso necessario dal fatto che il campo fotovoltaico può fornire energia soltanto nelle ore diurne, mentre spesso la richiesta maggiore da parte dell'utenza è concentrata nelle ore pomeridiane e notturne (si pensi all'illuminazione o agli apparecchi TV). Durante la fase di insolazione è pertanto necessario prevedere un accumulo dell'energia non immediatamente utilizzata, che viene fornita al carico quando quella disponibile dal campo fotovoltaico è ridotta o addirittura nulla. Una configurazione di tale tipo comporta che il campo fotovoltaico venga dimensionato in modo tale da permettere, durante le ore di insolazione, sia l'alimentazione del carico che la ricarica delle batterie di accumulo.

Talvolta si può ricorrere a un accumulo non elettrico: ad esempio, se il sistema fotovoltaico è utilizzato per l'alimentazione di una pompa, si può sfruttare l'acqua accumulata in un serbatoio per sopperire alle esigenze idriche dell'utenza anche nei periodi di irraggiamento basso o nullo.

Il sistema connesso in rete, invece, in genere non è provvisto di sistemi di accumulo in quanto l'energia prodotta durante le ore di insolazione viene immessa nella rete elettrica; viceversa durante le ore di insolazione scarsa o nulla il carico locale viene alimentato dalla rete. Un sistema di questo tipo, dal punto di vista della continuità di servizio, risulta più affidabile di uno stand-alone che in caso di guasto non ha possibilità di alimentazione alternativa. Sistemi di elevata affidabilità, in questo caso, si possono ottenere integrando il sistema isolato con una fonte tradizionale, ad esempio, diesel (sistema ibrido diesel-elettrico).