Lo schema di un impianto fotovoltaico: una guida

Un approfondimento Otovo sulle componenti di uno schema fotovoltaico

Finalmente sempre più persone si stanno approcciando al mondo del fotovoltaico. L’energia solare, infatti, è tra le fonti rinnovabili più pulite del pianeta e ti permette di salvaguardare il nostro ambiente contribuendo alla riduzione delle emissioni di CO2. In aggiunta, l’installazione di un impianto fotovoltaico sul tuo tetto ti permetterà di essere sempre più indipendente dalla rete elettrica nazionale e, dunque, di ridurre i costi in bolletta.

In questo articolo descriveremo nel dettaglio lo schema fotovoltaico, dunque com'è strutturato un impianto solare.

Ma prima di iniziare calcolati subito un preventivo gratuito e personalizzato per un impianto fotovoltaico con Otovo. Immetti l'indirizzo di tuo interesse nella barra di ricerca sottostante e riceverai un'offerta in meno di un minuto.

Buona lettura!

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Cos’è lo schema di un impianto fotovoltaico

Da un punto di vista elettrico, lo schema fotovoltaico ha il compito di garantire che l’allaccio alla rete avvenga senza intoppi e che l’energia prodotta dal sistema venga utilizzata nella maniera corretta. Questo perché non tutta l’elettricità prodotta dovrà essere immessa in rete: parte di questa, infatti, potrà essere autoconsumata nel momento stesso della produzione entrando direttamente nell’utenza di casa, senza passare dal contatore di rete. L’energia autoprodotta e consumata sul momento, dunque, non verrà conteggiata nel contatore, consentendo un risparmio economico sui costi della bolletta.

Inoltre, per una corretta funzionalità dello schema fotovoltaico sono necessarie tre precise misurazioni:

• La quantità totale di energia prodotta dall’impianto
• La quantità totale di energia immessa in rete
• La quantità totale di energia prelevata dalla rete

Come dichiarato poc’anzi, il corretto schema di un impianto fotovoltaico deve prevedere la possibilità di autoconsumare prima di tutto l’energia prodotta sul momento dall’impianto stesso, e poi di immettere in rete la sola energia che, invece, non è stata autoconsumata.

Ovviamente, vi sono diverse possibilità di schema fotovoltaico: un sistema solare 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.

Per un impianto “standard” da 3 kW a uso residenziale non sono previste molte componenti, che danno vita allo schema dell'impianto fotovoltaico.

Vediamole di seguito insieme!

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Schema elettrico impianto fotovoltaico: le loro componenti

Quando si progetta uno schema fotovoltaico per un impianto medio da 3 kW, è essenziale considerare diverse componenti che assicurano il corretto funzionamento dell'impianto e la massimizzazione dell'energia solare captata.

Ecco una panoramica dello schema elettrico di un impianto fotovoltaico, ovvero le sue principali componenti:

• Campo fotovoltaico: Questo è il cuore dell'impianto fotovoltaico, composto da un insieme di moduli fotovoltaici (o pannelli solari) che convertono la luce solare in elettricità. Questi moduli sono solitamente montati su supporti strutturali solidi, come telai o strutture di montaggio appositamente progettate, e sono posizionati in modo da massimizzare l'esposizione alla luce solare durante il giorno
• Sezionatore: Il sezionatore è un dispositivo di interruzione che consente di isolare il sistema fotovoltaico dalla rete elettrica principale. Questo componente è fondamentale per la sicurezza dell'impianto, in quanto consente di interrompere il flusso di corrente in caso di manutenzione, emergenza o altri eventi imprevisti
• Inverter fotovoltaico: L'inverter è un componente critico che converte la corrente continua (DC) generata dai pannelli solari in corrente alternata (AC) utilizzabile per l'alimentazione degli apparecchi elettrici domestici o per l'iniezione nella rete elettrica pubblica. Gli inverter fotovoltaici sono disponibili in diverse dimensioni e configurazioni, e la loro scelta dipende dalle specifiche dell'impianto e dalle esigenze dell'utente finale
• Sistema elettronico di montaggio: Questo sistema comprende tutti i componenti necessari per fissare saldamente i moduli fotovoltaici alla struttura di supporto, che può essere un tetto, un terreno o una struttura autonoma. Questo componente è essenziale per garantire la stabilità e l'affidabilità dell'impianto nel tempo, soprattutto in presenza di vento, pioggia o altre condizioni meteorologiche avverse
• Contatore di produzione: Questo dispositivo misura l'energia elettrica prodotta dall'impianto fotovoltaico e la registra per scopi di monitoraggio, fatturazione e reporting. Il contatore di produzione fornisce informazioni importanti sull'efficienza dell'impianto e sull'energia generata, consentendo agli utenti di valutare le prestazioni e il rendimento dell'investimento nel tempo
• Contatore bi-direzionale: In alcuni contesti, soprattutto dove è previsto l'incentivazione o la compensazione dell'energia elettrica prodotta, viene installato un contatore bi-direzionale. Questo tipo di contatore registra sia l'energia consumata dalla rete elettrica principale che l'energia iniettata dalla produzione solare nell'impianto, consentendo una misurazione accurata del bilancio energetico netto

Queste componenti, quando integrate in uno schema fotovoltaico ben progettato e installato, consentono di sfruttare al meglio l'energia solare per la produzione di elettricità pulita e sostenibile. È importante affidarsi a professionisti qualificati e esperti nel settore fotovoltaico per garantire un'installazione sicura, efficiente e conforme alle normative locali.

Vediamole insieme nel dettaglio!

Il campo fotovoltaico

Per campo fotovoltaico si intende l’insieme dei moduli fotovoltaici dell’impianto. Per esempio, per un impianto fotovoltaico di circa 3 kW basteranno mediamente 13-15 moduli da 200-200 Watt collegati in serie.

Producendo energia in corrente continua, al campo fotovoltaico sarà necessaria l’applicazione di un inverter fotovoltaico, dispositivo che trasforma la corrente continua in corrente alternata. Prima di passare dall’inverter, però, lo schema impianto prevede il collegamento della stringa al sezionatore.

Il sezionatore

Come si è detto nel paragrafo sopra, la stringa di moduli fotovoltaici deve essere collegata a un apposito sezionatore in modo da poter poi essere connessa all’inverter per la commutazione della corrente da continua ad alternata.

Il sezionatore è una misura di sicurezza che permette di scollegare il campo fotovoltaico in caso di interventi sulla rete o sull’impianto, e tale misura preventiva è prevista dalla norma CEI 64-8. Inoltre, grazie a degli appositi scaricatori, il sezionatore ti dà la possibilità di staccare, salvandolo, l’impianto fotovoltaico in caso di picchi di tensione o scariche atmosferiche.

L’inverter

L'inverter riveste un ruolo fondamentale negli impianti fotovoltaici, poiché svolge la funzione di trasformare la corrente continua (DC) generata dai moduli fotovoltaici in corrente alternata (AC) utilizzabile sia all'interno dell'abitazione che per l'inserimento nella rete elettrica pubblica. Inoltre, l'adeguata dimensione dell'inverter è cruciale per garantire il massimo rendimento dell'impianto.

Per esempio, nel caso di un impianto fotovoltaico con una potenza nominale di 3 kW, l'inverter sarà progettato per gestire un carico di potenza massima di 3 kW (o 3000 watt) in entrata. Questo significa che l'inverter deve essere in grado di gestire l'intera capacità di produzione dei moduli fotovoltaici collegati ad esso, senza rischi di sovraccarico o surriscaldamento.

Inoltre, la dimensione dell'inverter è direttamente correlata alla disposizione dei moduli fotovoltaici. Ogni stringa di moduli fotovoltaici sarà configurata in modo tale da fornire una potenza complessiva che si adatti alle specifiche dell'inverter. Questo processo è noto come "dimensionamento delle stringhe" e implica la progettazione di stringhe di moduli che forniscono una tensione e una corrente che rientrano nei limiti di ingresso dell'inverter.

Sistema elettronico di monitoraggio

Un efficiente sistema di monitoraggio ti permetterà di intervenire tempestivamente in caso di malfunzionamento del tuo impianto fotovoltaico. A tal proposito, Otovo ti offre la sua App di monitoraggio: installabile gratuitamente sul proprio smartphone ti aiuterà a salvaguardare il funzionamento e la produzione dei tuoi pannelli solari.

Il contatore di produzione

Definito anche “contatore GSE”, questo contatore ti permette di misurare tutta l’energia prodotta dal tuo impianto fotovoltaico; dunque, viene misurata sia l’energia autoconsumata sul momento, che quella non autoconsumata e quindi immessa nella rete nazionale.

Per misurare la quantità di energia autoconsumata è necessario sottrarre a tutta l’energia prodotta la quantità di energia immessa in rete.

Energia autoconsumata = energia prodotta - energia immessa in rete

Nel caso dell’autoconsumo istantaneo (cioè al momento stesso della produzione del tuo impianto) l’energia viene direttamente utilizzata per il tuo consumo domestico; nel caso, invece, non ci fosse richiesta diretta di energia da parte dell’utente, l’energia prodotta andrà ad accumularsi in un secondo contatore, detto contatore bi-direzionale, per essere immessa in rete.

Il contatore bi-direzionale

Come spiegato nel paragrafo precedente, il contatore bi-direzionale immagazzina l’energia che non viene autoconsumata sul momento, ma che è in attesa di essere immessa in rete. Tale dispositivo, proprio per questo motivo, ti sarà necessario per lo Scambio sul posto!

Questo contatore misura i due flussi di elettricità: tutta l’energia che è stata immessa in rete e tutta quella prelevata dalla rete. Insomma, misura le “entrate” e le “uscite” di elettricità dal sistema domestico. L’energia in autoconsumo non passa quindi da questo contatore e non dovrà pertanto venir conteggiata dall’operatore elettrico in bolletta. Proprio per questo più si autoconsuma, più si risparmia in bolletta.

Per semplificare, ti proponiamo di seguito un'infografica riassuntiva dello schema di un impianto fotovoltaico.

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Tipologie di schema di un impianto fotovoltaico

Approfondiamo ulteriormente il tema dello schema di un impianto fotovoltaico, esaminando due categorie principali, ognuna con caratteristiche distintive:

• Impianto Grid-Connected: Questa tipologia di impianto è collegata alla rete elettrica nazionale. Ciò consente l'immissione dell'energia prodotta nella rete stessa. In questo modo, l'energia può essere utilizzata quando necessario, garantendo una flessibilità di consumo ottimale per gli utenti. Quando l'impianto produce più energia di quella consumata, l'energia in eccesso viene riversata nella rete elettrica, permettendo agli utenti di ricevere crediti energetici o di ottenere compensazioni economiche, a seconda delle politiche di incentivazione vigenti nel paese
• Impianto Stand Alone: Gli impianti stand alone, al contrario, non sono collegati alla rete elettrica nazionale. Tuttavia, sono dotati di un accumulatore che conserva l'energia generata dai pannelli solari. Questo permette il suo utilizzo anche in assenza di radiazione solare diretta. Le batterie utilizzate in questi sistemi di accumulo sono specificamente progettate per garantire una conservazione efficiente dell'energia elettrica nel tempo

Inoltre, gli impianti stand alone presentano un ulteriore componente essenziale: il regolatore di carica. Questo dispositivo gestisce il processo di carica e scarica delle batterie, regolando il flusso di energia in ingresso e in uscita. Il regolatore di carica è cruciale per preservare la durata di vita delle batterie, regolando con precisione le fasi di carica e scarica in base alle condizioni ambientali e alle esigenze energetiche dell'impianto.

L'integrazione di batterie e regolatori di carica in un impianto stand alone consente una gestione efficiente dell'energia prodotta, garantendo un'adeguata disponibilità di energia anche durante i periodi di bassa luminosità solare o di assenza di radiazione solare diretta. Questo rende gli impianti stand alone una soluzione ideale per aree remote o isolate, dove l'accesso alla rete elettrica nazionale potrebbe essere limitato o non disponibile.

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Schema di un impianto fotovoltaico con accumulo

Un impianto fotovoltaico con accumulo è un sistema che combina pannelli solari per la generazione di energia elettrica con dispositivi di accumulo dell'energia, le batterie, per immagazzinare l'energia prodotta per un utilizzo futuro.

L'utilizzo degli impianti fotovoltaici con accumulo è una pratica sempre più diffusa per ottimizzare l'efficienza e l'autonomia energetica.

Di seguito ti elenchiamo lo schema di un impianto fotovoltaico con accumulo, questo tipo di schema di collegamento offre una serie di vantaggi e passaggi chiave che vale la pena esaminare in dettaglio:

• Assorbimento delle radiazioni solari e conversione della corrente: Il funzionamento inizia con l'assorbimento delle radiazioni solari da parte dei pannelli fotovoltaici, che convertono questa energia solare in energia elettrica. Inizialmente, l'energia prodotta è sotto forma di corrente continua (CC), che viene quindi convertita in corrente alternata (CA) grazie all'inverter. Questo processo rende l'energia compatibile con le esigenze domestiche o industriali
• Utilizzo istantaneo: L'energia convertita può essere immediatamente utilizzata per soddisfare le esigenze energetiche dell'utente al momento della produzione
• Accumulo nell'unità di storage: L'eventuale surplus di energia rispetto al fabbisogno immediato può essere immagazzinato nell'apposita unità di accumulo
• Prelievo dall'unità di storage: Quando c'è una carenza di energia, ad esempio durante la notte o in periodi di alta richiesta, l'energia immagazzinata può essere prelevata per soddisfare le esigenze dell'utente, garantendo un approvvigionamento energetico costante
• Immissione in rete (se applicabile): Se l'unità di accumulo è piena e c'è ancora un surplus di energia, è possibile iniettare l'energia restante nella rete elettrica pubblica, consentendo agli utenti di ricevere crediti o rimborsi per l'energia immessa

Un impianto fotovoltaico con accumulo offre diversi vantaggi rispetto a un sistema fotovoltaico tradizionale che è direttamente collegato alla rete elettrica senza dispositivi di accumulo.

Ecco alcuni dei principali vantaggi di un impianto fotovoltaico con accumulo:

• Autosufficienza energetica: Gli impianti fotovoltaici con accumulo consentono agli utenti di utilizzare l'energia solare prodotta direttamente sul posto, riducendo così la dipendenza dalla rete elettrica pubblica. Questo è particolarmente utile in aree remote o in situazioni in cui l'accesso alla rete elettrica può essere limitato o costoso
• Riduzione delle bollette energetiche: Immagazzinando l'energia solare prodotta durante il giorno, gli utenti possono utilizzare l'energia accumulata durante le ore notturne o in periodi di scarsa irradiazione solare, riducendo così la dipendenza dall'acquisto di energia elettrica dalla rete elettrica e diminuendo le bollette energetiche
• Flessibilità e sicurezza: Gli impianti fotovoltaici con accumulo offrono una maggiore flessibilità nell'uso dell'energia solare, consentendo agli utenti di gestire meglio il proprio consumo energetico e di essere meno vulnerabili a interruzioni di corrente o aumenti dei prezzi dell'elettricità sulla rete elettrica pubblica
• Riduzione delle emissioni di gas serra: Utilizzando l'energia solare per soddisfare parte o tutto il proprio fabbisogno energetico, gli impianti fotovoltaici con accumulo contribuiscono a ridurre le emissioni di gas serra e l'impatto ambientale associato alla produzione di energia elettrica da fonti fossili

Nell'infografica riassuntiva sottostante trovi tutti i vantaggi di un impianto fotovoltaico con accumulo.

Tuttavia, è importante notare che gli impianti fotovoltaici con accumulo richiedono un investimento iniziale più elevato rispetto ai sistemi fotovoltaici tradizionali collegati direttamente alla rete elettrica. Inoltre, la dimensione e la capacità delle batterie di accumulo devono essere adeguatamente dimensionate per soddisfare le esigenze energetiche dell'utente e per massimizzare l'efficienza complessiva del sistema.

Nonostante questi costi iniziali più elevati, gli impianti fotovoltaici con accumulo stanno diventando sempre più popolari, poiché offrono una soluzione sostenibile, efficiente ed ecologica per la produzione e l'utilizzo dell'energia solare.

Vediamo ora il funzionamento del fotovoltaico con accumulo!

Le radiazioni solari, una fonte energetica pulita e inesauribile, incidono sui pannelli solari, dove vengono trasformate in energia elettrica. Successivamente, l'inverter svolge un ruolo fondamentale nel processo, convertendo l'energia continua generata dai pannelli solari in energia alternata, pronta per essere utilizzata negli apparecchi elettrici domestici e industriali.

Una volta che l'energia è stata convertita, ci sono diverse modalità attraverso le quali può essere impiegata:

• Consumo diretto: L'utenza può consumare l'energia prodotta durante la fase di produzione. Questo significa che l'energia solare viene utilizzata direttamente dagli apparecchi elettrici in funzione al momento della sua produzione, riducendo la dipendenza dalla rete elettrica e contribuendo a un maggiore autoconsumo energetico
• Immissione nella rete elettrica: Se l'energia prodotta supera il consumo dell'utenza durante il giorno, l'energia in eccesso può essere immessa nella rete elettrica nazionale. In questo modo, l'utente può beneficiare di politiche di incentivazione come la tariffa di scambio o la vendita dell'energia in eccesso, contribuendo anche alla riduzione delle emissioni di gas serra e all'efficienza del sistema energetico globale
• Immagazzinamento nell'accumulatore: Un'altra opzione è immagazzinare l'energia prodotta nella batteria di accumulo. Questo è particolarmente utile durante i periodi in cui la produzione solare è maggiore rispetto al consumo dell'utenza, consentendo di accumulare l'energia in eccesso per l'utilizzo in momenti di scarsa o assente produzione solare, come durante la notte o in giornate nuvolose

Ogni modalità di utilizzo dell'energia solare ha vantaggi e svantaggi, e la scelta dipende dalle esigenze specifiche dell'utente, dalle condizioni ambientali e dalle politiche energetiche locali. La flessibilità offerta dalla tecnologia solare, insieme alle opzioni di gestione dell'energia, contribuisce a promuovere l'adozione di soluzioni sostenibili e a ridurre l'impatto ambientale dei sistemi energetici tradizionali.

Ecco un'infografica riassuntiva dello schema di un impianto fotovoltaico con accumulo e del suo funzionamento.

In questo processo, è essenziale che tutti i componenti dello schema di impianto funzionino correttamente ed efficientemente. Anche un ombreggiamento su un singolo modulo o cella potrebbe causare un passaggio di corrente inversa, generando l'effetto hot-spot e potenzialmente danneggiando il sistema.

Per evitare problemi di funzionamento che potrebbero compromettere l'efficacia dell'impianto e danneggiare i suoi componenti, è consigliabile utilizzare un software fotovoltaico. Questo software, attraverso una diagnosi operativa, segnala eventuali anomalie ed errori di progettazione, verificando le prescrizioni. Inoltre, permette di disegnare e completare automaticamente lo schema elettrico dell'impianto fotovoltaico.

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Per concludere

Bene, siamo giunti alla fine di questo articolo in cui abbiamo parlato in modo approfondito dello schema di un impianto fotovoltaico e delle sue caratteristiche. Abbiamo inoltre esaminato lo schema di un impianto fotovoltaico con accumulo e i suoi numerosi vantaggi.

Prima di concludere, è importante sottolineare che passare all'energia solare con Otovo è una scelta intelligente, non solo per l'ambiente, ma anche per il portafoglio e il futuro energetico sostenibile del pianeta.

Investire in un impianto fotovoltaico tramite Otovo presenta una serie di benefici:

• Riduzione dei costi energetici nel lungo termine: Grazie all'impianto fotovoltaico, è possibile abbattere notevolmente le spese legate all'energia nel corso degli anni. Questo avviene perché si genera energia gratuita sfruttando il potenziale solare anziché acquistarla dalla rete elettrica convenzionale
• Minore dipendenza dalla rete elettrica: Grazie alla capacità di accumulo dell'energia solare tramite le batterie di accumulo, si diventa meno vincolati alla fornitura energetica esterna. Questa autonomia è particolarmente utile durante interruzioni di rete o situazioni di emergenza, garantendo un approvvigionamento energetico più stabile e affidabile
• Contributo alla sostenibilità ambientale: L'utilizzo dell'energia solare comporta una significativa riduzione delle emissioni di gas serra e dell'impatto ambientale derivante dalla produzione di energia da fonti non rinnovabili. Questo contribuisce in modo sostanziale alla lotta contro il cambiamento climatico e alla promozione di uno stile di vita più ecologico e sostenibile

Inoltre, grazie all'assistenza e all'esperienza di Otovo, il passaggio all'energia solare diventa un processo semplice e privo di stress. Dal design personalizzato dell'impianto alla gestione delle pratiche burocratiche, Otovo si impegna a fornire un servizio completo e di alta qualità, garantendo un'esperienza senza problemi per ogni cliente.

In conclusione, passare all'energia solare con Otovo è una scelta che non solo migliora la qualità della vita e riduce i costi energetici, ma contribuisce anche a costruire un futuro più verde e sostenibile per le generazioni future!

Per scoprire quanto puoi risparmiare e quali benefici ottenere con un impianto personalizzato, ti invitiamo a calcolare un preventivo sul nostro sito. Massimizza il tuo potenziale di autoconsumo e contribuisci a un futuro più sostenibile. Clicca sul link e scopri come l'energia solare può migliorare la tua situazione energetica!

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Domande frequenti

Cos'è una stringa fotovoltaica?

Una stringa fotovoltaica è un insieme di pannelli solari collegati tutti in serie. Mettendo in parallelo più stringhe di moduli si potrà calcolare la corrente totale del campo fotovoltaico sommando la quantità di corrente di ogni stringa.

Come si collegano i pannelli fotovoltaici al contatore?

È necessario installare un contatore (aggiuntivo a quello presente già in casa) per procedere al collegamento dell'impianto: il contatore già esistente (quello bi-direzionale) servirà a misurare l'energia scambiata con la rete, quello installato successivamente, invece, misurerà l'energia prodotta dall'impianto. Dell'installazione del contatore in aggiunta se ne occupa il gestore di rete (ma Otovo si occupa di tutte le pratiche burocratiche preliminari).