Definizione di ENERGIA
L'energia è solitamente misurata in J (Joule) .
L'energia si manifesta attraverso differenti forme (energia solare,energia elettrica ,meccanica eolica ecc.....).
In ambito fotovoltaico l'energia di nostro interesse è quella elettrica e si misura in Wh (wattora) e corrisponde all'energia resa disponibile da un dispositivo che eroga un watt di potenza per un'ora.
Si ricorda inoltre che :
1wh=3600J
1cal=4,186 J
1Wh=860 cal
Definizione di POTENZA
La potenza elettrica è l'energia prodotta da un dispositivo nell'unità di tempo(cioè in 1 secondo) .
Si misura in W (watt) .
Da un punto di vista elettrico è la potenza sviluppata da un dispositivo percorso dalla corrente di 1A ai cui capi è applicata una differenza di potenziale pari a 1V.
Multipli del watt sono :
-chilowatt =1000 W (mille watt)
-megawatt=1000000 W (un milione di watt)
- giga watt=1000000000 W
-terawatt=1000000000000 W
Cosa intendiamo con il termine "potenza di picco" di un modulo ?
In ambito fotovoltaico la potenza elettrica è il dato caratterizzante la dimensione di ogni singolo modulo fotovoltaico.La potenza di picco di un modulo fotovoltaico è la massima potenza prodotta dal modulo stesso in condizioni standard di funzionamento (irraggiamento 1000 W/mq e temperatura 25°C).
Cosa intendiamo con il simbolo Wp ?
Wp è l'unità di misura della potenza di picco.
W e Wp corrispondono a due grandezze fisiche differenti?
No!! Entrambi sono riferiti alla potenza elettrica.
Il Wp si distiungue dal W solo per le particolari condizioni di funzionamento(standard) a cui si riferisce.
Uso improprio di kwp e kwh
Spesso i due termini sono usati impropriamente e scambiati reciprocamente.
In base alle due definizioni iniziali di energia e potenza abbiamo capito quali sono le differenze fondamentali tra le due grandezze fisiche.
Negli impianti fotovoltaici il kwh quantifica l'energia prodotta da un impianto fotovoltaico di potenza di picco P in un tempo di funzionamento T espresso in ore.
Per fare un esempio supponiamo che un impianto fotovoltaico presenti una potenza di picco pari a 3kwp.
Se in un dato giorno dell'anno tale potenza è resa disponibile dall'impianto almeno per 4 ore allora l'energia E prodotta in quel intervallo di tempo vale :
E(su 4 ore )=P x T=3 kWp x 4 h = 12kwh
In questo caso è corretto affermare che l'impianto da 3kwp ha prodotto in 4 ore un'energia di 12 kwh .
Il kwp quindi quantifica la potenza resa disponibile dall'impianto fotovltaico in un certo istante mentre il kwh indica per quanto tempo tale potenza è resa disponibile.
Come viene scelto il valore della potenza da installare?
La potenza dell'impianto fotovoltaico di cui abbiamo bisogno non è legata al numero di persone o alle dimensioni dell'abitazione ma dipende in linea di massima dalle nostre abitudini energetiche.Considera che una famiglia di 2 persone che vive in un monolocale può consumare tranquillamente più energia di una famiglia di 6 persone che vive in una villa di 10 locali!
Uno dei primi passi che si compie nella fase di dimensionamento è capire quali sono i consumi medi annuali di energia elettrica dell’utente interessato all’istallazione dell’impianto fotovoltaico(e cioè i kWh consumati mediamente in un anno ricavabili dalle bollette di energia elettrica !!)Altri fattori non meno importanti sono la superficie a disposizione per l’installazione e la collocazione geografica del sito di installazione(vedere sezioni successive).
Quanto spazio occupa un impianto fotovoltaico?
Le dimensioni di un sistema fotovoltaico dipendono dal tipo di pannello fotovoltaico usato e dalla potenza finale che si desidera ottenere. In media, un impianto con potenza nominale pari a 1 kWp realizzato con moduli fotovoltaici in silicio monocristallino o policristallino occupa circa 8 metri quadrati sul tetto, mentre se si usano moduli in silicio amorfo, lo spazio occupato diventa di circa 20 metri quadrati.
Cosa sono l’angolo di inclinazione e l’orientamento di un generatore fotovoltaico ?
Sono i parametri geometrici fondamentali per valutare la capacità del generatore fotovoltaico di captare in modo opportuno la radiazione solare.
L’orientamento (noto anche come angolo azimutale o più semplicemente “azimut”) rappresenta lo scostamento che una retta perpendicolare alla superficie dei moduli presenta rispetto alla direzione del SUD geografico.
Un impianto ottimale presenta azimut di 0°.
Tuttavia esistono molte situazioni in cui questa condizione è difficilmente verificabile e si rende opportuno uno studio accurato della producibilità attesa in modo da determinare una soluzione comunque ottimale. In Italia esistono molti impianti non perfettamente orientati a sud ma ben funzionanti…spetta al progettista comprendere la soluzione migliore caso per caso.
L'importante è non avere il tetto rivolto a Nord ; in questo caso l'impianto fotovoltaico sarebbe ovviamente inutile .
Un altro parametro geometrico importante è l’angolo di inclinazione dei moduli detto anche “TILT”.
L’inclinazione viene generalmente conferita ai moduli nelle modalità seguenti :
sfruttando l’inclinazione della falda esistente nei casi di installazione su tetto
realizzando strutture di supporto per moduli aventi il "tilt" richiesto nel caso di installazione su tetti piani,al suolo oppure o su pensiline.
Un valore tipico di angolo di inclinazione per i moduli è 30°.
Anche inquesto caso la scelta del tilt ottimale dipende fortemente dalla collocazione geografica dell'impianto.
Quanta energia(kwh) produce in media un 1kwp di potenza installata?
La produttività di 1kwp di potenza installata dipende dalla collocazione geografica di un impianto.
La produttività è misurata in kWh/anno .
Di seguito riportiamo alcuni dati caratteristici per le varie zone del nostro Paese:
Nord Italia 1000-1300 kWh/anno
Centro Italia 1100-1.500 kWh/anno
Sud Italia 1.300-1.800 kWh/anno
Quanto si spende in manutenzione?
Gli impianti fotovoltaici non necessitano di onerose opere di manutenzione in quanto non ci sono meccanismi in movimento.
Un operazione che si consiglia è quella di pulire i moduli ogni 2-3 anni dai residui contenuti in atmosfera che inevitabilmente si depositano sulla superficie vetrosa.
Cosa si intende con Impianto Grid-Connected ?
Il termine è utilizzato per indicare gli impianti fotovoltaici connessi alla rete elettrica pubblica.
Cosa si intende con Impianto Stand-Alone ( off-grid) ?
Sistema fotovoltaico non collegato alla rete elettrica di distribuzione che alimenta carichi elettrici attraverso una propria rete di distribuzione.
L'impianto fotovltaico installato in una baita di montagna non raggiungibile dal servizio di distribuzione elettrica è l'esempio più classico per questi tipi di impianti.
Come funziona un impianto grid-connected?
Gli impianti grdi-connected rivestono un grande interesse perchè sono quelli incentivati in Conto Energia.
Riportiamo lo schema di principio di un impianto fotovoltaico connesso alla rete pubblica(grid-connected)
Di seguito la spiegazione dei termini contenuti nello schema :
CAMPO FOTOVOLTAICO
Il campo fotovoltaico converte l'energia solare in corrente elettrica continua .
E'costituito da un insieme di moduli fotovoltaici connessi in modo opportuno.
INVERTER
Riceve la corrente continua dal campo fotovoltaico e la converte in corrente alternata per poter essere utilizzata dai carichi dell'impianto elettrico e/o per l'immissione in rete elettrica pubblica.
CONTATORE ENERGIA PRODOTTA (GSE)
Misura l'energia prodotta giornalmente dall'impianto.
Il dispositivo è lo strumento essenziale per monetizzare ad un prezzo interessante l'energia prodotta dall'impianto fotovoltaico.
I dati del conatore sono periodicamente trasmessi al Gestore dei Servizi Elettrici(GSE) il quale li elabora e calcola l'incentivo totale sull'energia prodotta.
CONTATORE ENERGIA SCAMBIATA(contatore bidirezionale)
Nel caso in cui l'impianto fotovoltaico produca più energia di quella consumata occorre l'installazione di un secondo contatore che consenta il passaggio di un flusso di energia elettrica dall'impianto fotovoltaico verso la rete pubblica(flusso uscente).
Tale contatore garantisce inoltre il flusso di corrente in senso opposto(flusso entrante) nei momenti in cui l'impianto fotovoltaico non è in grado di sopperire alle esigenze dei carichi elettrici(ad esempio nelle ore notturne o nei casi di impianti sottodimensionati in base al fabbisogno energetico dell'utenza) .