Quando si parla di impianto fotovoltaico si pensa subito ai pannelli installati sul tetto. In realtà, i pannelli sono solo il punto di partenza di un sistema composto da più elementi che lavorano insieme per trasformare la luce del sole in energia utilizzabile all’interno di un’abitazione o di un’attività.
Capire quali sono questi componenti e quale funzione svolgono permette anche di comprendere molto più facilmente come funziona l’intero impianto.
Partiamo quindi da ciò che troviamo in un normale impianto fotovoltaico e seguiamo poi il percorso dell’energia, dal pannello fino alle utenze dell’edificio.
Quali sono i componenti principali di un impianto fotovoltaico
Un impianto può avere caratteristiche diverse a seconda dell’edificio e della potenza installata, ma gli elementi fondamentali sono sostanzialmente gli stessi.
Pannelli fotovoltaici
Sono la parte più visibile dell’impianto.
Ogni pannello, chiamato anche modulo fotovoltaico, contiene numerose celle realizzate con materiali semiconduttori. Quando la radiazione solare raggiunge queste celle, viene prodotta energia elettrica.
L’elettricità generata dai pannelli è in corrente continua. Prima di poter essere utilizzata normalmente all’interno dell’edificio deve quindi passare attraverso un altro componente: l’inverter.
Inverter
L’inverter è uno dei componenti centrali dell’impianto.
Il suo compito principale è trasformare la corrente continua prodotta dai pannelli in corrente alternata, cioè il tipo di corrente utilizzato normalmente dagli impianti elettrici di abitazioni, uffici e attività.
Negli impianti moderni l’inverter svolge inoltre diverse funzioni di controllo e gestione del sistema.
In termini semplici, i pannelli producono l’energia e l’inverter la rende utilizzabile.
Quadri e dispositivi di protezione
Tra i pannelli, l’inverter e l’impianto elettrico sono presenti dispositivi destinati alla protezione e alla gestione dell’impianto.
Per chi utilizza il fotovoltaico non è necessario conoscere nel dettaglio ogni componente. È però utile sapere che l’impianto non è formato semplicemente da pannelli collegati all’inverter: comprende anche le protezioni necessarie per farlo funzionare correttamente e in sicurezza.
La configurazione precisa viene definita in fase di progettazione in funzione delle caratteristiche dell’impianto.
Contatore di scambio
L’abitazione o l’attività dispone già del normale contatore utilizzato per misurare l’energia prelevata dalla rete elettrica.
Con l’attivazione di un impianto fotovoltaico connesso alla rete, il contatore deve essere in grado di misurare l’energia in entrambe le direzioni: quella prelevata dalla rete e quella eventualmente immessa dall’impianto.
Per questo viene utilizzato come contatore bidirezionale. Se il misuratore esistente è già idoneo, può essere configurato per questa funzione; in caso contrario vengono effettuati gli adeguamenti necessari.
Sistema di monitoraggio
La maggior parte degli impianti moderni permette di controllare facilmente il proprio fotovoltaico attraverso un sistema di monitoraggio.
Spesso si tratta di una app installata direttamente sul proprio telefono, collegata all’inverter tramite internet.
Aprendo l’app è possibile vedere, per esempio, quanta energia sta producendo l’impianto in quel momento, quanta ne ha prodotta durante la giornata e confrontare la produzione tra periodi diversi.
In molti casi il monitoraggio permette anche di accorgersi più facilmente di eventuali anomalie o cali insoliti della produzione, senza dover controllare direttamente l’inverter.
Sistema di accumulo, se presente
La batteria di accumulo non è un componente obbligatorio dell’impianto fotovoltaico.
Quando viene installata, permette di conservare una parte dell’energia prodotta che non viene utilizzata immediatamente, per renderla disponibile in un momento successivo.
Il suo funzionamento e soprattutto la sua convenienza dipendono però dalle caratteristiche dell’impianto e dai consumi dell’edificio. Per questo il sistema di accumulo merita un approfondimento separato.
Come funziona un impianto fotovoltaico
Ora che abbiamo visto i componenti principali, possiamo seguire il percorso dell’energia.
1. I pannelli producono energia
Tutto inizia quando la radiazione solare raggiunge le celle dei pannelli fotovoltaici.
I moduli trasformano questa energia in elettricità sotto forma di corrente continua.
La produzione varia durante la giornata e nel corso dell’anno perché dipende dalla quantità di radiazione solare che raggiunge i pannelli.
2. L’inverter trasforma la corrente
L’energia prodotta arriva all’inverter.
Qui la corrente continua viene convertita in corrente alternata e diventa quindi utilizzabile dall’impianto elettrico dell’edificio.
Da questo momento può alimentare le normali utenze.
3. L’energia viene utilizzata nell’edificio
Se l’impianto sta producendo mentre nell’edificio ci sono apparecchiature in funzione, l’energia fotovoltaica può essere utilizzata direttamente.
Questo utilizzo dell’energia nel luogo in cui viene prodotta viene chiamato autoconsumo.
Pensiamo a una situazione molto semplice: durante le ore centrali della giornata il fotovoltaico sta producendo e contemporaneamente sono accesi frigorifero, lavatrice e pompa di calore.
L’energia necessaria a questi apparecchi può essere fornita, in tutto o in parte, direttamente dall’impianto fotovoltaico.
Lo stesso principio vale per un ufficio, un negozio o una piccola impresa: l’energia prodotta nello stesso momento in cui viene richiesta dalle utenze può essere consumata direttamente.
4. Se serve più energia, interviene la rete
Il fotovoltaico non produce sempre la stessa quantità di energia.
Se in un determinato momento l’edificio consuma più di quanto l’impianto sta producendo, la differenza viene normalmente prelevata dalla rete elettrica.
Di notte, per esempio, i pannelli non producono energia. In assenza di un sistema di accumulo in grado di fornire l’energia necessaria, l’edificio continua quindi ad alimentarsi dalla rete come avveniva prima dell’installazione del fotovoltaico.
5. Se viene prodotta energia in eccesso, può essere immessa in rete
Può verificarsi anche la situazione opposta.
Se i pannelli stanno producendo più energia di quella che l’edificio sta utilizzando in quel momento, l’energia non autoconsumata può essere immessa nella rete elettrica.
È proprio qui che entra in gioco il contatore bidirezionale: misura separatamente l’energia prelevata dalla rete e quella immessa dall’impianto fotovoltaico.
Se è presente una batteria, una parte dell’energia disponibile può invece essere accumulata per essere utilizzata successivamente, secondo la configurazione del sistema.
Capire il funzionamento è il punto di partenza
Un impianto fotovoltaico non è soltanto un insieme di pannelli installati sul tetto, ma un sistema in cui ogni componente svolge un compito preciso.
Conoscere almeno le funzioni di pannelli, inverter, contatore, sistemi di protezione e monitoraggio aiuta a comprendere meglio ciò che si sta installando e a interpretare con maggiore consapevolezza le informazioni fornite da tecnici e installatori.
Da qui iniziano poi le valutazioni più specifiche: quanta potenza installare, se aggiungere una batteria, quali caratteristiche deve avere l’edificio e quali aspetti considerare prima dell’installazione. Sono temi distinti, che vale la pena affrontare separatamente per non confondere il funzionamento dell’impianto con le scelte necessarie per progettarlo correttamente.
