Come dimensionare un impianto fotovoltaico?

Dimensionare un impianto fotovoltaico con accumulo, o senza, richiede l’esperienza di tecnici abilitati ed aziende specializzate nel settore, va fatto ad hoc per ogni installazione.

In un periodo storico come quello che stiamo vivendo, di forte volatilità del prezzo dell’energia, sia elettrica che termica, conseguente al costo inclemente delle materie prime, sempre più persone guardano al fotovoltaico come un modo per difendere il proprio reddito e la propria libertà energetica. In Italia abbiamo una quantità limitata di materie prime energetiche rispetto ad altri paesi europei, se guardiamo alle fonti fossili, se, invece, consideriamo l’energia rinnovabile, proveniente dal Sole, le cose cambiano notevolmente.

Ma quando ci si avvicina al mondo del solare fotovoltaico, le domande che quasi sempre mi sono state fatte sono “Quanti pannelli servono?”, “Conviene una batteria?”

Qui parleremo solo del dimensionamento tecnico dei dispositivi e non di tutto l’iter burocratico, che è ancora molto invadente, sebbene sia stato semplificato, e che non è oggetto di questa trattazione.

 Impianti fotovoltaici: le definizioni

• Pannelli fotovoltaici (o più correttamente moduli fotovoltaici): organizzati in stringhe, ossia più moduli collegati in serie che formano una stringa;
• Inverter: convertitore di energia da continua ad alternata che si adatta alle specifiche di rete tramite una protezione di interfaccia interna;
• Quadri elettrici DC ed AC: consentono di proteggere la linea del fotovoltaico da guasti verso terra e da sovraccarichi di corrente, oltre che di spegnere l’impianto per poi riaccenderlo;
• Accumulo elettrico: detto anche “batteria”, serve ad accumulare l’energia elettrica in eccesso o che, altrimenti, andrebbe nella rete elettrica nazionale, per poterla usare in un momento in cui i pannelli fotovoltaici non stanno producendo, quindi in “differita”.

Unità di misura

• kWh: misura la capacità energetica, ossia quanta energia ho prodotto accumulato in un tempo più o meno lungo, ore, giorni, mesi, anni;
• kW: rappresenta una potenza istantanea, che può variare anche di molto in ogni istante (moltiplicata per un tempo, mi dà un’energia, ossia ad esempio, i kWh di cui sopra)
• kWp: un’unità di misura specifica del fotovoltaico, si legge “kilo Watt di picco” e rappresenta una potenza nominale, di regola quella massima producibile dall’impianto fotovoltaico in particolari condizioni, molto difficili a verificarsi. Solitamente nell’arco dell’anno viene raggiunta poche volte.

Dimensionamento dell’impianto fotovoltaico

La prima cosa da fare è conoscere quali parametri influenzano la dimensione dell’impianto fotovoltaico, di cui i più importanti sono:

• consumi dell’abitazione;
• forma e dimensione del tetto;
• esposizione del tetto;
• ombreggiamenti;
• luogo in cui ci si trova;
• spazio all’interno della casa per impianti tecnici.

A seguito di un sopralluogo, anche fotografico ed eventualmente con drone, verrà realizzata una planimetria che metterà in evidenza tutti gli ostacoli: camini, sfiati, lucernari, parapetti in caso di tetti piani, altri impianti, come ad esempio solare termico, parabole, anche la linea vita stessa costituisce un ombreggiamento, ecc.

Non dobbiamo dimenticare gli ostacoli fuori dal tetto: alberi, palazzi adiacenti più alti, campanili, colline a ridosso, pali stradali, ecc.

Si verificherà inoltre il passaggio dei cavi delle stringhe del fotovoltaico. È ovviamente necessario che l’impianto elettrico esistente dell’utente sia a norma di legge, deve quindi essere presente una DI.CO valida. Se si vuole inserire un accumulo, si verificherà anche per questo se lo spazio è sufficiente.

Un professionista abilitato redigerà un progetto, calcolando le sezioni dei cavi AC e DC, gli organi di manovra da inserire nei quadri e come suddividere l’impianto fotovoltaico in stringhe: può esserci una sola stringa o più stringhe (per un impianto monofase residenziale sotto i 6 kWp sono normalmente massimo due stringhe). La scelta sarà fatta utilizzando un configuratore messo a disposizione dalla casa produttrice dell’inverter. Invece, per i calcoli elettrici, ormai si usano software dedicati, che danno sezioni in base alle cadute di tensione ed alla lunghezza ed al tipo di cavo (ma ci sono anche altre variabili, come la temperatura, la posa, ecc. che vanno considerate).

A questo punto è doverosa una considerazione importante: l’impianto fotovoltaico produce indipendentemente da quando a noi serve la sua energia, quindi se siamo fuori a lavoro ed a casa non c’è nessuno, ma è bel tempo, lui produce, quando torniamo la sera per goderci la nostra energia gratuita…lui non produce più.

Vediamo di chiarire la questione con degli esempi.

Produco 3 kW e ne consumo 2, il rimanente viene ceduto istantaneamente in rete e non sarà più disponibile se volessi usarlo in seguito (verrà remunerato, con bassi vantaggi, dal GSE).

Produco 3 kW e consumo 4 kW: 3 li prendo dall’impianto fotovoltaico in autoconsumo ed uno lo prelevo dalla rete elettrica, pagandolo al mio trader.

Possiamo definire cosa è l’autoconsumo: la quota parte di energia che prendo dal mio impianto fotovoltaico rispetto a quella che lo stesso riesce a produrre in un anno, giorno, mese, ecc… Parlerò quindi di autoconsumo giornaliero, annuale, mensile, ecc… ad esempio del 30%, dove su 100kWh prodotti, io ne uso 30 e gli altri 70 vengono ceduti in rete.

In Italia, il 30% è l’autoconsumo medio per un impianto fotovoltaico senza accumulo.

E l’autosufficienza cosa è? È la quota parte di energia che prendo dall’impianto fotovoltaico rispetto a quanto ne uso in totale, ossia a quanta me ne serve.

Nei casi reali, è molto difficile averli alti entrambi.

Se si vogliono aumentare dobbiamo fare in modo di fornire alla rete elettrica, la minor quantità possibile di energia, ossia dobbiamo cercare di farla confluire nei nostri consumi giornalieri. Ciò può essere fatto sostanzialmente in tre modi, anche contemporanei:

1) cambiando gli orari in cui consumiamo energia e conformandoci all’impianto fotovoltaico;

2) aggiungere una o più batterie per fotovoltaico;

3) avere l’impianto fotovoltaico della taglia corretta.

In conclusione, possiamo dire che un impianto fotovoltaico deve essere aderente ai consumi ed alle abitudini dell’utente, il quale deve essere sensibilizzato a variarle in senso più conveniente, ma senza dover stravolgere la propria vita, ma deve anche essere adatto all’edificio ed ai suoi limiti. Fortunatamente, ormai il settore è abbastanza evoluto per soddisfare ogni necessità, ciò che è importante è rivolgersi a personal e qualificato affidandosi a professionisti che potranno effettuare dei calcoli non generici, ma dedicati all’utente specifico.

 

Testo tratto in parte da un articolo di Enrico De Ronzi (ingenio)