Impianti fotovoltaici collegati alla rete elettrica

Attualmente, la quasi totalità degli impianti realizzati nei Paesi industrializzati risulta connessa alla rete elettrica di distribuzione, diversamente da quanto avveniva fino a 20 anni or sono, quando invece gli impianti per servizio isolato rappresentavano quasi per intero le applicazioni del settore fotovoltaico.

Poiché la tecnologia fotovoltaica è completamente scalabile, la potenza degli impianti collegati alla rete elettrica varia tipicamente da un minimo di 1 kW (taglia minima per l’ammissione alla tariffa incentivante prevista dal D.M. 19 febbraio 2007) fino ad arrivare agli impianti di grossa taglia che, attualmente, raggiungono potenze di decine di MW.

Si effettua la connessione alla rete BT per potenze fino a 100 kW e alla rete MT per potenze fino a 3÷10 MW. Per potenze maggiori è invece richiesta la connessione alla rete AT.

I grossi impianti sono in generale dedicati alla cessione totale dell’energia alla rete, mentre quelli più piccoli, essendo spesso asserviti ad altre utenze, cedono solo in parte l’energia alla rete e, quando possibile, si avvalgono del meccanismo di scambio sul posto.

In tutti i casi, il grosso vantaggio energetico degli impianti per servizio in rete rispetto a quelli per servizio isolato consiste nell’utilizzo di tutta la produzione fotovoltaica (a meno delle inevitabili perdite nei circuiti) in ogni periodo dell’anno.

Gli impianti per servizio in rete sono, almeno entro certi limiti, svincolati degli eventuali carichi elettrici dell’utente, in quanto la connessione alla rete assicura comunque la continuità del servizio. Inoltre, la presenza delle protezioni di interfaccia sul lato corrente alternata causa il distacco degli inverter in caso di mancanza rete. Quindi, a meno che non siano adottate soluzioni circuitali particolari, questi impianti non sono in grado di intervenire in caso di black-out.

La figura seguente mostra lo schema generale di connessione di un impianto fotovoltaico alla rete elettrica.

Schema generale di connessione di un impianto fotovoltaico alla rete elettrica

La potenza generata dal campo fotovoltaico, costituito da moduli, collegamenti e dispositivi di comando e protezione lato corrente continua, viene successivamente convertita in corrente alternata da uno o più inverter.

A valle della conversione in corrente alternata vi è un primo contatore che permette di valorizzare l’energia prodotta con la tariffa incentivante, secondo quanto previsto dal DM 19 febbraio 2007.

Vi è poi un punto di diramazione che permette l’alimentazione dei carichi e, a valle di questo, il conteggio dell’energia nel punto di consegna. A seconda delle condizioni di produzione fotovoltaica e consumo locale, l’energia può fluire verso la rete o verso i carichi.

Gli impianti fino a 200 kW possono avvalersi del servizio di scambio sul posto, secondo quanto disposto dalla delibera ARG/elt 74/08 e successive integrazioni (TISP). In alternativa, o comunque nel caso di impianti di taglia maggiore, valgono le condizioni per il ritiro da parte del gestore di rete, secondo la delibera ARG/elt 280/07 e successive integrazioni.

Impianti fotovoltaici fissi su terreno aperto

Gli impianti fotovoltaici a terra o realizzati su terreno sono fisicamente ancorati o appoggiati al suolo. Vi sono impianti a terra sia per servizio isolato che per servizio in rete e per questi ultimi, in generale, se la taglia è elevata (impianti multi-MW), una soluzione di questo tipo diventa quasi sempre una scelta obbligata.

Nel caso invece di piccoli impianti, si ricorre all’installazione su terreno quando si verificano una o più delle condizioni elencate di seguito:

• la costruzione o l’edificio non è in grado di ospitare l’impianto perché:
  • non dispone dello spazio necessario;
  • l’orientamento delle falde o la loro disposizione non consentono una buona produttività dell’impianto;
  • sussistono vincoli urbanistici, paesaggistici o archeologici che impediscono l’installazione sull’edificio;
  • si rilevano problemi strutturali che non consentono l’installazione a costi accettabili;
• il terreno circostante non è utilizzabile in altro modo e/o ha un basso valore;
• si intende utilizzare sistemi di inseguimento solare che, in generale, non sono compatibili con l’installazione su edifici.

In figura è mostrata la vista dall’alto di un impianto di 1 MW realizzato su terreno.

Esempio di impianto realizzato su terreno

Impianti fotovoltaici a inseguimento

Gli impianti fotovoltaici ad inseguimento sono realizzati con lo scopo di incrementare la produzione di energia cercando di mantenere il piano dei moduli fotovoltaici in modo perpendicolare alla radiazione solare diretta, in ogni condizione dell’anno.
Gli inseguitori che meglio rispondono a questa esigenza sono quelli biassiali, visibili nella figura seguente.

Esempio di inseguitori solari biassiali

L’inseguimento su due assi permette di ottenere notevoli incrementi di produzione che, su base annua, sono mediamente del 30%, ma possono arrivare anche a valori più elevati. Tuttavia, possibili problemi legati all’occupazione di spazio, alla ventosità del sito e al costo delle strutture non consentono in tutti i casi il ricorso a questa soluzione.

Una soluzione alternativa, più semplice rispetto alla precedente, è rappresentata dagli inseguitori monoassiali. Questi possono avere l’asse di rotazione in direzione Est-Ovest (variazione del Tilt) o, come accade più frequentemente, in direzione Nord-Sud (inseguimento azimutale).

La figura seguente mostra un esempio di campo fotovoltaico con inseguitori monoassiali azimutali, attraverso i quali è in generale possibile ottenere incrementi di produzione del 20 ÷25% rispetto a un sistema fisso.

Esempio di inseguitori monoassiali

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