Il dimensionamento energetico serve a determinare la taglia (potenza) dell’impianto fotovoltaico, la tipologia dei moduli fotovoltaici e degli inverter da installare, lo schema dell’impianto fotovoltaico e la produzione energetica attesa. Occorre, inoltre, valutare i costi per l’installazione di ulteriori componenti (impianto antintrusione, di protezione contro i fulmini), e l’eventuale sottoscrizione di garanzie accessorie (assicurazione, contratto di manutenzione).
Il dimensionamento elettrico consiste nella progettazione dell’impianto e nella scelta delle protezioni. Il dimensionamento meccanico si riferisce alla struttura di sostegno dei moduli fotovoltaici.
Per eseguire il dimensionamento energetico occorre conoscere anzitutto la radiazione solare che raggiunge il sito d’installazione, le superfici disponibili, il beneficio energetico ricercato (ad esempio la riduzione dei costi della bolletta energetica). Il valore della radiazione incidente sulla superficie orizzontale in una località è disponibile attraverso tabelle o mappe. Fra quelle più in uso ci sono quelle del progetto PVGIS – Photovoltaic Geographical Information System (http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis) dell’Unione Europea che fornisce la radiazione solare e le performance dei sistemi fotovoltaici in Europa e Africa, oltre a molti parti dell’Asia e dell’America.
La superficie utile è quella della copertura dell’edificio (esposizione a Sud e inclinazione indicativa 30°) cui vanno dedotti gli spazi occupati da antenne e comignoli (per evitare ombreggiamenti dannosi all’impianto fotovoltaico).
Il calcolo dell’energia prodotta è legata alla radiazione solare incidente sui moduli, alla temperatura ambiente (l’efficienza della cella fotovoltaica diminuisce all’aumentare della temperatura), alle caratteristiche dei moduli fotovoltaici, alle perdite (di disaccoppiamento o mismatch), alle caratteristiche del BOS.
Per un dato periodo Δt, l’energia elettrica prodotta da un impianto fotovoltaico Ep (in kWh) può essere calcolata in prima istanza con la seguente relazione:
Ep (Δt) = Pn ∙ heq
dove:
- Pn è la potenza nominale del generatore fotovoltaico, in kWp;
- heq sono le ore equivalenti di produzione dell’impianto alla potenza di picco del generatore, in ore.
Ad esempio, un impianto fotovoltaico installato a Torino della potenza di 1 kWp (perdite di sistema stimate nel 14%), ha una produzione elettrica media annua di 1.250 kWh (Fonte: PVGIS).
Per quanto riguarda il dimensionamento elettrico, la tensione della sezione in corrente continua di un generatore fotovoltaico è scelta in funzione al tipo di modulo utilizzato, dell’inverter e della temperatura ambiente. Il valore della tensione varia in modo inverso alla temperatura e diretto con l’irraggiamento solare incidente sui moduli fotovoltaici: la tensione è massima nei mesi invernali ed è minima nei mesi estivi. Collegando più moduli in serie, la tensione di uscita della stringa è pari alla somma delle tensioni dei singoli moduli fotovoltaici; collegando più stringhe in parallelo, otterremo una corrente finale pari alla somma delle correnti delle singole stringhe.
Occorre scegliere, infine, i dispositivi di protezione necessari al funzionamento in parallelo con la rete elettrica dell’impianto fotovoltaico e, nel caso di installazione di uno storage, le caratteristiche del sistema di accumulo.
Il dimensionamento meccanico serve a valutare se la struttura di sostegno è in grado di sorreggere e ancorare il generatore fotovoltaico, nonché assicurare la corretta esposizione. A tal fine, le strutture di sostegno sono progettate, realizzate e collaudate in base alle “Norme Tecniche per le Costruzioni” (Decreto 17 gennaio 2018).
Le attività di progettazione e collaudo sono eseguite da un tecnico abilitato nel settore delle costruzioni civili (anche nel caso di installazioni su strutture preesistenti).
L’articolo è stato scritto da Antonello Greco.
