Si parla spesso di impianti fotovoltaici. Il motivo è che si tratta di impianti di produzione relativamente semplici da progettare e installare. Data una sufficiente superficie priva di ombreggiamenti, l’installazione di un impianto fotovoltaico è vincolato dalla presenza di strutture in grado di accoglierli ed eventuali vincoli autorizzativi. Dal punto di vista elettrico, l’installazione è semplificata grazie alla standardizzazione dei componenti e alla scalabilità, nonché l’assenza di strutture in movimento (ad esclusione dei sistemi fotovoltaici con inseguitore solare). Non a caso, gli impianti fotovoltaici rappresentano la prima e più diffusa tipologia di impianti di produzione di energia elettrica diffusa.
Nell’ambito della produzione diffusa di energia elettrica da fonti rinnovabili (impianti di piccola generazione) da parte dei piccoli produttori, troviamo anche:
• gli impianti eolici che sfruttano l’energia cinetica del vento;
• gli impianti idroelettrici che sfruttano l’energia potenziale dell’acqua;
• gli impianti a biomassa rinnovabile che utilizzano prodotti di scarto per la produzione di elettricità.
Rientrano in questo segmento anche gli impianti di cogenerazione, mentre altre fonti rinnovabili (come ad esempio la geotermia e l’energia mareomotrice) trovano applicazioni in impianti di produzione di taglia maggiore, definiti centrali di produzione o parchi di produzione (come ad esempio le wind-factory formate da aerogeneratori offshore).
Secondo quanto definito dal Regolamento UE 2016/631 (regolamento RfG – Requirements for Generators) che istituisce un codice di rete riguardante i requisiti per la connessione dei generatori di energia elettrica al sistema interconnesso, i gruppi di generazione si suddividono in quattro categorie:
a) Punto di connessione al di sotto di 110 kV e potenza massima di almeno 0,8 kW (tipo A);
b) Punto di connessione al di sotto di 110 kV e potenza massima pari o superiore a una soglia proposta da ciascun TSO pertinente conformemente alla procedura di cui al paragrafo 3 (tipo B). Tale soglia non è superiore ai limiti fissati per i gruppi di generazione di tipo B riportati nella successiva Tabella 1;
c) Punto di connessione al di sotto di 110 kV e potenza massima pari o superiore a una soglia specificata da ciascun TSO pertinente conformemente alla procedura di cui al paragrafo 3 (tipo C). Tale soglia non è superiore ai limiti fissati per i gruppi di generazione di tipo C riportati nella successiva Tabella 3; oppure
d) Punto di connessione a 110 kV o superiore (tipo D). Un gruppo di generazione è di tipo D anche nel caso in cui il suo punto di connessione sia al di sotto di 110 kV e la sua potenza massima sia pari o superiore a una soglia specificata conformemente al paragrafo 3. Tale soglia non è superiore al limite fissato per i gruppi di generazione di tipo D, riportato nella successiva Tabella 3.
Tabella 1. Limiti per le soglie relative ai gruppi di generazione di tipo B, C e D
Appartengono alla categoria degli impianti fino a 800 W gli impianti Plug&Play, impianti di produzione con potenza fino a 350 W connessi alla rete elettrica mediante presa a spina.
Usualmente si parla di:
– Generazione distribuita (GD): come insieme degli impianti di generazione connessi al sistema di distribuzione;
– Piccola generazione (PG) come insieme degli impianti per la produzione di energia elettrica, anche in assetto cogenerativo, con capacità di generazione non superiore a 1 MW (non è strettamente un sottoinsieme della GD poiché esistono impianti di potenza non superiore a 1 MW connessi alla rete di trasmissione nazionale);
– Microgenerazione (MG) come insieme degli impianti per la produzione di energia elettrica, anche in assetto cogenerativo, con capacità di generazione inferiore a 50 kWe (non è strettamente un sottoinsieme della GD ma è un sottoinsieme della PG).
Secondo quanto indicato nella Guida CEI 64-53 (Allegato O), in ambito residenziale la generazione di energia elettrica da fonte eolica è realizzata con aerogeneratori (turbine eoliche) con potenza che varia da pochi kW ad alcune decine di kW di potenza (microeolici o minieolici), installati su sostegni di altezza compresa fra i 20 e i 30 metri.
Gli aerogeneratori con potenza fino a 1 MW possono avere altezza compresa fra 20 e 50 m, mentre per potenza maggiore l’altezza della turbina eolica può superare i 50 m e raggiungere anche i 260 m (aerogeneratore da 16 MW).
In ambito residenziale e condominiale difficilmente si utilizzano turbine eoliche con area spazzata maggiore di 200 mq.
In base alla direzione di rotazione dell’asse, si trovano aerogeneratori ad asse orizzontale e ad asse verticale. In numero di pale varia da un minimo di uno a tre. Il calcolo della potenza disponibile di un impianto eolico è funzione dell’area spazzata dal rotore e della velocità del vento. La produzione di energia elettrica avviene con una velocità del vento costante. Secondo le caratteristiche dell’aerogeneratore perciò, sopra un valore minimo e sopra a un valore massimo di velocità del vento non si ha produzione di energia meccanica (anche per motivi di sicurezza). Gli impianti eolici grid-connected sono dotati di inverter che garantiscono una maggiore efficienza media (inseguimento del punto di massima potenza).
Per quanto riguarda l’energia idraulica, secondo la portata d’acqua e del salto (dislivello) disponibile, gli impianti idroelettrici possono essere ad acqua fluente (fra i quali rientrano le coclee idrauliche che sfruttano salti d’acqua bassi e portate ridotte tipiche dei canali irrigui), a bacino oppure a serbatoio.
La principale categoria di impianti che rientrano nella categoria della microgenerazione è quello ad acqua fluente che sfruttano portate costanti di acqua e salti medio – bassi. Le centrali idroelettriche, caratterizzate da potenze superiori a 1 MW, invece, sono caratterizzate dalla presenza di bacini o serbatoi (compresi eventuali accumuli idroelettrici) e sono in grado di sfruttare portate costanti d’acqua con grandi dislivelli. Oltre alle coclee idrauliche, le turbine idroelettriche in grado di trasformare l’energia potenziale in energia meccanica, secondo la portata dell’acqua o del dislivello, sono: la turbina Francis (a flusso centripeto) per dislivelli da 10 a 400 m e portate da 2 a 100 m3/sec (le più utilizzate), la turbina Pelton per dislivelli compresi fra 300 e 1.400 m e portate fino a 50 m3/sec; turbine Kaplan (di tipo assiale) per piccoli dislivelli e portate superiori a 200 m3/sec.
Gli impianti di produzione che utilizzano la biomassa rinnovabile, infine, sono presenti principalmente nelle aziende agricole e nell’industria alimentare e del legno, in grado di sfruttare gli scarti vegetali e organici per produrre elettricità. Appartiene a questa categoria anche la biomassa microbica proveniente dalla decomposizione di sostanze nel terreno. In questi impianti, la biomassa brucia all’interno di una caldaia per produrre vapore e generare elettricità (come nelle centrali termoelettriche tradizionali). Dal punto di vista ambientale, nel caso di combustione di biomassa vegetale, l’anidride carbonica rilasciata in atmosfera coincide con quella assorbita dalla pianta durante la sua crescita.
