Conoscere un impianto fotovoltaico: tutto sulla sicurezza progettuale e realizzative, celle fotovoltaiche, i moduli fotovoltaici

Un impianto fotovoltaico deve garantire sicurezza, affidabilità, ed efficienza.

La sicurezza risiede nella giusta scelta delle strutture di sostegno, dalla tipologia degli ancoraggi, dalla professionalità durante le operazioni di installazione e da un impianto elettrico realizzato a regola d’arte. Le strutture di sostegno devono garantire, ovviamente, il sostegno del proprio peso, il sostegno dei moduli fotovoltaici (e bulloneria), e resistere alle sollecitazioni rappresentate dal carico accidentale della neve e del vento (il D.M. 16 gennaio 1996 stabilisce le norme per la verifica in sicurezza).

Le strutture di sostegno sono realizzate con profili metallici in acciaio zincato a caldo o sagomati in alluminio (molto utilizzati negli impianti di piccola taglia). La zincatura è determinante per una buona conservazione nel tempo, tanto da essere riportata nella norma CEI 7-6. Esistono anche strutture in legno, che consentono un minor impatto ambientale in zone paesaggistiche ed un ottima lavorabilità nelle azioni di montaggio; per contro, risultano spesso imponenti rispetto alle strutture metalliche.

L’affidabilità e l’efficienza vengono conseguite con un’ accurata progettazione che determina la giusta radiazione solare nel sito, l’angolo di incidenza, la presenza di ombreggiamenti, la protezione dalle scariche atmosferiche, un’ ottimale realizzazione degli impianti elettrici al fine di minimizzare le dispersioni e i materiali, ecc..; con la scelta di materiali garantiti e un’ alta professionalità nelle operazioni di installazione; con un’ accurata manutenzione dell’ impianto.

Tipologia delle celle fotovoltaiche

La maggioranza delle celle fotovoltaiche è realizzata da semiconduttori di silicio. La ragione del suo largo utilizzo è da ricercare in due fattori:

1. 1. il silicio ha una grande disponibilità di reperimento, rappresenta un quarto dei costituenti della crosta terrestre. E’ il secondo elemento dopo l’ossigeno;
   2. il largo utilizzo del silicio nel campo elettronico che, da una parte ha fatto crescere le tecniche di lavorazione e drogaggio dell’elemento, e dall’altra fornisce materiale di scarto, troppo impuro per i componenti elettronici, ma adatto per le celle fotovoltaiche.

Le celle fotovoltaiche possono distinguersi in:

1. 1. • silicio monocristallino: viene ottenuto da cristalli di silicio di elevata purezza tramite un processo denominato mellting. I cristalli vengono fusi e lasciati raffreddare per far formare un lingotto di monocristallo, che verrà successivamente tagliato in sottilissime fettine dette wafers, dello spessore compreso tra i 250 – 350 µm. Questo processo comporta elevati costi di produzione ed una estrema fragilità dei wafers
      • silicio policristallino: i cristalli risultano distribuiti con forme e orientamenti differenti. Presentano costi di produzione inferiori al silicio monocristallino ed una efficienza di poco inferiore, grazie ai recenti sviluppi delle tecniche di lavorazione
      • silicio amorfo a film sottile

: il materiale viene portato allo stato di gas e successivamente posto su sottilissime superfici di appoggio. Essendo una tecnologia recente, risulta ancora incerta la sua affidabilità elettrica nel tempo, anche se risulta molto competitiva in termini di costo e prestazioni.

I moduli fotovoltaici

Sono costituiti dalle celle fotovoltaiche collegate in serie o in parallelo. Una volta collegate vengono alloggiate tra due lastre, a formare un sandwich. Lo spessore complessivo dei moduli può arrivare ad un massimo di tre centimetri ed un peso di 20 Kg. Dal modulo finto , fuoriescono le polarità positiva e negativa da collegare all’impianto.

L’impianto fotovoltaico

L’impianto fotovoltaico può essere costituito anche da un solo modulo, capace di caricare una batteria da 12 V. Generalmente la classificazione, però, viene fatta in base alla presenza di un impianto collegato (grid connnected) o scollegato (stand alone) dalla rete elettrica, e in base  alla tipologia di collegamento fra i moduli, cioè:

1. 1. • pannello fotovoltaico: rappresentato da moduli collegati a forma quadrangolare, e costituiscono un insieme autonomo, anche all’interno di un campo fotovoltaico, dal punto di vista delle ispezioni e della manutenzioni;
      • stringa fotovoltaica:

rappresentata da moduli collegati in serie;

• campo fotovoltaico:

che rappresenta tutti i moduli, le strutture e le connessioni che comprendono un singolo impianto.