Fotovoltaico formato pocket

Una delle prime applicazioni domestiche di energia fotovoltaica era la ricarica delle batterie delle calcolatrici. Oggi la tecnologia si è sviluppata ed estesa a molteplici utilizzi, compresi quelli per i quali non è necessario ricorrere a impianti di grandi dimensioni. In un futuro prossimo biciclette e auto elettriche funzioneranno con il fotovoltaico; nel primo caso, potrebbero bastare due moduli, se ben orientati verso il sole.

Per l’illuminazione di giardini, gazebi, box auto, il funzionamento dell’impianto d’irrigazione o l’alimentazione di tosaerba, cancelli elettrici e citofoni si possono installare piccoli sistemi fotovoltaici, in poco tempo e con notevole risparmio di energia. Basta avere a disposizione un balcone, un terrazzo, un terreno o una piccola porzione di tetto. I sistemi principali si distinguono in due categorie, a seconda che possano o meno connettersi alla rete elettrica.

Esistono 2 tipologie

Stand alone o “a isola”

Termini con cui si definiscono impianti non collegati alla rete elettrica nazionale, come avviene normalmente per i “grid connected” (connessi alla rete). Sono autosufficienti e per tale caratteristica s’installano spesso in luoghi dove è difficile che arrivi l’energia elettrica (edifici isolati, campeggi, camper, imbarcazioni, ma anche case di vacanza che si utilizzano per pochi mesi all’anno) oppure in sostituzione di gruppi elettrogeni a gasolio (e perciò inquinanti).

Sistemi con funzione storage

Hanno lo scopo di immagazzinare l’energia prodotta durante il giorno e sfruttarla di sera, di notte o in qualsiasi altro momento, per esempio nelle ore in cui l’elettricità costa di più. Sono connessi alla rete elettrica, che possono quindi utilizzare come riserva.

La valutazione

Per scegliere il tipo di sistema e dimensionare l’impianto bisogna tenere conto di questi fattori:

1. L’applicazione, cioè i carichi da collegare: luci, tv, radio, elettrodomestici.
2. Zona di installazione: nelle aree non servite dalla rete (isolate, agricole, di montagna), la soluzione sono gli impianti stand alone.
3. Periodo di utilizzo: tutto l’anno, week-end o periodi di vacanza.
4. Tipologia di utenza: in corrente continua o alternata (luci e caricabatterie funzionano con la prima; gli elettrodomestici con la seconda).

I requisiti necessari per mini impianto fotovoltaico

Un mini impianto non presenta grossi problemi per l’installazione e il funzionamento. Ecco gli elementi da considerare.

La superficie necessaria alla posa del modulo fotovoltaico, che dovrà essere preferibilmente esposto a sud, in area libera da ombreggiamenti anche temporanei, con un’inclinazione da definire in base al periodo di utilizzo dell’impianto.
Lo spazio per l’alloggiamento degli altri componenti, che è comunque molto ridotto: i regolatori più piccoli hanno infatti dimensioni di circa 15 x 15 cm per uno spessore di 3 cm, mentre una batteria da 18 Ah (Ampere ora) ha lati di 10-20 cm per circa 5 kg di peso.
Competenza tecnica (per mini impianti del tipo fai da te); in tutti gli altri casi è necessario rivolgersi a un installatore professionista.

Sono Autosufficienti

Si possono avere sistemi a isola efficienti partendo da un unico modulo fotovoltaico di pochi Watt picco (Wp), l’unità di misura della potenza erogata. La scelta di sistemi stand alone è vasta, si parte da kit davvero mini (circa 22 Wp), in grado di alimentare, per esempio, una lampadina da 7 W – 12 Volt per un massimo di 7 ore al giorno, ad altri con maggiori potenzialità.
Per i primi bastano sistemi più semplici, che sfruttano la corrente continua, cioè in bassa tensione (per esempio 12 o 24 Volt) in uscita dai pannelli fotovoltaici.
Ma siccome gli elettrodomestici funzionano a corrente alternata (per esempio 220 Volt), serve un elemento in più: l’inverter. Una differenza non da poco, perché questo apparecchio fa sì che le potenzialità e le prestazioni di questo secondo tipo di impianto siano maggiori.
Seppure si tratti in entrambi i casi di piccoli impianti, la loro tecnologia non è affatto di poco conto. In particolare, sono realizzati in modo da accumulare abbastanza energia per differirne l’utilizzo anche di diverse ore o giorni: non sempre quando splende il sole c’è bisogno di usare un certo elettrodomestico e viceversa.

Che cosa è possibile collegare

A corrente continua

• lampadine
• caricabatterie per cellulari e per notebook
• frigoriferi congelatori televisori per camper e barche

CON 3 COMPONENTI: 1. Regolatori di carica: servono a stabilizzare l’energia raccolta e a gestirla all’interno del sistema. Ciò avviene sia verso il modulo fotovoltaico sia verso gli apparecchi elettrici. 2. Uno o più moduli fotovoltaici: di differenti dimensioni e con un numero variabile di celle elementari in silicio mono o policristallino e con tensione continua in uscita solitamente di 12 o 24V. Come per gli impianti più grandi e connessi alla rete, devono essere posizionati in modo da beneficiare del maggior irraggiamento solare durante la giornata (sud, o al massimo sud-est o sud-ovest). 3. Batterie: conservano la corrente elettrica fornita dai collettori fotovoltaici, accumulata nelle ore di sufficiente irraggiamento solare, in modo da consentirne l’utilizzo da parte degli apparecchi elettrici anche nelle ore di minor illuminazione solare o di buio. Funzionano in genere a 12V, con capacità dai 18 ai 100 Ah (Ampere ora).

A corrente alternata

• televisori
• apparecchi audio-video
• elettrodomestici

O CON 4: 4. Inverter: è il dispositivo che serve a commutare la corrente continua (12 o 24V, in genere), in uscita dal pannello fotovoltaico, in alternata (quella utilizzata dagli elettrodomestici), dunque più alta. In genere, si tratta di 110 o 230 Volt, per impianti fino a qualche kW; 400 Volt per potenze oltre i 5 kW. Tali sistemi (con relativi moduli, batterie, inverter), esistono in varie “taglie” già calcolate in base alle necessità degli utenti.

A corrente continua e alternata

• alimentare apparecchi più potenti (lavatrice, lavastoviglie, aspirapolvere, ecc)
• ricaricare biciclette e piccole auto elettriche

Questo tipo di mini impianto è in grado di garantire un approvvigionamento sicuro di potenza indipendentemente dalle condizioni meteorologiche.

Storage e riserva

Sono sistemi costituiti da elementi del tutto simili a quelli degli impianti stand alone. La differenza sta nel fatto che possono essere collegati alla rete elettrica, che utilizzano appunto come riserva.

In alcun modo, tuttavia, l’impianto fotovoltaico cede o prende energia dalla rete.
Con il termine storage, invece, si intende che l’energia solare prodotta durante il giorno viene immagazzinata nelle batterie dell’impianto per essere sfruttata in un momento differente.
Il collegamento alla rete avviene automaticamente, in tutti i casi in cui le batterie non siano sufficienti ad alimentare i vari carichi.
Esistono anche sotto forma di kit “plug-and-play” (letteralmente: collega e usa).

Kit pronti all’uso: come funzionano

1. Moduli fotovoltaici: come nei sistemi a isola, non sono collegati alla rete, cui non cedono l’energia prodotta. 2. Case: elemento principale di questi sistemi, è una specie di armadio metallico che raggruppa all’interno regolatori di carica, inverter e vano batterie, più schede elettroniche ed elettriche. Dall’esterno sono visibili solo le prese di collegamento alla rete e i vari spinotti per il collegamento agli apparecchi elettrici ed elettronici di casa. 3. Rete elettrica nazionale: ogni volta in cui l’energia accumulata nelle batterie viene consumata prima del previsto, il collegamento alla rete elettrica nazionale avviene automaticamente.

Utilizzi e consumi

Prendiamo per esempio un impianto stand alone. Un kit con potenza di 1 kWp di moduli installati produrrà all’anno 1.200 kWh (energia max disponibile). Al giorno saranno 3,2 kWh (1.200 kWh/365 giorni = 3,2 kWh).

Vediamo ora i consumi: quelli di un piccolo frigorifero sono di un minimo di 480 Wh al giorno; quindi con 3,2 kWh, pari a 3.200 Wh, se ne potrebbero potenzialmente tenere accesi 6.
Il calcolo è solo approssimativo: in realtà l’energia prodotta andrà distribuita durante l’arco dell’anno, a seconda dell’insolazione e della posizione degli impianti.
Se invece si considera un frigo da 230 litri, il consumo sarà di circa 300 Kwh annui (circa 800 Wh al giorno); in questo caso si parlerebbe di 4 frigorifieri accesi per una media di 8/24 h.

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