Guida pratica alla installazione dei pannelli solari fotovoltaici

L’installazione dei pannelli solari fotovoltaici è un processo che richiede competenze e certificazioni specifiche. 

Anche se ci sono molte guide disponibili online, per i privati, privi della giusta formazione tecnica e delle certificazioni necessarie, non è consigliabile tentare di installare da soli un impianto fotovoltaico. Inoltre, ci sono norme e regolamentazioni specifiche da rispettare per garantire che l’impianto sia installato in modo sicuro ed efficiente. 

Nonostante ciò, conoscere il funzionamento di un impianto solare fotovoltaico può essere utile per capire meglio l’energia solare e come funziona la sua conversione in energia elettrica. In questo articolo, fornirò dunque una guida pratica per installatori e tecnici per installare correttamente questi dispositivi. 

Vedremo le basi dell’installazione, le considerazioni sul posizionamento, gli strumenti necessari e i passaggi specifici per l’installazione dei pannelli solari di questo tipo. 

Tenendo a mente la normativa, spero di aiutare gli installatori e i tecnici a svolgere il loro lavoro in modo efficace e sicuro e contribuendo a diffondere ulteriormente l’uso di energie rinnovabili.

Continua a leggere.

SOMMARIO

• Cose da sapere prima dell’installazione dei pannelli solari fotovoltaici
• Come funziona PVGIS Online Tool
• Cosa si intende per “perdite di sistema”?
• Le differenze di posizionamento nella installazione degli impianti fotovoltaici
• Rendimento di FV in rete: risultati
• Dimensioni del tetto
• Scelta dell’impianto solare fotovoltaico
• Installazione dei pannelli fotovoltaici: come si fa?
• Fasi dell’installazione
• L’inverter a norma di legge che continua a funzionare
• Conclusioni

Cose da sapere prima dell’installazione dei pannelli solari fotovoltaici

Per definire se un pannello fotovoltaico può essere installato oppure no bisogna fare delle considerazioni di carattere preliminare. Esiste infatti uno strumento prezioso che si chiama PVGIS Online Tool reso disponibile dalla Commissione Europea. 

Si tratta di un tool che fornisce tutti i dati di produzione e di irraggiamento di qualsiasi posto tu voglia installare dei pannelli solari fotovoltaici. In altre parole, ti consente di capire mediamente qual è la produzione che puoi ottenere attraverso l’installazione dei pannelli fotovoltaici. Vediamo nel dettaglio qual è il suo funzionamento.

Come funziona PVGIS Online Tool

Con l’obiettivo di conoscere qual è la produzione di energia dei nostri pannelli fotovoltaici e quanti ce ne servono, al netto della posizione, andremo a impostare diversi parametri. In primo luogo calcoliamo la posizione scegliendola direttamente dalla mappa, per esempio Eboli. Immediatamente il database ci fornisce i dati di irraggiamento più aggiornati. 

Tutti i dimensionamenti fotovoltaici vengono fatti con questo tool, disponibile anche in diverse lingue, compresa l’italiano. Oltre alla posizione, però, è necessario inserire anche la tipologia di tecnologia scelta. In questo caso ci riferiamo alla potenza fotovoltaica di picco, ovvero la potenza di targa dei pannelli fotovoltaici. Quest’ultima viene espressa e calcolata in laboratorio sulla base di test effettuati in condizioni ideali. 

Nel concreto avremo le seguenti impostazioni:

• Tecnologia FV: Silicio Cristallino
• Potenza FV di picco (KWp): 1
• Perdite di sistema (%): 14 (valore di default)
• Posizione di montaggio: sul tetto/integrato all’edificio
• Inclinazione: 35
• Orientamento: 0

Nei prossimi paragrafi ti spiegherò punto per punto i diversi parametri. Continua a leggere se vuoi saperne di più.

Cosa si intende per “perdite di sistema”?

Le perdite di sistema sono le perdite di energia nell’impianto solare che riducono l’energia effettivamente consegnata alla rete elettrica rispetto a quella prodotta dai moduli. 

Ci sono diversi tipi di perdite di energia, per esempio quella persa a causa della resistenza offerta dai cavi elettrici. In più, l’invecchiamento dei moduli solari nel tempo contribuisce a una riduzione della resa media dell’impianto, che si stima di default al 14%. 

Tuttavia, i pannelli di ultima generazione hanno un invecchiamento davvero ritardato. Inoltre, se si utilizzano componenti più efficienti, come un inverter ad alta efficienza, è possibile ridurre le perdite di sistema.

Le differenze di posizionamento nella installazione degli impianti fotovoltaici 

La posizione di montaggio definisce l’effetto riflettente della superficie. 

Se per esempio vuoi montare dei pannelli fotovoltaici su un terreno marrone, questo colore tenderà ad assorbire la luce, contrariamente a quanto accadrebbe su un tetto dove la luce viene riflessa. Ciò dunque ti consente un rendimento leggermente maggiore rispetto all’installazione a terra.

Il tool poi calcola automaticamente l’inclinazione del pannello rispetto al suo profilo. Il dato suggerito è di 35 gradi. A questa angolatura infatti hai la migliore inclinazione possibile per ottenere un rendimento ottimale d’estate. 

Se l’inclinazione aumenta, bisogna trovare un buon compromesso soprattutto per quanto concerne gli impianti off-grid, cioè non connessi in rete. Anziché privilegiare la produzione d’estate, come nel caso dei 35 gradi, e aumentando di soli 5 gradi avrò, sempre nello stesso luogo (in questo caso Eboli), un rendimento più elevato nel periodo invernale.

Infine, l’orientamento è di 0 gradi, ovvero il Sud pieno. 

Devi sapere che se volessimo montare dei pannelli in Guinea Equatoriale o in Sierra Leone, anziché di 35 gradi avremo un’inclinazione di 0 gradi. Ciò naturalmente per la vicinanza con l’equatore, dove i raggi solari sono perfettamente perpendicolari rispetto al piano. 

Alla nostra latitudine, invece, il sistema suggerisce un’inclinazione di 35 gradi, grazie alla quale abbiamo la migliore produzione possibile, tenendo ovviamente conto della rivoluzione e della rotazione terrestre. C’è infatti un cambio a seconda delle stagioni.

Rendimento di FV in rete: risultati 

A questo punto, lasciando 1 kw di picco si clicca su “mostra risultati”. Otteniamo la potenza prodotta da quel kw di picco, ovvero l’energia prodotta da un sistema fotovoltaico nei vari mesi dell’anno.

Come vedi la curva cambia a seconda della rivoluzione terrestre. Nel mese di dicembre ci sarà una produzione di circa 80 kw l’ora in quanto abbiamo: 

1. una giornata più corta rispetto al mese di luglio (157.94 contro 80.66 kWh);
2. condizioni atmosferiche avverse che comportano cali di rendimento.

Che cosa fare dunque?

Con gli impianti connessi in rete cercheremo di sfruttare al meglio questo tipo di produzione. Nel periodo invernale bisognerà però comprare più energia dal distributore.

Se invece abbiamo un sistema di accumulo, quest’ultimo sposterà i consumi verso sera, ottimizzando la produzione e sfruttando nelle ore serali l’energia accumulata durante il giorno. 

A questo punto bisogna però fare un’ulteriore valutazione, anche sulla base dei consumi dell’edificio. Su 1 kW di picco abbiamo dunque una produzione annua di 1420 kWh. Tieni presente che un’abitazione senza pompa di calore consuma intorno ai 3000-3500 kWh. 

Quindi in teoria già 2 kW di picco potrebbero andare bene. Per un taglio commerciale, invece, si richiede 3 kW di picco. Con un sistema di accumulo abbiamo poi la possibilità di spostare parte dell’energia persa da scambiare con la rete da consumare la sera.

Naturalmente queste considerazioni non hanno la pretesa di sostituirsi a una valutazione completa, soprattutto quando si parla di impianti domestici. Se stai seriamente pensando di installare un impianto di pannelli solari fotovoltaici affidati a professionisti ed evita il fai da te.

Proseguiamo ora con le valutazioni preliminari che precedono il montaggio vero e proprio dei pannelli. Quanto dev’essere grande la superficie dove montare i miei pannelli? Rispondo a questa domanda a breve.

Dimensioni del tetto

Generalmente i pannelli si estendono da 1,7 m quadri a 2 metri quadri di occupazione di superficie. 

Tieni presente che per realizzare un impianto da 3 kW hai bisogno di 8-9 pannelli, ovvero 14 metri quadri di superficie. Per un impianto da 6 kW invece necessiti di circa 30 metri quadri. Una falda ben esposta è quasi sempre superiore ai 70-80 metri quadri. 

Bisogna però tenere conto di diversi fattori:

• Orientamento: se la falda è esposta verso est o ovest, devo aumentare il numero di pannelli, poiché non avrò una posizione favorevole per la produzione fotovoltaica;
• Ostacoli: esistono diversi ostacoli che possono creare ombreggiamenti sulla singola cella o su pannello. Possono essere camini, cacciafumi, antenne, tralicci, tutto quello che in qualche modo può rappresentare un ostacolo alla produzione.

A proposito di ostacoli, bisogna sottolineare un elemento fondamentale. I pannelli infatti sono dotati di diodi di blocco che, nel momento in cui una cella viene ombreggiata, inibiscono una stringa. In questo modo non si compromette la funzionalità del pannello. 

Tuttavia, l’ombra può essere anche il fumo di un camino e ostacolare in maniera trasversale più pannelli compromettendo comunque la funzionalità della stringa. 

Una soluzione possibile consiste nell’utilizzo degli ottimizzatori, che però costano un patrimonio e comunque non garantiscono la produzione di energia in presenza di ostacoli.

Arrivati a questo punto non ci resta che procedere con l’installazione dell’impianto fotovoltaico a partire proprio dalla scelta del dispositivo più adatto.

Scelta dell’impianto solare fotovoltaico 

Una volta fatte le dovute premesse è necessario passare alla scelta dei pannelli fotovoltaici. Come sai esistono diverse tecnologie:

1. Policristallino;
2. Monocristallino.

Esisterebbe anche il silicio amorfo, ormai andato in disuso, in cui i cristalli hanno una distribuzione casuale e degradano molto velocemente. Perciò questa tecnologia è praticamente scomparsa dal mercato.

Al di là di questa differenziazione, di cui abbiamo già parlato in uno dei nostri primi articoli di approfondimento, esistono altre tipologie di pannello. Si differenziano in base al formato, ovvero:

• classico di grande potenza, dai 350 watt ai 460 watt, ideali per gli impianti connessi in rete con tecnologia monocristallina;
• pannelli piccoli a 36 celle, per applicazioni a 12 volt. Sono policristallini e collegati in serie e ci permettono di incrementare il voltaggio. Collegandone due in serie ottengo 24 volt. Servono principalmente per gli impianti off-grid abbinati ai regolatori solari e per caricare batterie al piombo, al litio o supercondensatori;
• pennelli semiflessibili, molto simili ai 36 celle in quanto a caratteristiche di voltaggio, ma possono essere installate anche su applicazioni mobili. Sono utili quindi per imbarcazioni o camper e possiamo anche incollarli con un mastice speciale direttamente su una superficie.

Assimila queste informazioni che ti ho dato, prima di procedere all’installazione vera e propria di un pannello fotovoltaico.

Installazione dei pannelli fotovoltaici: come si fa? 

Partiamo da una premessa doverosa. Ci sono due grandi categorie di impianti:

1. Connessi in rete
2. Off-grid, sconnessi dalla rete

Ti parlerò esclusivamente degli impianti connessi in rete, per quanto concerne il fotovoltaico.

Il loro funzionamento è molto semplice e puoi vederlo chiaramente dallo schema riportato in alto:

• Nel cuore del sistema c’è l’inverter che ha il compito di mantenere il collegamento dei pannelli solari fotovoltaici generalmente collegati in serie. 
• L’inverter consente di abbassare la tensione e immettere l’energia prodotta nella rete domestica ed elettrica nazionale. Quindi immette o preleva energia dalla batteria, a seconda se i carichi utilizzano o meno l’eccesso di questa produzione.
• Se il sistema fotovoltaico produce 3 kW di energia, ma la casa e la rete ne consumano 2, il sistema prima privilegia i carichi domestici. Se l’edificio consuma tutta l’energia, allora il sistema la preleva tutta.
• La batteria viene caricata, nel momento in cui i carichi si riducono. 
• Se produco sempre 3 kw e la casa ne consuma 1, allora 2 kW vengono trasferiti in batteria. Quando la batteria si è caricata e ci sono ancora consumi domestici intorno al kw, l’eccesso di produzione si cede in rete. 

Una volta terminata l’installazione dei pannelli fotovoltaici collegati in serie, il tecnico li allaccia all’inverter per poi effettuare tutta la quadristica necessaria. Non dimentichiamoci, infatti, che la normativa elettrica non ammette il fai da te! 

I pannelli installati sono sempre soggetti a una certificazione di conformità, oltre al fatto che lavorare con metodo è anche una questione di sicurezza. Qui si scherza con la 220! 

Il mio consiglio dunque è chiedere sempre il parere di un esperto e affidarti a installatori qualificati. Tieni presente poi che per poter immettere energia sulla rete elettrica nazionale comunque è necessario uno schema dell’impianto realizzato da un soggetto abilitato. Quindi va fatta domanda al GSE di connessione in rete dell’impianto fotovoltaico. 

Fasi dell’installazione

Se sei arrivato fino a questo punto è perché sei davvero interessato agli impianti fotovoltaici e ai pannelli solari. Voglio quindi spiegarti in che modo si installano quelli connessi in rete, in pochi passi:

1. Parto dallo staffaggio sul tetto, tenendo in considerazione anche la sua inclinazione. Se il piano è inclinato, gli staffaggi sono in alluminio. Bisogna poi considerare la dimensione della falda, perché senza quella non posso sapere se l’impianto va disposto su una o più file. Analogamente se i pannelli vanno installati su un terrazzo devo utilizzare o i sistemi di staffaggio con profili triangolari bullonati oppure delle zavorre di cemento armato;
2. Effettuo i collegamenti tra i pannelli fotovoltaici. I pannelli monocristallini di grande potenza sono già forniti di 60 cm di cavo già intestato, positivo e negativo da collegare tra loro in serie. Quindi collego il positivo di un pannello al negativo di un altro pannello e così via, realizzando così una stringa di pannelli collegati in serie. I nostri inverter Deye non hanno bisogno del quadro DC (corrente continua) perché ne sono già provvisti. Perciò porto il positivo e il negativo della stringa e lo collego all’inverter;
3. Realizzo i collegamenti lato AC (corrente alternata, 220 V) come prevede la Norma CEI 0-21:2022-03;
4. Collego la batteria a 48 V e l’impianto è pronto per essere installato.

Infine, secondo la normativa di riferimento è necessario effettuare un autotest che consiste nella simulazione di disconnessione dell’inverter della rete. La disconnessione è necessaria per motivi di sicurezza, ma si traduce anche in una mancata produzione di energia elettrica.

La soluzione è uno speciale inverter che si disconnette dalla rete, ma continua a funzionare. Te ne parlo nel prossimo paragrafo.

L’inverter a norma di legge che continua a funzionare

Come anticipato, la norma vieta di immettere energia elettrica da parte degli impianti di produzione, se c’è un distacco dell’energia dall’ente gestore. Ciò naturalmente per motivi di sicurezza. Immagina un operatore che sta lavorando su un cavo. Senza questa misura di protezione rischia di prendere la scossa.

Ecco perché quando viene staccata la rete, la maggior parte degli inverter si spegne, compresi i sistemi di accumulo. Se ci pensi rimani “fregato”: hai fatto installare un impianto fotovoltaico con l’illusione di raggiungere l’autonomia energetica. In queste circostanze, però, resti senza energia e per di più privato di un accumulo di energia praticamente inerte. 

La soluzione però esiste. 

Si tratta di un inverter dotato di dispositivo di protezione interfaccia che, nel momento in cui si stacca l’alimentazione dalla rete, si isola e continua a funzionare pur non immettendo energia in rete. Il dispositivo di protezione funziona come un isolante fisico, perché è separato rispetto all’inverter. Questo dispositivo viene chiamato “protezione di interfaccia” 

In questo modo, l’inverter continua a produrre energia elettrica, alimentando l’abitazione ed eventualmente anche la batteria. 

Conclusioni

In conclusione, l’installazione dei pannelli fotovoltaici richiede una pianificazione attenta e una conoscenza approfondita delle fasi del processo. Dalla scelta dei pannelli fotovoltaici alla progettazione dell’impianto, fino alla fase di installazione. Ogni passo è importante per garantire il corretto funzionamento dell’impianto.

La scelta dell’orientamento e dell’inclinazione dei pannelli solari è una fase preliminare fondamentale, in quanto influisce direttamente sulla produzione di energia elettrica. Inoltre, la selezione del pannello fotovoltaico giusto è cruciale per garantire la massima efficienza e la lunga durata dell’impianto.

Se stai considerando l’installazione di un impianto fotovoltaico, è fondamentale affidarsi a un professionista qualificato che abbia le conoscenze tecniche e le certificazioni necessarie per progettare e montare l’impianto in modo corretto e sicuro.

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