Fotovoltaico senza barriere: gli impianti a isola

Gli impianti fotovoltaici a isola sono stati appositamente studiati per soddisfare il fabbisogno energetico necessario a quella particolare categoria di utenze elettriche che può ritrovarsi in una condizione di isolamento perpetuo rispetto ad altre fonti energetiche. Un impianto ad isola elettricamente isolato ed autosufficiente, provvede quindi a rifornire le suddette utenze. Vediamo insieme come funziona questa particolare installazione.

La progettazione di un impianto fotovoltaico a isola (o impianto stand alone)

Caratteristica preponderante di un impianto fotovoltaico a isola, chiamato anche in terminologia internazionale impianto stand alone, è l'assenza di allaccio alla rete di distribuzione elettrica.

Da questo punto parte la progettazione, la quale prevede un attento studio di fattibilità e misurazione delle condizioni di campo sia diurno che notturno. L'impiantistica viene realizzata mediante l'assemblamento di un principale campo fotovoltaico con moduli disposti in favore dell'irraggiamento e atti alla raccolta energetica.

Può essere anche di contenute dimensioni e composta dall'integrazione di stringhe elettriche di campo costituite da due o anche un solo modulo. Se poniamo come esempio uno dei principalli utilizzi delle installazioni fotovoltaiche a isola e cioè l'ampio raggio applicativo concernente il settore della segnaletica visiva e stradale, il pannello fotovoltaico dovrà recepire correttamente l'irraggiamento solare diurno, in modo da alimentare l'accumulatore e perpetuare il rilascio dell'energia accumulata durante le ore notturne, per alimentare allo stesso modo il sistema elettronico di controllo. Necessaria si porrà la stima del rendimento solare giornaliero in modo da essere ritenuto sufficiente a coprire l'utilizzo espressamente richiesto, condizioni che potranno essere rilevate attraverso un'accurata analisi e un compiuto studio delle fonti relative ai dati di irraggiamento locale.

L'isola dunque dovrà essere progettata nei minimi particolari in modo da essere in grado di provvedere direttamente ed autonomamente alla produzione e all'erogazione dell'energia elettrica di massima necessità al soddisfacimento della domanda di fabbisogno erogata dalle utenze collegate anche in condizioni estreme quale può essere ad esempio un campo di applicazione di questo particolare impianto presso rifugi alpini, punti telefonici di emergenza, pompe ad acqua e nell'ambito di siti marini.

Punto importante è l'immagazzinamento dell'energia elettrica notturna, per un'eventuale fruizione della stessa, ad esempio, durante una giornata a cielo coperto, possibile mediante l'installazione di batterie al piombo ricaricabili ad alta efficienza e voltaggio variabile.

                             (Installazione di isola fotovoltaica per pompe ad acqua)

Le specifiche di tensione

Durante la fase di progettazione di un impianto fotovoltaico a isola vengono fissate correttamente determinate ed imprescindibili specifiche di tensione, per le quali l'impiantistica viene indissolubilmente ottimizzata. La potenza tensionale utilizzata nel caso di un'installazione a isola, corrisponde ai 12 Volt o ai 24 Volt, soluzione a bassa incidenza di consumo, alto risparmio energetico ed elusione di perdite di conversione.

Il funzionamento

Un regolatore di carica stabilizza il quantitativo energetico raccolto e ne gestisce l'irradiamento all'interno del sistema mentre una batteria di accumulo, composta dalla connessione di una serie di altrettante ricaricabili, si occupa della conservazione della carica elettrica, allo scopo di un utilizzo differito e diversificato per le singole utenze. L'inverter converte la tensione in uscita, come precedentemente esplicato di potenza compresa fra i 12 ed i 24 Volt, in corrente alternata, secondo una scala di potenza fino ai 230 Volt per impiantistica media e i 400 Volt per potenze oltre i 5 kW.

Se la tensione erogata dai moduli risulta di quantità minore rispetto al limite minimo di ricarica degli accumulatori, il regolatore di carica seziona automaticamente il campo fotovoltaico dalla batteria di accumulatori eludendo, in questo modo, l'insorgenza di eventuali tensioni di carico con conseguente scaricamento degli accumulatori stessi. Provvede invece alla sezione del campo dagli accumulatori nel caso di ricarica completa o esaurimento della batteria e bypass della corrente prodotta, per il così diretto invio all'inverter in caso di domanda energetica da parte delle utenze collegate.

Le particolarità dell'accumulatore

Pezzi singoli monoblocco sono la base costitutiva dell'accumulatore, elemento fondamentale progettato per ricevere ed emettere cariche e scariche cicliche e di netta profondità. Le prestazioni variano a seconda di ciò che si richiede agli impianti. Se l'impianto fotovoltaico ad isola prestabilito è stato pensato e serve funzionalmente per garantire una continuità del servizio anche posta una condizione critica, un accumulatore dovrà essere accuratamente progettato e costruito esclusivamente per la suddetta tipologia di impiego. Non saranno invece assolutamente impiegati accumulatori per uso automobilistico, dato il forte punto di esaurimento e la sopportazione di un basso numero ciclico di carico/scarico neanche posto il caso di installazioni in altezza per illuminazione a lampioni fotovoltaici, dato il rischio di eventuali perdite di elettrolita, sostanza altamente dannosa e corrosiva se posta malauguratamente a contatto con esseri viventi. Sarà invece consona l'applicazione fondamentale di appositi accumulatori all'interno dei quali la sostanza liquida verrà opportunamente sostituita con uno speciale gel.

                          (Installazione di una serie di caratteristici lampioni fotovoltaici)