Cos’è la produzione di energia fotovoltaica?
Una tecnologia di generazione di energia che converte direttamente l'energia solare in energia elettrica utilizzando l'effetto fotovoltaico dei materiali semiconduttori.
L’effetto fotovoltaico – il fenomeno in cui l’esposizione alla luce crea una differenza di potenziale tra diverse regioni di un semiconduttore non uniforme o di una giunzione semiconduttore-metallo – funge da base fisica per la generazione di energia fotovoltaica.
Obiettivo principale del sistema: convertire in modo efficiente, sicuro e stabile l’energia radiante solare in elettricità a corrente alternata (CA) che soddisfi i requisiti della rete e trasmetterla alla rete.
Principali scenari applicativi: ampiamente utilizzato in centrali elettriche distribuite su tetto, centrali elettriche su larga scala montate a terra, fotovoltaico integrato negli edifici (BIPV) e alimentatori fotovoltaici portatili.
I moduli fotovoltaici (pannelli solari) costituiscono il cuore del sistema; le loro prestazioni determinano direttamente l'efficienza e la potenza erogata dell'intero sistema di generazione.
Unità strutturale di base: composta da più celle solari (unità individuali) collegate in serie e parallelo, quindi incapsulate all'interno di vetro, EVA, un foglio posteriore e un telaio in lega di alluminio per formare la più piccola unità di generazione di energia funzionante in modo indipendente.
Principali percorsi tecnici: le principali tecnologie dei pannelli includono silicio monocristallino e silicio policristallino, oltre al rapido sviluppo di tecnologie ad alta efficienza come celle a film sottile, PERC, TOPCon e HJT.
Poiché la potenza di un singolo modulo fotovoltaico è limitata, più moduli vengono generalmente collegati in serie e in parallelo per formare un array fotovoltaico, soddisfacendo i requisiti specifici di tensione e alimentazione del sistema.
Collegamento in serie: collegamento dei terminali positivo e negativo di più moduli end-to-end per aumentare la tensione di uscita, soddisfacendo così i requisiti di tensione di ingresso di apparecchiature come gli inverter.
Connessione in parallelo: collegamento di più stringhe di moduli collegate in serie in parallelo per aumentare la corrente di uscita totale del sistema, aumentando così la potenza in uscita dell'intero campo fotovoltaico.
ILScatola combinatrice fotovoltaicasi trova tra il campo fotovoltaico e l'inverter; raccoglie i cavi DC da più stringhe FV, facilitando la gestione e la manutenzione centralizzata. Funzione principale del combiner box: raccogliere la corrente CC da più stringhe di moduli fotovoltaici e trasmetterla all'inverter.
Sicurezza e monitoraggio
Protezione da sovracorrente: Ogni circuito è dotato di un fusibile; se una specifica stringa di moduli subisce un cortocircuito o un'anomalia, il fusibile si brucia per proteggere il sistema senza influenzare gli altri circuiti.
Protezione da inversione di polarità: previene danni alle apparecchiature causati da collegamenti positivi e negativi invertiti.
Protezione anti-carica inversa: impedisce all'inverter o ad altri rami di reimmettere corrente nei moduli.
Protezione da sovratensione: limita la sovratensione sul lato CC.
Dispositivo di protezione contro le sovratensioni CC (SPD) integrato: devia la corrente del fulmine a terra in caso di fulmini indotti o sovratensioni.
Protegge le apparecchiature a valle, come gli inverter, dai danni causati dai fulmini.
Monitoraggio in tempo reale di corrente, tensione e temperatura per ciascun circuito.
Allarmi di guasto: attiva automaticamente un allarme se è presente una corrente anomala in un circuito o se si brucia un fusibile.
Interfacce di comunicazione (RS485/Ethernet): consente il monitoraggio remoto, consentendo al personale O&M di individuare rapidamente le stringhe difettose.
L'armadio di distribuzione DC funge da "hub" del lato DC, utilizzato per aggregare e distribuire ulteriormente l'energia elettrica fornendo allo stesso tempo un ingresso stabile e sicuro per gli inverter.
Riceve l'alimentazione CC dalle scatole di combinazione e la distribuisce alle unità inverter corrispondenti in base al progetto del sistema e alla configurazione dell'inverter.
Dotato di vari dispositivi di protezione, come interruttori automatici CC e dispositivi di protezione da sovratensione (SPD), per prevenire danni al sistema dovuti a sovraccarichi, cortocircuiti e fulmini.
Armadio per la connessione alla rete fotovoltaica
Noto anche come aArmadio di distribuzione con collegamento alla rete fotovoltaicao armadio anti-isola, si tratta di apparecchiature specializzate per la distribuzione dell'energia in un sistema fotovoltaico che collega l'uscita dell'inverter alla rete pubblica.
Funge da “interruttore generale di interfaccia” tra l'impianto fotovoltaico e la rete; tutta l'energia elettrica generata dall'impianto fotovoltaico deve attraversarlo per essere immessa in rete. Funzioni principali
1. Funzione di aggregazione
Raccoglie le uscite CA da più inverter nell'armadio di connessione alla rete
Esempio: 10 inverter da 100 kW → Aggregazione in armadio di connessione alla rete → Uscita singola da 1 MW
2. Protezione della connessione alla rete (critica)
Protezione da sovratensione: si disconnette quando la tensione di rete è troppo alta
Protezione da sottotensione: si disconnette quando la tensione di rete è troppo bassa
Protezione da sovrafrequenza: si disconnette quando la frequenza di rete è troppo alta
Protezione da sottofrequenza: si disconnette quando la frequenza di rete è troppo bassa
Protezione anti-islanding: rileva automaticamente le interruzioni della rete e si disconnette per impedire all'impianto fotovoltaico di energizzare la linea diseccitata (requisito di rete obbligatorio)
3. Funzione di misurazione
Installazione contatori di energia bidirezionali
Avanti: potenza fotovoltaica immessa in rete (elettricità venduta)
Rovescio: Potenza prelevata dalla rete (elettricità acquistata)
Utilizzato per il saldo della fatturazione dell'energia elettrica
4. Controllo della commutazione
L'interruttore principale (ACB/MCCB) funge da interruttore principale di connessione alla rete
Disconnessione manuale/automatica per manutenzione o gestione guasti
Fornisce l'isolamento elettrico tra il sistema fotovoltaico e la rete
5. Protezione contro i fulmini
Dispositivo di protezione contro le sovratensioni CA (SPD) integrato
Protegge gli inverter e le apparecchiature di rete da sovratensioni e fulmini
6. Monitoraggio e comunicazione (funzionalità intelligenti)
Monitoraggio in tempo reale di tensione, corrente, potenza ed energia
Supporta la comunicazione RS485/Ethernet
Abilita il monitoraggio remoto e gli allarmi di guasto
