IMPIANTO FOTOVOLTAICO PLUG & PLAY

Il meglio di Amazon, a portata di click

MANUALI TECNICI

IMPIANTO FOTOVOLTAICO PLUG & PLAY

Un impianto fotovoltaico Plug & Play è un sistema di generazione di energia solare che può essere facilmente installato, avviato e gestito senza la necessità di competenze tecniche avanzate o di interventi strutturali complessi. La caratteristica principale è la sua modularità e semplicità di collegamento, che permette di “collegare e usare” immediatamente, come un dispositivo elettronico plug & play.

Caratteristiche principali

• Facilità di installazione: Non richiede interventi murari o strutture di supporto complesse, spesso basta collegarlo alla rete elettrica domestica o aziendale tramite prese dedicate.
• Design compatto e modulare: Componenti preassemblati e pronti all’uso, facilmente trasportabili e installabili anche da utenti non specializzati.
• Autoalimentazione e autonomia: può essere dotato di sistemi di accumulo (batterie) integrati, garantendo autonomia anche in assenza di sole.
• Compatibilità e portabilità: perfetto anche per soluzioni temporanee o mobili, come camper, barche, o installazioni in aree remote.

Componenti principali di un impianto fotovoltaico Plug & Play

1. Pannelli fotovoltaici
   • Tipologia: solitamente pannelli monocristallini o policristallini di dimensioni compatte, con connettori standard (come MC4).
   • Caratteristiche: alta efficienza energetica, robustezza e resistenza alle intemperie.
   • Configurazione: possono essere singoli o in kit multipli, collegati tra loro tramite cavi preassemblati.
2. Inverter portatile o micro-inverter
   • Funzione: trasforma la corrente continua (DC) generata dai pannelli in corrente alternata (AC) compatibile con la rete domestica o di utilizzo.
   • Design: facilmente collegabile tramite prese standard, spesso dotato di display per monitorare le performance.
3. Sistema di connessione (prese e cavi)
   • Prese di alimentazione: prese schuko o specifiche per il collegamento diretto all’impianto domestico.
   • Cavi preassemblati: con connettori rapidi per facilitare l’installazione senza strumenti.
4. Sistema di accumulo (opzionale)
   • Batterie integrate o esterne: per immagazzinare energia prodotta e utilizzarla anche quando il sole non splende.
   • Tecnologia: litio, piombo-acido, o altre tecnologie avanzate.
5. Sistema di monitoraggio
   • Display o app dedicata: permette di verificare in tempo reale la produzione, il consumo e lo stato di salute dell’impianto.
6. Sistema di protezione
   • Dispositivi di protezione contro sovratensioni, cortocircuiti o sbalzi di tensione.
   • Dispositivi di messa a terra per garantire la sicurezza.

Funzionamento dettagliato

1. Esposizione solare e generazione di energia
   I pannelli fotovoltaici, orientati correttamente, catturano la radiazione solare e la convertono in corrente continua. La loro efficienza dipende dall’orientamento, dall’angolazione e dalle condizioni climatiche.
2. Conversione e compatibilità con la rete
   L’inverter o i micro-inverter convertono questa corrente continua in corrente alternata, compatibile con le apparecchiature domestiche o con la rete di distribuzione.
3. Utilizzo diretto o immissione in rete
   • Se l’impianto è collegato alla rete domestica, l’energia prodotta può essere utilizzata immediatamente per alimentare gli apparecchi.
   • Eventuale surplus può essere immesso in rete, a seconda delle normative locali (net metering o accordi di scambio energetico).
4. Accumulo e gestione dell’energia
   I sistemi con batterie permettono di accumulare energia durante le ore di punta e di utilizzarla quando il sole non è presente, migliorando l’autonomia e l’efficienza complessiva.

Vantaggi e limiti

Vantaggi

• Installazione immediata: basta collegare i componenti, senza lavori di muratura o permessi complessi.
• Costo contenuto: rispetto a impianti tradizionali, spesso più economici e senza necessità di autorizzazioni lunghe.
• Portabilità: può essere facilmente spostato o adattato a nuove esigenze.
• Facilità di monitoraggio: sistemi integrati per controllare produzione e consumo.

Limiti

• Potenza limitata: tipicamente tra 300 W e 800 Watt, non adatto per grandi fabbriche o grossi consumi.
• Efficienza ridotta rispetto a impianti fissi: meno ottimizzato rispetto a sistemi personalizzati.
• Impossibilità di personalizzare l’installazione: meno flessibilità rispetto a impianti su misura.

Applicazioni tipiche

• Uso domestico: integrazione dell’impianto esistente o come soluzione per case mobili, campeggi, o piccole abitazioni.
• Soluzioni temporanee: eventi, fiere, installazioni temporanee in aree remote.
• Impianti di emergenza: sistemi di alimentazione di backup rapido e facile da installare.

Normative e considerazioni

• Regolamentazioni locali: anche se plug & play, potrebbe essere necessario rispettare norme di connessione alla rete, autorizzazioni o certificazioni di sicurezza.
• Sicurezza: l’installazione deve rispettare le norme di isolamento, messa a terra e protezione contro sovratensioni.
• Incentivi: in alcuni paesi esistono incentivi o detrazioni fiscali per l’installazione di sistemi rinnovabili, anche di moduli Plug & Play.

ANALISI APPROFONDITA DELL’IMPIANTO FOTOVOLTAICO PLUG & PLAY

(LE INFORMAZIONI SONO STATE ESTRAPOLATE DAL MIO MANUALE: PROGETTARE PICCOLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI)

PROGETTARE PICCOLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI 

IN FORMATO KINDLE (EBOOK)

Alcune pagine dell’introduzione, della seconda, e della terza parte del manuale. Link:  https://online.fliphtml5.com/kthlr/nzjt/#p=1

L‘impianto fotovoltaico Plug & Play, che significa collega e utilizza, è un sistema progettato per essere facilmente installato su balconi, terrazzi, giardini e spazi simili. Viene fornito preassemblato e pronto per l’installazione, rendendo il processo semplice e veloce. Tuttavia, non può essere considerato un impianto in isola, poiché richiede il collegamento alla rete elettrica principale. Per gli impianti con una potenza inferiore a 800 W, è obbligatorio stipulare un accordo con il DSO (Distribution System Operators, ovvero gli Operatori di Sistema di Distribuzione, che gestiscono le reti per la distribuzione dell’energia e ospitano impianti di generazione distribuita). In particolare, si deve sottoscrivere il “Regolamento di esercizio in parallelo con rete BT (Bassa Tensione) del DSO per impianti di produzione ≤ 0,8 kW“, come specificato nell’allegato Gbis .

Inoltre, l’installazione deve essere effettuata esclusivamente da un professionista qualificato per garantire sicurezza e conformità normativa.

COMPONENTI DELL’IMPIANTO PLUG & PLAY (350 Watt)

 Le componenti dell’impianto sono:

• Pannello fotovoltaico;

• microinverter;

• telaio di supporto e staffe di fissaggio e ancoraggio, per facilitarne l’installazione su balconi, terrazzi, giardini, pareti esterne della casa o recinzioni.

• cavo per microinverter con spina schuko.

MICROINVERTER

Il microinverter è un apparato compatto e connesso ai singoli pannelli, o integrato nel pannello stesso.

il microinverter trasforma la corrente continua proveniente dal pannello solare in corrente alternata, ottimizzando il punto di massima potenza (MPPT – Maximum Power Point Tracking) del pannello. Questo processo consente di ottenere il massimo rendimento energetico, trasferendo l’energia prodotta direttamente alla rete elettrica senza dipendere dagli altri moduli del sistema fotovoltaico. Un vantaggio significativo consiste nel rendere ogni pannello indipendente, semplificando così le operazioni di ampliamento dell’impianto fotovoltaico. Infatti, è possibile aggiungere nuovi pannelli in qualsiasi momento senza bisogno di interventi complessi. Inoltre, in caso di guasti, diventa più facile identificare il pannello malfunzionante o quello con prestazioni ridotte, senza influire sul funzionamento del resto del sistema.

• Filtro EMI: il filtro EMI (sia in ingresso che in uscita) è comunemente impiegato negli apparecchi elettronici per attenuare il rumore elettronico ad alta frequenza, prevenendo così interferenze con altri dispositivi.
• MPPT DC/DC: consente di ottimizzare l’estrazione della massima potenza dal pannello fotovoltaico, grazie alla conversione DC/DC che ne massimizza l’efficienza.
• TRASFORMATORE HF: si tratta di un trasformatore monofase ad alta frequenza, progettato per alimentare impianti di conversione energetica. Di solito, è abbinato a uno stadio inverter di alimentazione, come un raddrizzatore, e/o a un convertitore di uscita.
• CONDENSATORE BULK: i condensatori Bulk fungono da condensatori di ingresso per il convertitore DC/DC. La tensione ai loro capi viene costantemente monitorata per evitare che superi valori critici, prevenendo così possibili danni ai componenti dell’inverter.
• INVERTER DC/AC: converte la corrente continua in corrente alternata.
• FILTRO USCITA EMI: vale quanto detto in precedenza.

FUNZIONAMENTO DELL’IMPIANTO  PLUG & PLAY

Il sistema di produzione “Plug & Play”, con una potenza nominale massima di 350 W, è costituito solitamente da un pannello fotovoltaico, un microinverter, un cavo elettrico con presa Schuko e una struttura metallica per il fissaggio del pannello. L’impianto viene collegato direttamente a una presa dedicata, facilmente riconoscibile all’interno del sistema elettrico. Questa presa sarà realizzata da un installatore qualificato, utilizzando un circuito specifico che parte dal quadro di distribuzione, dove è presente un interruttore magnetotermico appositamente predisposto.

DIMENSIONAMENTO

 Sebbene esistano kit già pronti in commercio che includono tutto il necessario per l’installazione, vi spiegherò quali materiali è necessario acquistare per realizzare un impianto plug & play fai da te.

MAPLES KIT PANNELLO SOLARE DA BALCONE FOTOVOLTAICO plug&play PANNELLO 415w CORNICE NERA – INVERTER 300W (da Amazon)

PANNELLO FOTOVOLTAICO

Considerando che non si può superare la potenza di 350 Watt, ho deciso di optare per un pannello da 350 Wp, ma potrei anche scegliere un modello da 400 Wp: sembra una contraddizione, vero? Tuttavia, la normativa stabilisce che, per un impianto fotovoltaico plug & play, la potenza nominale è determinata dal valore più basso tra la potenza nominale dell’inverter e la somma delle potenze STC (Standard Test Condition) dei moduli fotovoltaici.

Di conseguenza, se volessi installare un pannello fotovoltaico da 380 Wp, per essere in regola con le normative, dovrei utilizzare un microinverter con una potenza nominale di 350 Watt, che è il valore più basso tra il pannello e l’inverter. È chiaro che la potenza in uscita verso la rete sarà di 350 Watt, poiché il microinverter agirà come un limitatore.

In teoria, è importante considerare le specifiche tecniche del microinverter. Nell’esempio fornito, questo dispositivo è in grado di gestire una potenza in ingresso massima di 380 Watt, rendendolo compatibile con un pannello da 380 Watt.

 

PRODUZIONE

 Trovata la posizione più favorevole, che deve essere esposta a SUD, SUD-EST, o SUD-OVEST, mai a NORD: quanta energia produce il nostro impianto fotovoltaico.

La producibilità lorda prodotta dal campo fotovoltaico nelle condizioni STC (Standard Test Condition, ovvero con un irraggiamento di 1000 W/m², temperatura di 25°C, massa d’aria di 1,5G) potrebbe essere calcolata in questo modo:

E = PFV * kWh/m² (kWh)

Dove: E= producibilità lorda prodotta in kWh; PFV= potenza del fotovoltaico in kW (vedi nota); kWh/m²= radiazione solare globale annua su una superficie inclinata.

Nota: Per quanto riguarda i microinverter, la produzione energetica deve considerare la potenza in uscita del microinverter stesso. La potenza nominale è determinata dal valore più basso tra la potenza nominale dell’inverter e la somma delle potenze STC (Standard Test Condition) dei moduli fotovoltaici, come indicato dalla norma CEI 64-8. In alcuni casi, questa potenza è espressa in VA; Volt-Ampere. Dal punto di vista tecnico, per convertire i VA in Watt, è necessario moltiplicare i VA per il fattore di potenza (cos φ): P= V * I * cosφ (Watt=Potenza reale); Q=V * I (VA= Potenza apparente). Il cosφ lo trovate nella scheda tecnica dell’apparato. Di conseguenza, per trovare la potenza reale bisogna moltiplicare i VA per il cos φ, per cui 210 VA corrispondono a 168 Watt (210*0,8 = 168); e 168 Watt corrispondono a 210 VA (168/0,8=210).

Nel nostro esempio la scheda tecnica indica come valore di potenza in uscita 350 Watt e, in questo caso, la producibilità lorda prodotta in kWh corrisponde al calcolo visto in precedenza.

Il calcolo della producibilità la troviamo anche sostituendo la radiazione solare con le ore equivalenti:

Eg=PFV * Ore sole equivalenti= 350 * 3,85= 1347 Wh/giorno = 491,655 kWh/anno (1347 * 365= 491.655 Wh = 491,655 kWh/anno)

Dove: 350 = Watt è la potenza del pannello fotovoltaico; 3,85 = sono le Ore Sole stimate al nord d’Italia (4,53 al Centro, e 4,75 al Sud).

In una giornata soleggiata, è possibile produrre circa 1,347 kWh di energia. Tuttavia, senza batterie di accumulo, l’energia non utilizzata immediatamente viene reimmessa nella rete senza alcun tipo di compenso. Esistono impianti provvisti di sistemi di accumulo, che possono essere installati anche su sistemi già esistenti. Questi dispositivi si collocano tra i pannelli fotovoltaici e il microinverter.

Un impianto fotovoltaico plug & play dotato di sistema di accumulo si differenzia dai tradizionali impianti fotovoltaici per la capacità di conservare l’energia in eccesso generata durante le ore di sole. Questo consente di sfruttare l’energia immagazzinata durante periodi di scarsa luminosità o nelle ore serali. A differenza degli impianti fotovoltaici standard, che producono energia esclusivamente durante il giorno senza possibilità di accumularla, un sistema con accumulo favorisce una maggiore autosufficienza energetica e riduce la necessità di ricorrere a fonti esterne.

Se volessimo conoscere la capacità energetica dell’accumulo si potrebbe calcolarla in questo modo:

Capacità della batteria (kWh)= Energia immessa (kWh) / 365

Nel nostro esempio se l’energia immessa annua fosse di 500 kWh la capacità della batteria sarebbe di 1,8 kWh circa (500/365=1,8).

L’impianto fotovoltaico Plug & Play rappresenta una soluzione versatile, accessibile e facile da gestire per chi desidera iniziare a produrre energia solare senza complicazioni tecniche. La sua semplicità di installazione e il design modulare lo rendono ideale per utenti domestici, piccole imprese, o situazioni temporanee, permettendo di sfruttare appieno il potenziale dell’energia solare in modo immediato e sicuro.