Come progettare un impianto fotovoltaico con il Software dedicato

I vantaggi derivanti dall’utilizzo di un impianto fotovoltaico sono molteplici, dalla riduzione delle emissioni inquinanti al risparmio sui combustibili fossili, dall’affidabilità degli impianti ai bassi costi di esercizio e manutenzione. 

Nel panorama odierno, questa tecnologia si sta affermando sempre più, soprattutto grazie agli incentivi messi a disposizione dalle politiche governative italiane. Un impianto fotovoltaico è, infatti, un sistema che, sfruttando la luce solare, produce energia elettrica rinnovabile, contribuendo al processo di transizione energetica. 

La modularità del sistema consente di adattare la dimensione dell’impianto alle specifiche esigenze energetiche, permettendo di sviluppare soluzioni su misura per ogni contesto. Infatti, per assicurare flessibilità di utilizzo e accesso all’energia da fonte rinnovabile sia in aree urbane, sia in zone più isolate, gli impianti possono essere o connessi alla rete elettrica di distribuzione (grid-connected), o operare in modo autonomo, collegati direttamente a utenze isolate (stand-alone).

Un impianto fotovoltaico è composto da:

• moduli o pannelli fotovoltaici, costituiti da celle in materiale semiconduttore, come il silicio cristallino, che sono la forza trainante dell’intero sistema, convertendo la luce solare in corrente elettrica;
• inverter, che svolgono un ruolo chiave trasformando la corrente continua generata dai moduli in corrente alternata pronta per l’utilizzo;
• quadri elettrici;
• cavi di collegamento.

Vediamo insieme come progettare un impianto fotovoltaico, evidenziando i passaggi chiave del processo progettuale.

Progettazione Impianto Fotovoltaico

Con il software Blumatica Impianti Fotovoltaici è possibile effettuare sia la progettazione di un impianto solare termico sia la progettazione di un impianto fotovoltaico poiché il software si compone di due moduli combinabili per la realizzazione di entrambi i progetti all’interno dello stesso file di lavoro. È inoltre possibile realizzare anche più simulazioni all’interno dello stesso file di lavoro.

Il software è dotato di un CAD integrato, grazie al quale è possibile progettare gli impianti sia partendo direttamente da un file IFCCos'è il formato IFC? E’ lo standard di riferimento del BIM. Acronimo di Industry Foundation Classes, da cui è possibile ricavare automaticamente le superfici su cui installare i pannelli, sia importando un file DWG o un’immagine di sfondo. Definiti i campi solari ed eventuali ostruzioni o ingombri, vengono automaticamente calcolati gli ombreggiamenti.

In funzione del comune di riferimento indicato, e della fonte dei dati climatici (UNI 10349 per i dati mensili, dati del comitato tecnico italiano CTI in funzione dei dati orari, PVGIS oppure inseriti in archivio direttamente dal progettista), nel diagramma solare sarà possibile visualizzare l’irradianza media mensile sul piano orizzontale, sia con che senza ostruzioni. Queste sarà possibile caricarle tramite immagine, singola o panoramica, oppure per polilinea, sia rettangolare sia da dati PVGIS.

Sezione Fabbisogni

Per ogni unità immobiliare a cui ci si sta riferendo durante la progettazione, si dovranno andare a definire i fabbisogni sia per il solare termico che eventualmente per il fotovoltaico. In funzione della tipologia di impianto solare termico che si vuole progettare è possibile specificare i fabbisogni di acqua calda sanitaria (ACS), riscaldamento di ambienti o riscaldamento di piscine coperte o scoperte. In particolare, il software mette a disposizione diversi metodi di calcolo dei fabbisogni (a seconda del grado di precisione che si vuole ottenere nella stima) oppure è possibile importarli direttamente da un file di lavoro di Blumatica Energy.

I fabbisogni di energia elettrica servono per la valutazione della redditività e del bilancio energetico dell’impianto, che ci consente di capire quanta energia prodotta è autoconsumata, quanta è prelevata dalla rete, ecc. In particolare, il software consente sia di attingere a dei consumi per tipologia di utenza (da archivio), sia di specificare i consumi delle singole apparecchiature o direttamente i dati delle bollette per fasce orarie.

Dimensionamento e posizionamento dei moduli fotovoltaici

Tramite una serie di wizard guidati è possibile progettare e dimensionare impianti monofase, trifase in bassa e media tensione, con o senza sistemi di accumulo. Il primo passo è sicuramente il dimensionamento e posizionamento dei moduli fotovoltaici. 

È possibile progettare sia impianti fissi che ad inseguimento su uno o due assi.

Definito il criterio di progettazione con cui effettuare il dimensionamento (numero massimo di pannelli, potenza o energia predefinite), è possibile definire o far calcolare in automatico al software la distanza tra file e moduli in modo da minimizzare il reciproco ombreggiamento.

In particolare, all’interno dello stesso file di lavoro, il software consente di progettare anche più di un impianto, in modo da tener in considerazione reciproco ingombro, ombreggiamento, ecc.

Una volta progettati, i moduli sono automaticamente posizionati sul layout (2D e 3D) e il progettista può modificare in qualsiasi momento la loro posizione.

Progettazione dell’inverter

Lo step successivo riguarda il dimensionamento dei generatori. Il software consente di avere la massima flessibilità nell’accoppiamento tra i moduli e gli inverter.

In particolare, è possibile progettare sia inverter standard che con ottimizzatori: in automatico, il software propone la configurazione ottimale, che ad ogni modo può essere personalizzata secondo le proprie esigenze, visualizzando in real-time le verifiche elettriche da soddisfare.

Progettati gli inverter, il software calcola in automatico le connessioni di ogni stringa dell’impianto. Tuttavia, attraverso una procedura guidata è possibile personalizzare per ogni generatore, inverter, MPPT, stringa e ottimizzatore (se presenti) i moduli da connettere e la loro posizione.

Realizzazione dello schema elettrico

La realizzazione dello schema elettrico parte dalla definizione del tipo di dispositivo di interfaccia (se esterno o interno all’inverter). Quindi si andranno ad attivare o meno il contatore fotovoltaico e il trasformatore, e scegliere la tipologia di schema (unifilare o multifilare, orizzontale o verticale). 

Nella sezione dei quadri è disponibile il wizard dei quadri nel quale si aggiungono, eventualmente, i carichi utente e il quadro fotovoltaico. Qui si definiscono i cavi sia in continua sia in alternata, seguendo le norme CEI UNEL 24024 e 24026.

In funzione del tipo di norma e del tipo di cavo isolante si va a determinare la posa del cavo, sia per la parte in alternata sia per la parte in continua. È inoltre possibile inserire all’interno dell’albero dei quadri ulteriori quadri di campo o intermedi sia per il lato continuo che per il lato alternato, così come attivare le protezioni sia in ingresso che in uscita.In automatico, in uscita dal wizard dei quadri, le verifiche sulla portata e sulla caduta di tensione saranno, su tutte le connessioni, automaticamente soddisfatte. Ciò avviene perché il software effettua un calcolo sulla sezione del cavo che determina quella sezione tale da soddisfare le verifiche sulla portata e sulla caduta di tensione.

Per ogni quadro è possibile modificare le caratteristiche del cavo, ma anche modificare le protezioni, e visualizzare uno schema di dettaglio.

Analisi economica

Nella sezione relativa all’analisi economica è possibile scegliere tra diverse tipologie di regimi contrattuali (scambio sul posto, ritiro dedicato, vendita trader, comunità energetiche, agrovoltaico, ecc.).

Nell’apposita sezione si possono aggiungere i costi per il fotovoltaico, per l’accumulo, i costi una tantum (ad ex. manutenzione straordinaria) e costi periodici (ad ex. di manutenzione periodica programmata).

Nella parte degli incentivi è, invece, possibile definire la tipologia di detrazione di cui è possibile avvalersi (con calcolo automatico dei massimali di spesa) ed eventuali ammortamenti o finanziamenti.

In funzione del soggetto responsabile dell’impianto, il software calcola in automatico il regime fiscale applicabile, quindi IRPEF, IRES, IRAP, IMU, ecc..

Nella parte di redditività viene eseguito il calcolo in funzione del tasso di inflazione e di attualizzazione e delle tariffe di acquisto e cessione dell’energia (prelevati direttamente dall’archivio del software).

Tutti i risultati dell’analisi sono visualizzabili in forma tabellare e grafica ed esportabili nei formati più comuni (XLS, RTF, PDF, ecc.).

Inoltre, è possibile visualizzare i risultati del bilancio energetico sia per mese che per ogni ora di un giorno tipo del mese.

Tra gli ulteriori risultati calcolati dal software, si segnalano anche le emissioni inquinanti evitate (CO2, SO2, NOx, Polveri) e TEP (tonnellate equivalenti di petrolio) risparmiate sia in un anno che a fine vita dell’impianto.

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