Guida completa: Scelta delle strutture a terra per i pannelli fotovoltaici - Tutto quello che c'è da sapere

Come scegliere una struttura per moduli fotovoltaici? Una struttura FV scelta correttamente bilancia costi, prestazioni e durata.

In questa guida tratteremo:

• La scelta della potenza dell'impianto fotovoltaico,
• L'inclinazione ottimale della struttura FV,
• Le diverse configurazioni delle strutture FV,
• La scelta dei fissaggi della struttura al terreno,
• La scelta del materiale della struttura,
• La valutazione della qualità della struttura.

Vedere: opzioni disponibili per strutture fotovoltaiche a terra

Questo articolo non tratta i sistemi di inseguimento (tracker), gli impianti con disposizione est-ovest o i moduli montati in verticale per l'agrivoltaico.

Iniziamo discutendo le Sue esigenze.

Scelta della potenza dell'impianto fotovoltaico

Scegliere la giusta potenza dell'impianto apre notevoli possibilità. Molti commettono l'errore di selezionare la potenza in base a regole arbitrarie, come 1 kWp ogni 1000 kWh di consumo annuo. Non si preoccupi eccessivamente delle possibili perdite dovute al "sovradimensionamento" dell'impianto.

Nella maggior parte dei paesi europei e per tutti i sistemi di fatturazione (tranne lo scambio sul posto), più alta è la potenza FV, meglio è. Per un consumo annuo di 40.000 kWh, un impianto da 30, 40, 50, 60 o anche 70 kWp è ragionevole. Perché?

• Un impianto più grande riduce il costo per kWp.
• I moduli perdono circa il 10% della loro potenza in 25 anni.
• L'ampliamento di un impianto esistente è costoso.
• Per tutti i modelli di fatturazione (tranne lo scambio sul posto), le eccedenze annuali di energia generano vantaggi economici.
• I moduli si sporcano, riducendo l'efficienza. È più conveniente aggiungere moduli che pulirli frequentemente. Di solito è sufficiente una pulizia ogni cinque anni.
• Pochi dicono "ho troppo FV"; molti dicono "avrei dovuto installare più FV".
• Il consumo energetico è in aumento. Realizzare impianti leggermente "sovradimensionati" prepara alla domanda futura.

Scelga una potenza la più alta possibile, tenendo conto di:

• budget
• spazio disponibile
• capacità di connessione

L'ottimizzazione matematicamente precisa esula dall'ambito di questo articolo, ma superare il mito del "FV sovradimensionato" è importante. Lasciare spazi vuoti su una struttura non è conveniente.

Inclinazione dei moduli fotovoltaici negli impianti più piccoli

Per impianti inferiori a 50 kWp è possibile una configurazione a fila singola, evitando l'ombreggiamento di una fila sull'altra. La scelta dell'inclinazione ottimale è quindi semplice.

L'inclinazione ottimale dipende dalla latitudine e dalle condizioni meteorologiche locali. In Europa, gli studi che utilizzano dati satellitari suggeriscono 20°–50°:

Angoli di inclinazione ottimali per i moduli FV in base a due set di dati. A sinistra: PV-GIS, a destra: ECEM. Fonte: Yves-Marie Saint-Drenan, An approach for the estimation of the aggregated photovoltaic power generated in several European countries from meteorological data, ResearchGate.

Esempi di angoli di inclinazione ottimali:

• Danzica – 36°
• Sicilia – 33°
• Edimburgo – 40°

Inclinazione dei moduli FV e distanza tra le file negli impianti più grandi

Gli impianti più grandi (tipicamente >50 kWp) richiedono più file. Le file proiettano ombre e devono essere distanziate in modo adeguato. Una maggiore inclinazione aumenta la distanza, incidendo sull'utilizzo del terreno. L'ottimizzazione bilancia questi fattori.

Per ottimizzare l'uso del terreno e ridurre al minimo le perdite dovute all'ombreggiamento:

• Riduca leggermente l'inclinazione dei moduli. La produzione annuale ne risente solo marginalmente, mentre la distanza tra le file diminuisce.

Fonte: Bogusław Szymański, "Photovoltaic Installations"

Angoli di inclinazione superiori a 25° riducono l'efficienza di utilizzo dello spazio senza significativi aumenti di produzione. Per Francia, Germania e Polonia si raccomandano angoli <25°.

Esempio: un parco FV da 10,4 MW in Estonia mostra basse inclinazioni e un'ampia distanza tra le file:

Calcolo della distanza tra i moduli

I calcoli della distanza mirano a evitare l'ombreggiamento a mezzogiorno del 22 dicembre (solstizio d'inverno):

β – angolo di inclinazione del modulo

α – angolo di incidenza nei giorni con meno sole

• α = 90° − latitudine − 23.45°

d – altezza della colonna di moduli

x – distanza dalla fine di una fila all'inizio della successiva

• x = sin(β) × d / tg(α)

y – distanza tra le file

• y = d × sin(180° − β − α) / sin(α)

Una minore distanza tra le file migliora l'utilizzo del terreno, ma comporta lievi perdite di produzione. Esistono tecnologie per ridurre tali perdite.

Orientamento e tipo di moduli

I moduli FV sono suddivisi in sezioni da diodi di bypass. Un ombreggiamento intenso disattiva la sezione interessata per proteggere le celle. I moduli half-cut riducono le perdite dovute all'ombreggiamento e sono adatti sia al montaggio verticale che orizzontale.

Dimensioni dei pannelli

I moduli più grandi in genere riducono il costo dell'impianto per kWp. Scelga produttori verificati per garantire durata e compatibilità con le caratteristiche dell'inverter.

Materiale della struttura

L'alluminio è comune per le strutture a terra. I suoi vantaggi:

• Leggero, a bassa manutenzione, resistente alla corrosione.
• Durevole e con una lunga vita utile.
• Può essere anodizzato o verniciato per ragioni estetiche.

L'acciaio viene utilizzato per strutture più grandi e soggette a carichi maggiori. I nostri kit standard Solar KIT T1V e N2V sono realizzati in acciaio con rivestimento Magnelis® (zinco-alluminio-magnesio) e con elementi di fissaggio in acciaio inox, con una garanzia sul rivestimento fino a 25 anni a seconda dell'ambiente.

Fissaggio e fondazioni

I metodi includono:

• Pilastri in calcestruzzo
• Pali battuti
• Viti da terreno
• Soluzioni ibride

La scelta dipende dal tipo di terreno, dai carichi ambientali (neve, vento) e dalle dimensioni dell'impianto. I montanti dei nostri kit standard sono cementati: secondo le indicazioni del progettista, i piedi sono interrati a 1.40 m sotto il livello del suolo e cementati nella parte superiore, per una profondità di circa 0.80 m. Le viti da terreno non sono previste per i kit standard. Le strutture realizzate su misura sono nella maggior parte dei casi a pali battuti, ma possono anche essere cementate o poggiate su plinti in calcestruzzo.

Valutazione della qualità

Scelga fornitori con prodotti verificati. Verifichi:

• Certificazioni (ad es. EN 1090, TÜV, ISO)
• Garanzia
• Manuali di installazione e supporto tecnico

Per i nostri kit standard, i disegni tecnici per 25°, 30° e 35°, le istruzioni di montaggio, i certificati, la dichiarazione di prestazione, le condizioni di garanzia e le linee guida per le fondazioni sono disponibili nella sezione download di ogni scheda prodotto – può verificarli prima dell'acquisto.

Kit standard o struttura su misura?

I kit standard Solar KIT T1V e N2V coprono impianti da 2 a 16 pannelli in verticale (portrait) fino a 2280 × 1140 mm (telaio 30–40 mm), con un'inclinazione di 25°, 30° o 35° e tre classi di resistenza: Light (vento fino a 22 m/s, neve 1.2 kN/m²), Strong (26 m/s, 1.6 kN/m²) e Ultra Strong (28 m/s, 1.6 kN/m²). Pannelli più grandi, orientamento orizzontale (landscape), altri angoli di inclinazione, strutture sopraelevate, carichi più elevati e parchi fotovoltaici richiedono una struttura realizzata su misura per la specifica ubicazione.

Una struttura scelta correttamente garantisce efficienza dei costi, sicurezza e massimizzazione della resa energetica. Legga anche: Sistemi FV a terra: come scegliere la struttura giusta.