Home Progettazione Impianti Strutture di ancoraggio impianto fotovoltaico: tipologie e progettazione

Strutture di ancoraggio impianto fotovoltaico: tipologie e progettazione

Le strutture sulle quali viene fissato il generatore fotovoltaico variano di geometria e tipologia, a seconda che l’impianto solare sia fisso o ad inseguimento, realizzato a terra o su coperture. Leggi il focus

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strutture fotovoltaico

Un impianto solare fotovoltaico è un sistema di conversione diretta dell’energia irradiata dal sole in energia elettrica; tale sistema sfrutta il principio fisico dell’effetto fotovoltaico ed utilizza una serie di componenti elettrici, spostandosi da monte (moduli fotovoltaici) a valle dell’impianto (utenza elettrica, sistema di accumulo se presente, rete elettrica), nella direzione generatore → rete.

Le strutture sulle quali viene fissato il generatore fotovoltaico variano di geometria e tipologia, a seconda che l’impianto solare sia fisso o ad inseguimento, realizzato a terra o su coperture.

Di seguito si riportano alcuni esempi di strutture per l’ancoraggio di sistemi fissi o ad inseguimento solare, ben descritte nel volume Sistemi Fotovoltaici a cura degli autori Alessandro Caffarelli, Giulio De Simone, Angelo Pignatelli e Konstantino Tsolakoglou, edito da Maggioli Editore.

Vediamo nel dettaglio.

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Sistemi di ancoraggio fotovoltaico su tetti a falde

Per questo tipo di sistema, l’ancoraggio si realizza mediante il dispiegamento e fissaggio di guide metalliche sulla falda, che permettono la posa del generatore fotovoltaico (Fig.1) o mediante integrazione diretta di moduli fotovoltaici con telaio nella copertura del tetto (Fig.2).

Strutture fotovoltaico
Fig.1_Ancoraggio su tetto a falda ©Sistemi Fotovoltaici – Maggioli Editore
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Fig.2_Ancoraggio su tetto a falda ©Sistemi Fotovoltaici – Maggioli Editore

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Sistema di ancoraggio per tetti piani o impianti al suolo o a copertura di strutture serricole

Le strutture sono ancorate al suolo o al tetto piano con blocchi di calcestruzzo o piastre pesanti.

L’ancoraggio al suolo è anche effettuato con pali infissi nel terreno o viti; tale soluzione è diventata negli anni lo standard di riferimento per centrali fotovoltaiche multi-megawatt realizzate su terreni agricoli, nel rispetto delle prescrizioni inserite nei pareri ambientali rilasciati dagli enti preposti a legiferare e vigilare in materia di autorizzazioni ambientali all’interno del quadro legislativo e regolatorio nazionale.

In alcuni casi, all’interno dell’autorizzazione unica, viene a volte fatto esplicito riferimento al divieto assoluto di utilizzo di calcestruzzo per l’ancoraggio a terra delle strutture su cui vengono posizionati i moduli fotovoltaici.

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In altre situazioni, all’interno della determinazione di autorizzazione unica, sono richiamati i pareri prescrittivi ambientali sopra citati, che sono stati rilasciati in aderenza al progetto presentato ed autorizzato, all’interno del quale i progettisti dichiarano di utilizzare strutture ancorate al suolo per mezzo di avvitamento o infissione di pali (per l’appunto conficcati nel terreno – Fig.3).

Strutture fotovoltaico
Fig.3_Struttura di ancoraggio con pali infissi nel terreno mediante utilizzo di macchina battipalo ©Sistemi Fotovoltaici – Maggioli Editore

In altri casi l’autorità competente in materia ambientale prescrive il divieto assoluto di gettate in calcestruzzo interrate, permettendo l’ancoraggio delle strutture con zavorre in calcestruzzo fuoriterra.  In Figura 4 è mostrato un ancoraggio di strutture reticolari sulla copertura di un capannone per mezzo di tiranti.

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Fig.4_Ancoraggio su coperture di capannoni – www.sistemifotovoltaici.com ©Sistemi Fotovoltaici – Maggioli Editore

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Impianti ad inseguimento e sistemi fissi ancorati a terra

Nel caso di impianti ad inseguimento, ma anche per sistemi fissi ancorati a terra il generatore fotovoltaico a bordo di vele solari, opportunamente realizzate con strutture metalliche, può poggiare su dei pilastri che vengono ancorati al suolo mediante plinti di fondazione, o su blocchi fuori-terra in calcestruzzo armato.

La cubatura dei plinti o dei blocchi dipende dai carichi permanenti e variabili agenti sulla vela solare che inducono stati di sollecitazione strutturale scaricati sugli ancoraggi.

Si possono stimare cubature di calcestruzzo pari a 1 m³, per valori di superficie della vela solare variabili in un range compreso tra 5 a 9 m² circa, a seconda dell’intensità dei carichi permanenti/variabili agenti sulla macrovela.

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Fig.5_Ancoraggio con plinti di fondazione ©Sistemi Fotovoltaici – Maggioli Editore

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Progettazione strutturale

Il sistema, costituito dal generatore fotovoltaico a bordo di strutture di sostegno, è soggetto ad azioni rappresentate da carichi permanenti (di tipo strutturale – come i pesi delle stesse strutture di sostegno – e di tipo non strutturale – come ad esempio il peso dei moduli fotovoltaici, dei cavi e delle passerelle portacavi) e carichi variabili impressi dall’azione del vento, della neve e dai fenomeni sismici.

Le azioni elencate inducono nel sistema-struttura uno stato di sollecitazione che necessita di una verifica strutturale.

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La progettazione strutturale degli impianti fotovoltaici è un aspetto complesso, che afferisce a principi e metodi generali propri della scienza delle costruzioni e della tecnica delle costruzioni, nonché alla geologia ed alla geotecnica ove dovesse essere presa in esame anche l’interazione tra le strutture di sostegno ed il terreno, nel caso di impianti fotovoltaici installati a terra.

È opportuno precisare che frequentemente nella realizzazione degli impianti fotovoltaici (fissi e ad inseguimento) si fa uso di sistemi di ancoraggio commerciali disponibili a catalogo, per le quali la verifica strutturale può essere limitata alla verifica che le azioni specifiche del sito di installazione risultino inferiori a quelle massime ammesse dalla struttura e dichiarate dal produttore.

Continua a leggere dal volume

Sistemi Fotovoltaici

Sistemi Fotovoltaici

Il volume è una guida completa i) alla progettazione degli impianti fotovoltaici grid-connected, anche dotati di sistemi di accumulo, ii) alla presentazione degli interventi di manutenzione per ottimizzarne le prestazioni, iii) alla trattazione delle tematiche inerenti agli ammodernamenti tecnologici eseguiti su impianti in esercizio (revamping e repowering), iv) alla generazione distribuita residenziale ed industriale e ai sistemi di potenza multimegawatt ed utility-scale. 

Il testo mostra l’architettura di un sistema fotovoltaico, fornendone gli elementi necessari per il corretto dimensionamento impiantistico, descrivendone approfonditamente l’ingegneria di sistema: dal gruppo di generazione fino al punto di connessione alla rete elettrica.

Il volume è aggiornato alla normativa elettrica vigente, anche con particolare attenzione alle recenti disposizioni normative in tema di implementazione dei sistemi di accumulo all’interno del sistemo elettrico.

Una parte del volume è dedicata all’esercizio in parallelo con la rete elettrica dei sistemi fotovoltaici, descrivendone le tipologie di connessione in bassa, media ed alta tensione, gli aspetti progettuali e l’iter TICA – dalla richiesta di connessione inoltrata al gestore di rete, fino alla realizzazione delle opere di rete. 

Il testo mostra le operazioni di manutenzione ordinaria standard, fino ad arrivare all’analisi termografica realizzata con droni. 

Sono illustrati casi di impianti fotovoltaici “under performing”, e mostrati nel dettaglio esempi di malfunzionamenti o guasti di moduli fotovoltaici ed altri componenti di impianto che comportano riduzione del performance ratio.

Il testo mostra tutti gli adempimenti burocratici a cui occorre ottemperare al fine di evitare sanzioni economiche e garantire il mantenimento del diritto all’incentivo e alle convenzioni GSE per impianti incentivati e impianti fotovoltaici eserciti in grid/market parity.

Di prezioso ausilio pratico risultano essere le 15 relazioni tecniche di impianti fotovoltaici, complete di schemi elettrici e calcoli progettuali – rilasciati nello spazio web a disposizione del lettore.

 

Alessandro Caffarelli
Ingegnere aerospaziale, è CTU presso il Tribunale Ordinario di Roma. Ha progettato e diretto lavori per oltre 700 MW di impianti fotovoltaici ed eolici. È socio fondatore di Intellienergia ed attualmente Business Development Manager per EF Solare Italia.
Giulio de Simone
Ingegnere meccanico, Ph.D. in Ingegneria dell’Energia e Ambiente. È socio fondatore e CEO di Intellienergia. Ha progettato e diretto lavori per oltre 500 MW di impianti di produzione di energia rinnovabile.
Angelo Pignatelli
Ingegnere elettronico, Ph.D. in Ingegneria dei Sistemi, PMP presso il Project Management. Ha progettato e diretto lavori per oltre 200 MW di impianti di produzione di energia rinnovabile. 
Kostantino Tsolakoglou
Ingegnere aerospaziale, MSc, si occupa di sviluppo, progettazione, asset management e O&M di impianti utility scale. È Head of Engineering presso una delle maggiori realtà europee in ambito fotovoltaico. Gli autori sono docenti per conto dell’Ordine degli Ingegneri della Provincia di Roma.

Leggi descrizione
Alessandro Caffarelli, Angelo Pignatelli, Giulio de Simone, Konstantino Tsolakoglou, 2021, Maggioli Editore
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Santino Ferretti
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