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).
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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).
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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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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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.
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Sistemi Fotovoltaici
Alessandro Caffarelli, Giulio de Simone, Angelo Pignatelli, Konstantino Tsolakoglou, 2021, Maggioli Editore
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…
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Articolo pubblicato da ediltecnico.it