Un impianto fotovoltaico è un impianto elettrico che sfrutta l'energia solare per produrre energia elettrica mediante effetto fotovoltaico.

Gli impianti fotovoltaici sono generalmente suddivisi in due grandi famiglie: impianti ad isola, in inglese detti "stand-alone", e impianti connessi ad una rete di distribuzione esistente gestita da terzi, in questo caso si parla di impianti "grid-connect".

Impianti fotovoltaici a isola

I principali componenti di un impianto fotovoltaico a isola sono generalmente:

• Campo fotovoltaico, deputato a raccogliere energia mediante moduli fotovoltaici disposti opportunamente a favore del sole;
• Regolatore di carica, deputato a stabilizzare l'energia raccolta e a gestirla all'interno del sistema;
• Batteria di accumulo, costituita da una o più batterie ricaricabili opportunamente connesse (serie/parallelo) deputata/e a conservare la carica elettrica fornita dai moduli in presenza di sufficiente irraggiamento solare per permetterne un utilizzo differito da parte degli apparecchi elettrici utilizzatori.
• Inverter altrimenti detto convertitore DC/AC, deputato a convertire la tensione continua (DC) in uscita dal pannello (solitamente 12 o 24 volt) in una tensione alternata (AC) più alta (in genere 110 o 230 volt per impianti fino a qualche kW, a 400 volt per impianti con potenze oltre i 5 kW)

Il campo fotovoltaico in genere impiegato per gli impianti ad isola è ottimizzato per una specifica tensione di sistema, valutata in fase di progettazione. Le tensioni più utilizzate sono 12 o 24 V. Conseguentemente, dato che la maggior parte dei moduli fotovoltaici utilizzati in questa tipologia di impianti ha tensioni in uscita pari a 12 o 24 V, le cosiddette stringhe elettriche che formano il campo sono costituite da pochissimi moduli, fino al limite del singolo modulo per stringa. In quest'ultimo caso, in pratica, il campo fotovoltaico è costituito da semplici paralleli elettrici tra moduli, dotati di diodi di stringa per la protezione dalle cosidette correnti inverse di cui tratteremo più oltre.

Il regolatore di carica è un dispositivo elettronico che possiede le seguenti funzionalità minime:

• sezionamento automatico del campo fotovoltaico (inteso come insieme di tutti i moduli) dalla batteria di accumulatori nel caso in cui la tensione erogata dai moduli sia inferiore a quella minima di ricarica degli accumulatori (cielo molto coperto, notte, guasti, interruzioni per manutenzioni ecc.) in questo caso i moduli si comporterebbero come dei carichi scaricando gli accumulatori;
• sezionamento automatico del campo fotovoltaico dagli accumulatori in caso di ricarica completa ed eventuale by pass della corrente prodotta dai moduli in modo da inviarla direttamente all'Inverter nel caso ci sia richiesta di energia da parte degli apparecchi utilizzatori;
• sezionamento automatico del campo fotovoltaico dagli accumulatori in caso di scarica totale di questi ultimi (batteria ormai esaurita)ed eventuale by pass della corrente prodotta dai moduli in modo da inviarla direttamente all' Inverter nel caso ci sia richiesta di energia da parte degli apparecchi utilizzatori;

L'accumulatore è in genere costituito da monoblocchi, o elementi singoli specificamente progettati per cariche e scariche profonde e cicliche. Negli impianti che devono garantire continutà di servizio anche alle più severe condizioni non sono, in genere impiegati accumulatori per uso automobilistico, che pur funzionando a dovere hanno bassa "vita utile" ossia tollerano un minor numero di cicli di carica e scarica rispetto ad accumulatori progettati e costruiti appositamente per questa tipologia di impiego. Nel caso di installazioni degli accumulatori su palo o in altezza (per es. pubblica illuminazione) non possono essere utilizzati accumulatori per uso automobilistico in quanto eventuali perdite di elettrolita (che è costituito da una soluzione altamente corrosiva) persone, animali e cose potrebbero riportare seri danni. In queste installazioni si utilizzano appositi accumulatori nel quale l'elettrolita liquido è sostituito da uno speciale gel.

Impianti fotovoltaici connessi alla rete

Questa famiglia identifica quelle utenze elettriche già servite dalla rete nazionale in AC, ma che immettono in rete la produzione elettrica risultante dal loro impianto fotovoltaico, opportunamente convertita in corrente alternata e sincronizzata a quella della rete.

I principali componenti di un impianto fotovoltaico connesso alla rete sono:

• Campo fotovoltaico, deputato a raccogliere energia mediante moduli fotovoltaici disposti opportunamente a favore del sole;
• Inverter, deputato a stabilizzare l'energia raccolta, a convertirla in corrente alternata e ad iniettarla in rete;
• Quadristica di protezione e controllo, da situare in base alle normative vigenti tra l'inverter e la rete che questo alimenta.
• Componente spesso sottovalutata, i cavi di connessione, che devono presentare un'adeguata resistenza ai raggi UV ed alle temperature.