Studio del comportamento di campi fotovoltaici connessi o isolati da terra

Obiettivo di questo elaborato di tesi è stato quello di determinare i differenti comportamenti elettrici di un campo fotovoltaico in base alle varie tipologie di connessioni al terreno. Per far questo, si è effettuata una preliminare trattazione generale sulle fonti di energia rinnovabili ed in particolare sull’energia fotovoltaica. E’ stato così sviluppato il concetto di effetto fotoelettrico e sono stati presi in osservazione gli elementi costituenti l’impianto fotovoltaico riservando particolare cura alla cella fotovoltaica, elemento principale del generatore. Per essa, è stato descritto il funzionamento e le diverse tecnologie esistenti sul mercato con relative comparazioni. Successivamente, in base alle norme CEI, sono state definite le tipologie di collegamento al terreno ed alla rete di un generatore elettrico e degli eventuali apparecchi utilizzatori e si è tentato di studiare, nel caso di un guasto nella linea elettrica, le diverse correnti circolanti nei circuiti per determinare eventuali correnti di guasto con conseguenti potenziali pericoli per l’essere umano o per l’utilizzatore. A tal proposito, è risultato utile servirsi del programma di simulazione circuitale SPICE con l’intento di verificare la sicurezza del circuito. Attraverso un editor è stato possibile ricreare sul foglio grafico gli elementi base di un circuito fotovoltaico nel tratto generatore-rete. Variandone le caratteristiche, si sono estrapolati grafici riguardanti l’andamento delle correnti (continua ed alternata) al variare del tempo. In particolare, sono stati presi in esame 6 tipologie circuitali differenti: impianto TT con isolamento e generatore connesso a terra; impianto TT con isolamento e generatore isolato da terra; impianto TN con isolamento e generatore connesso a terra; impianto TN con isolamento e generatore isolato da terra; impianto TN senza isolamento e generatore connesso a terra; impianto TN senza isolamento e generatore isolato da terra. Si è potuto così constatare come la presenza di un trasformatore d’isolamento posto a separazione tra la zona in CC e quella in CA riesca effettivamente ad isolare le due zone precedentemente definite anche in presenza di un guasto in continua. L’anello di corrente di guasto, presente solo se il generatore è connesso al terreno, sarà ristretto alla zona in CC del circuito. Discorso più articolato è stato effettuato per le due tipologie caratterizzate dalla mancanza del trasformatore. In questo caso si avverte uno sforamento della CC nella zona in AC con conseguente pericolo dovuto a contatti diretti ed indiretti. Inoltre, se il generatore è connesso a terra, l’anello di guasto interesserà anche la zona in alternata. In conclusione quindi, è stato possibile dimostrare come un trasformatore di isolamento riesca ad isolare, anche in condizioni di guasto, le due zone del circuito con evidente aumento della sicurezza e come l’isolamento a terra del generatore consenta di by-passare il primo guasto garantendo, in sicurezza, una non-interruzione della corrente nei casi in cui si esige la condizione