I PANNELLI FOTOVOLTAICI - Ing. Luciano Benetti I.T.I. "G. Marconi" di Padova
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Cadoneghe 19 maggio 2009
I PANNELLI FOTOVOLTAICI
Ing. Luciano Benetti
I.T.I. “G. Marconi” di Padova
Pannelli fotovoltaici
ing. Luciano Benetti
Finanziaria 2008
In dettaglio
Art.1, c. 289. All'articolo 4 del testo unico delle disposizioni legislative
e regolamentari in materia edilizia, di cui al decreto del Presidente
della Repubblica 6 giugno 2001, n. 380, e successive modificazioni, il
comma 1-bis è sostituito dal seguente: 59
«1-bis. A decorrere dal 1º gennaio 2009, nel regolamento di cui al
comma 1, ai fini del rilascio del permesso di costruire, deve essere
prevista, per gli edifici di nuova costruzione, l'installazione di impianti
per la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, in modo
tale da garantire una produzione energetica non inferiore a 1 kW per
ciascuna unità abitativa, compatibilmente con la realizzabilità
tecnica dell'intervento. Per i fabbricati industriali, di estensione
superficiale non inferiore a 100 metri quadrati, la produzione
energetica minima è di 5 kW».
Ing. Luciano Benetti
3
Caratteristiche dei pannelli fotovoltaici
Vantaggi
Non hanno parti in movimento, né liquidi da gestire.
Lunga durata.
Utilizzando superfici già edificate (tetti), non sottraggono
spazio al verde, non alterano il paesaggio.
Producono elettricità nelle ore di punta della richiesta
ovvero quelle del giorno
Producono l’energia vicino a dove viene consumata.
Ottimizzando la distribuzione; riducono le dispersioni nel
trasporto dell’energia e limitano la costosa esigenza di
adeguare la portata della rete elettrica agli incrementi dei
consumi.
Da: ing. Mauro Nonato
ITIS Marconi - Padova Ing. Luciano Benetti
4
Il Fotovoltaico
IL PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO: LA CELLA FOTOVOLTAICA
Le celle fotovoltaiche consentono di trasformare direttamente la
radiazione solare in energia elettrica, sfruttando il cosiddetto "effetto
fotovoltaico" che si basa sulla proprietà di alcuni materiali conduttori
opportunamente trattati (tra i quali il silicio, elemento molto diffuso in
natura) di generare direttamente energia elettrica quando vengono colpiti
dalla radiazione solare. Una cella fotovoltaica esposta alla radiazione
solare si comporta come un generatore di corrente con una curva
caratteristica tensione/corrente che dipende fondamentalmente dalla
intensità della radiazione solare, dalla temperatura e dalla superficie.
Essa è generalmente di forma quadrata con superficie di circa 100 cm2,
si comporta come una minuscola batteria, producendo, nelle condizioni
di soleggiamento tipiche italiane, una corrente di 3 A (Ampère) con una
tensione di 0.5 V (Volt), quindi una potenza di 1.5 W (Watt).
(Volendo, è subito facile fare un calcolo di rendimento, in base alle
potenze incidenti dall’irraggiamento solare…)
Da: S.E. Project
Ing. Luciano Benetti
5
Il Fotovoltaico
I VARI TIPI DI CELLE SOLARI
A seconda dei loro processi di produzione, si distinguono i seguenti tipi
di celle fotovoltaiche: Celle monocristalline: vengono prodotte tagliando
una barra monocristallina. Il vantaggio principale é un alto rendimento
(fino al 16%). Questo tipo di celle é però molto costoso a causa del
complicato processo di produzione. Le celle di tipo monocristallino sono
caratterizzate usualmente da un’omogenea colorazione blu.
Celle poli(multi)cristalline: vengono colate in blocchi e poi tagliate a
dischetti. Il rendimento é minore (10÷12%), ma minore è anche il prezzo.
Questo tipo di celle é riconoscibile da un disegno ben distinguibile (a
causa dei vari cristalli contenutivi).
Celle amorfe: vengono prodotte mediante deposizione catodica di atomi
di silicio su una piastra di vetro. Questo tipo di cella ha il rendimento
minore (ca. 4÷8%), ma si adatta anche al caso di irraggiamento diffuso
(cielo coperto, ecc.). Le celle così prodotte sono riconoscibili da un
caratteristico colore scuro, inoltre sono realizzabili in qualsiasi forma
geometrica (forme circolari, ottagonali, irregolari, e persino convesse).
Da: S.E. Project
Ing. Luciano Benetti
6
Il Fotovoltaico
I VARI TIPI DI CELLE SOLARI
Celle monocristalline
Celle poli(multi)cristalline
Celle amorfe
Da: S.E. Project
Ing. Luciano Benetti
7
Il Fotovoltaico
DALLA CELLA FOTOVOLTAICA AL SISTEMA
La singola cella solare, di dimensioni pari a circa 10 x 10 cm, costituisce
il dispositivo elementare alla base di ogni sistema fotovoltaico.
Un modulo fotovoltaico è costituito da un insieme di celle solari
collegate tra loro in modo da fornire una potenza elettrica (per modulo)
mediamente compresa tra i 5 e i 300 W.
Per aumentare la potenza elettrica è necessario collegare più moduli: più
moduli formano un pannello e, analogamente, più pannelli formano una
stringa. I moduli fotovoltaici convertono l’energia luminosa in energia
elettrica a corrente continua in "tempo reale", cioè la produzione di
energia elettrica è contemporanea alla captazione dell’energia solare.
Per questi ed altri motivi, in un impianto fotovoltaico, oltre al generatore
fotovoltaico sono necessari anche altri componenti che costituiscono
l’impianto fotovoltaico
Da: S.E. Project Ing. Luciano Benetti
8
Il Fotovoltaico
CHE CARATTERISTICHE DEVE AVERE UN IMPIANTO
FOTOVOLTAICO?
(Come sempre, la prima valutazione riguarda il fabbisogno)
COME SI CALCOLA IL FABBISOGNO DI ENERGIA ELETTRICA
La dimensione dell’impianto fotovoltaico è calcolata sulla base
dell’energia consumata dall’utenza.
Tale valore può essere ricavato dalla lettura dell’ultima bolletta
elettrica o, meglio ancora, dalla media dei valori annui di consumo
degli ultimi tre o quattro anni.
Il consumo di energia dipende da tanti fattori, tra i quali il
comportamento dell’utenza e il numero e l’efficienza delle
apparecchiature elettriche installate. Dai dati statistici rilevati risulta
che il consumo medio di una famiglia italiana è compreso tra i 3.000 e
i 4.000 kWh/anno.
Da: S.E. Project Ing. Luciano Benetti
9
Il Fotovoltaico
COME SI PUÒ RIDURRE LA DOMANDA DI ENERGIA
L’impiego di fonti energetiche rinnovabili rappresenta una azione efficace
se si adottano tutte le strategie per ridurre i consumi in quanto l’energia
meno cara è proprio quella che non consumiamo. Il risparmio energetico,
quindi, rappresenta una azione prioritaria rispetto all’impiego di fonti
energetiche rinnovabili come quella solare e le utenze elettriche
presentano notevoli potenziali di risparmio che possono essere ottenuti in
due modi: modificando il comportamento dell’utenza (evitando gli sprechi);
sostituendo apparecchiature poco efficienti con apparecchiature ad
elevata efficienza che, a parità di servizio erogato, richiedono un consumo
inferiore di energia
Da: S.E. Project Ing. Luciano Benetti
10Il Fotovoltaico
RISPARMI OTTENIBILI ATTRAVERSO LA MODIFICA DEL COMPORTAMENTO
Risparmi di energia considerevoli possono essere ottenuti attraverso un
comportamento più consapevole da parte degli utenti e attraverso l’adozione delle
cosiddette "buone pratiche". Riportiamo di seguito alcuni consigli generali:
· evitare di lasciare l’illuminazione accesa nelle stanze non occupate;
· scegliere lampadari con minor numero di lampade (a parità di illuminazione
prodotta i lampadari con più lampade consumano più energia rispetto a quelli con
una lampada sola);
· posizionare il frigorifero o il congelatore in luoghi aerati lontani da fonti di calore;
· regolare il termostato dei frigoriferi o dei congelatori su un livello intermedio
(posizioni più fredde comportano un aumento inutile dei consumi del 10÷15%);
· per le lavatrici utilizzare ove possibile cicli di lavaggio a bassa temperatura;
· per televisori, videoregistratori ed apparecchi elettronici in genere evitare di
mantenere acceso lo stand-by .
L’adozione di queste semplici regole, che non comportano investimenti economici,
consente di ottenere risparmi nella gestione apprezzabili, nell’ordine del 10÷20%.
Da: S.E. Project Ing. Luciano Benetti
11Il Fotovoltaico
RISPARMI OTTENIBILI ATTRAVERSO l’IMPIEGO DI
APPARECCHIATURE AD ALTA EFFICENZA
Notevoli risparmi di energia si possono ottenere sostituendo le
apparecchiature comuni con apparecchiature ad elevata efficienza. Gli
interventi possono riguardare sia i sistemi di illuminazione, sia gli
elettrodomestici.
Sistemi di illuminazione.
La sostituzione delle lampadine ad incandescenza con lampadine a
basso consumo energetico comporta una riduzione media dei
consumi per l’illuminazione dell’80%. Le attuali lampadine ad alta
efficienza sono prodotte in forme che ben si adattano alle lampade o
ai corpi illuminanti esistenti. Il loro maggior costo, che negli ultimi
anni, grazie ad un aumento della produzione si è notevolmente
ridotto, è compensato da una durata superiore, mediamente di 10
volte, rispetto a quella delle lampadine ad incandescenza.
Da: S.E. Project Ing. Luciano Benetti
12Il Fotovoltaico
RISPARMI OTTENIBILI ATTRAVERSO l’IMPIEGO DI
APPARECCHIATURE AD ALTA EFFICENZA
Elettrodomestici ad alta efficienza.
Sono da tempo disponibili sul mercato elettrodomestici ad alta efficienza.
Frigoriferi, congelatori, lavatrici e lavastoviglie in commercio sono dotati di
una etichetta energetica, ossia una certificazione che riporta il consumo
convenzionale dell’apparecchio e quindi la sua qualità energetica. Le
etichette energetiche degli elettrodomestici, rese obbligatorie da una
direttiva comunitaria, definiscono sette classi di efficienza energetica che
vanno dalla A (basso consumo) alla G (alto consumo). Gli elettrodomestici
ad alta efficienza possono consumare fino ad un terzo dell’energia elettrica
consumata dagli elettrodomestici di fascia più bassa. La scelta degli
elettrodomestici più efficienti, quindi, comporta un risparmio energetico
considerevole.
Da: S.E. Project Ing. Luciano Benetti
13Elettrodomestico Consumi massimi Consumi medi
(apparecchi tradizionali) kWh (apparecchi ad alta efficacia) kWh
Frigorifero 560 320
Congelatore 570 300
Lavatrice 510 300
Lavastoviglie 672 504
Forno elettrico 156 78
Forno microonde 0 39
Televisione in funzionamento 130 130
Televisione stand-by 105 0
Videoregistratore in funzionamento 55 55
Videoregistratore stand-by 110 0
Computer 160 160
Hi-Fi funzionamento 20 20
Hi-Fi stand-by 60 0
Altre apparecchiature (lampadine?) 473 265
TOTALE 3961 2315
Consumi elettrici di una famiglia tipo (fonte: Elaborazione dati Enea)
Da: S.E. Project Ing. Luciano Benetti
14Il Fotovoltaico
Impianti elettrici ad alta efficienza.
Nella tabella sono confrontati i bilanci energetici di una tipica utenza. Nella
prima colonna sono riportati i valori di consumo massimi, ossia quelli di una
utenza che non ha adottato strategie di risparmio energetico, mentre nella
seconda colonna sono riportati i consumi minimi, ossia quelli ottenibili
attraverso alcune azioni di risparmio:
· spegnimento degli stand-by nelle apparecchiature elettroniche (televisore,
videoregistratore, computer);
· sostituzione delle lampade ad incandescenza con lampade a basso
consumo;
· sostituzione degli elettrodomestici tradizionali con elettrodomestici certificati
ad alta efficienza.
Adottando gli interventi sopra elencati, il consumo energetico annuo
passa da 3.961 kWh a 2.315 kWh con una riduzione del 41,5%.
Il confronto tra i due casi è stato fatto mantenendo costanti le ore di impiego
delle apparecchiature elettriche
Da: S.E. Project Ing. Luciano Benetti
15Il Fotovoltaico
Orientamento e inclinazione
Non possono che valere le stesse considerazioni viste per il solare
termico, facendo riferimento ad un utilizzo annuale. I coefficienti
di rendimento si possono trovare da grafici (teoricamente variabili
con la latitudine…):
Ing. Luciano Benetti
Da: Prefa - Bolzano 16PANNELLI SOLARI TERMICI
È possibile valutare l’effetto di inclinazione e azimut del pannello,
sull’irradiazione annuale (in termini %). Si vede che l’effetto di piccoli
scostamenti dalla situazione ideale, cambiano poco l’efficienza
(annuale) del sistema.
Da Riello
ing. Luciano Benetti
17Il Fotovoltaico
La tecnologia fotovoltaica consente di convertire l'energia solare
in energia elettrica
Da: ing. Mauro Nonato
ITIS Marconi - Padova
Ing. Luciano Benetti
18La tecnologia fotovoltaica
I moduli fotovoltaici possono essere
usati sia singolarmente (un modulo
da 36 celle può caricare una batteria
da 12 V) che collegati tra loro in
serie e parallelo così da formare
stringhe e campi fotovoltaici.
Per questo motivo le celle vengono
collegate insieme in modo da
formare i moduli,i quali vengono
collegati insieme formando i
pannelli,i quali a loro volta collegati
formano le stringhe e infine le
stringhe vengono collegate insieme
formando il generatore o campo
fotovoltaico.
Da: ing. Mauro Nonato
ITIS Marconi - Padova Ing. Luciano Benetti
19Altri tipi di cellule fotovoltaiche
•Cella a film sottile
•In silicio amorfo
•CIS (diseleniuro di Indio e Rame)
•CIGS e CIGSS (diseleniuro di Indio, Gallio e
Rame con l’aggiunta di Zolfo)
L’obiettivo è di ridurre la dipendenza dall’industria elettronica. Si riducono
i costi di produzione e si rende più versatile l’utilizzo (materiali
semitrasparenti, flessibili, di peso contenuto, aspetti estetici più
gradevoli). Però aumenta l’area e il degrado è più rapido. Il silicio amorfo
è il più usato, e meno costoso, ma le celle CIS, CIGS e CIGSS hanno
rendimenti più alti e minor degrado
Da: ing. Luciano Benetti
ITIS Marconi - Padova Ing. Luciano Benetti
20Tipi di cellule fotovoltaiche
Mono e poli cristallino
CARATTERISTICHE GENERALI:
– Pannello fotovoltaico costituito da celle di
silicio in serie;
– Montato su cornici di alluminio;
– Protetto con vetro temperato;
– Carico vento fino a 200 km/h;
– Uscita tensione 12Vcc o 24Vcc;
– Terminali d’uscita con scatola stagna IP65
e pressacavi di uscita;
– Diodo di by-pass per il funzionamento
regolare del pannello in caso di
ombreggiamenti.
Da: sito Manieroelettronica
Ing. Luciano Benetti
21Tipi di cellule fotovoltaiche
Mono e poli cristallino
CARATTERISTICHE GENERALI:
Sono i materiali comuni caratterizzati dal miglior rendimento:
– Monocristallino: 15÷17%
– Policristallino: 12÷15%
• Elevato costo energetico di produzione
• Solo formato rigido
• Calo di efficienza con l’aumento di temperatura
- resistente grandine (fino a 2cm a 80 km/h)
Da: ing. Massimiliano Scarpa Università di Padova e
sito Manieroelettronica
Ing. Luciano Benetti
22Tipi di cellule fotovoltaiche
Cellule a film sottile
CARATTERISTICHE GENERALI:
– Flessibili, galleggianti, infrangibili e
calpestabili;
– Resistenti all’acqua di mare e agli agenti
atmosferici;
– 3 m circa di cavo per il collegamento alla
batteria;
– Fori per un fissaggio molto semplice e facile a
qualsiasi supporto.
Da: sito Manieroelettronica
Ing. Luciano Benetti
23Tipi di cellule fotovoltaiche
L’evoluzione continua:
…………
Rispetto ai moduli a silicio cristallino (nelle due
varianti mono o poli), il nuovo modulo Thin Film
Sharp può essere prodotto utilizzando un
quantitativo ridotto di silicio.
Il nuovo modulo integra la tecnologia del silicio
amorfo con la tecnologia a film sottile
Tandem e permette di portare l’efficienza di
conversione del modulo all’ 8 % (efficienza circa
1,3 volte superiore rispetto ai moduli a silicio
amorfo standard).
Da Sharp
Ing. Luciano Benetti
24Tegole fotovoltaiche
Tegole Unisolar 17 W
Le tegole solari a film sottile sono
prodotte con l’esclusivo sistema “Tripla
Giunzione” che permette una deposizione
di tre strati di lega di silicio su un
supporto di acciaio flessibile molto
sottile. Il prodotto è composto da
strisce di 12 tegole fotovoltaiche già
cablate, flessibili ed arrotolabili per
facilitarne il trasporto. Le strisce di tegole
sono pronte per essere posate in opera
sul tetto sovrapponendosi una sull’altra e
vengono fissate utilizzando normali
chiodi o graffette per coperture a tetto. Il
calore del sole permette un’ulteriore
fissaggio delle tegole sfruttando lo
speciale adesivo presente sulla parte non
attiva di ogni striscia.
Da Unisolar
Ing. Luciano Benetti
25Nastro fotovoltaico
Da Prefa - Bolzano
Ing. Luciano Benetti
26Nastro fotovoltaico
Facendo
un facile
calcolo, è
facile
valutare
l’efficienza
….
Ing. Luciano Benetti
Da Prefa - Bolzano 27Vetro fotovoltaico
Potenzialità:
Uno studio della Commissione Europea ha
rilevato che in Italia la superficie di tetti
disponibili (con orientamento verso Sud, Est o
Ovest) è di 370.000.000 mq, mentre quella
delle facciate è di quasi 200.000.000 mq. Se
questi spazi fossero coperti da pannelli solari
http://www.enerpoint.it/solare/fotovolt
fotovoltaici, sarebbe possibile produrre circa aico/architettura.php
130 TWh/anno, vale a dire 130 mila milioni di
kWh l’anno, pari al consumo annuo di energia
elettrica di oltre 30 milioni di famiglie
(considerando una media di 4.000 kWh/anno
per nucleo familiare). Sono ovviamente calcoli
ipotetici, ma che fanno comunque ben
comprendere l’enorme potenziale offerto da
simili applicazioni.
Ing. Luciano Benetti
28Cella fotovoltaica
RENDIMENTO 0,25
Di tutta l’energia solare che investe
una cella solare sotto forma di 0,2
radiazione luminosa, solo una parte 0,15
viene convertita in energia elettrica
(energia utile). L'efficienza di 0,1
conversione di celle commerciali al 0,05
silicio monocristallino è in genere
compresa tra il 10% e il 14%, 0
Silici amorf Silici mono
(mentre realizzazioni speciali hanno
raggiunto valori del 23%)
N.B.
- l’aumento di temperatura fa calare la resa: può essere
conveniente lasciare sollevato il pannello dal tetto…
- anche le apparecchiature tra pannelli e impianto (BOS) hanno
perdite: il rendimento, in genere, varia dal 80 al 90%….
Da: ing. Mauro Nonato
ITIS Marconi - Padova
Ing. Luciano Benetti
29Cella fotovoltaica
Per 1kW di potenza solare che raggiunge un pannello si ha
disponibile ai morsetti una potenza elettrica di 0,1-0,14
kW con pannelli commerciali (e fino a 0,24 kW
utilizzando pannelli speciali da laboratorio).
Infatti la massima efficienza raggiungibile dal silicio
monocristallino è intorno al 15%, per altri tipi di moduli
questi valori si abbassano ulteriormente: al 13% per il
silicio policristallino ed intorno al 7% per il silicio amorfo
(i relativi pannelli, però, costano quasi la metà…).
Se poi si tiene conto delle perdite di tutto il sistema
(polvere, riflessione, aumento di temperatura,
conversione energia elettrica, ecc.) si arriva a valori di
rendimento complessivo più bassi (circa 10% per il
monocristallino, 8% per il policristallino, 5% per
l’amorfo).
Da: ing. Luciano Benetti
ITIS Marconi - Padova
Ing. Luciano Benetti
30Impianti fotovoltaici
Un impianto fotovoltaico è un insieme di componenti
meccanici, elettrici ed elettronici che trasformano l’energia
solare in energia elettrica.
Tali sistemi si suddividono in due categorie:
Impianti isolati dalla rete elettrica (“stand – alone”);
Impianti connessi alla rete elettrica (“grid – connected”).
Da: ing. Mauro Nonato
ITIS Marconi - Padova Ing. Luciano Benetti
31Impianti fotovoltaici
Sistemi isolati (STAND ALONE)
Questi sistemi oltre ad avere sempre le batterie per l'accumulo dell'energia spesso
hanno di serie l'inverter per ottenere anche corrente a 230Vca. A questi sistemi si può
anche abbinare un gruppo elettrogeno per aumentare l'autonomia disponibile in caso
di necessità (in mancanza di sole per esempio). Questi sistemi sono ideali in zone
isolate difficilmente raggiungibili dalla rete del gestore elettrico o dove le distanze da
coprire per l'allacciamento renda più economico l'uso del fotovoltaico.
Sistemi connessi in rete (GRID CONNECTED)
Questi sistemi sono senza batterie di accumulo: tutta l'energia prodotta viene
immessa nella rete elettrica già presente e viene conteggiata da un secondo
contatore. Questa energia verrà poi detratta dalla bolletta del gestore (conguaglio dei
due contatori). Solitamente per questi sistemi ci si può avvalere di incentivi
statali/regionali che periodicamente vengono messi a disposizione. Gli impianti di
questo tipo possono coprire in parte o totalmente il fabbisogno di energia elettrica di
un'utenza e sono impianti da 1 a 20kW (potenza nominale dei pannelli installati).
Questi sistemi sono quelli che beneficiano del CONTO ENERGIA.
Da sito Manieroelettronica
Ing. Luciano Benetti
32Il Fotovoltaico
LE TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE
IMPIANTI CONNESSI CON UNA RETE ELETTRICA
In questi impianti l’energia viene convertita direttamente in corrente elettrica
alternata che può alimentare le normali utenze oppure essere immessa nella
rete, con la quale lavora in regime di interscambio. In quest’ultimo caso,
presso l’utente sono installati due contatori: uno che contabilizza l’energia
elettrica fornita dall’impianto fotovoltaico alla rete ed uno che contabilizza
l’energia elettrica che l’utente preleva dalla rete. Nell’ipotesi in cui le due tariffe
coincidano, l’utente paga all’ente erogatore dell’energia elettrica solo la
differenza tra l’energia consumata, prelevata dalla rete, e quella fornita alla rete.
(in realtà, vedi il capitolo “Conto energia”)
Gli impianti fotovoltaici connessi alla rete rappresentano, dal punto di vista
applicativo, la soluzione ideale in quanto tutta l’energia generata dall’impianto
viene comunque utilizzata: o direttamente dall’utente o immessa nella rete
elettrica che costituisce quindi un sistema di accumulo infinito.
La mancanza di un sistema di accumulo locale consente inoltre di ridurre
sia i costi iniziali sia quelli di esercizio (le batterie di accumulo dopo un
certo numero di anni devono infatti essere sostituite).
Da: S.E. Project Ing. Luciano Benetti
33Il Fotovoltaico
LE TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE : IMPIANTI CONNESSI CON UNA RETE
ELETTRICA
Regime di interscambio: il grafico che riporta il
bilancio energetico di un impianto fotovoltaico per
una tipica utenza residenziale. Le barre verticali
gialle rappresentano le quote di energia elettrica
fornita dall’impianto fotovoltaico. Tale energia è
proporzionale alla radiazione solare incidente e
quindi segue un andamento con valori massimi
nelle ore centrali della giornata.
Le barre rosse invece rappresentano le quote di
energia elettrica richiesta dall’utenza presa come
esempio. L’andamento dei consumi elettrici, pur
essendo indicativo, evidenzia comunque una
richiesta di energia elettrica concentrata nelle ore
serali in cui l’impianto fotovoltaico non è in grado di
erogare energia.
Da: S.E. Project Ing. Luciano Benetti
34Il Fotovoltaico
LE TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE
IMPIANTI CONNESSI CON UNA RETE ELETTRICA
Un impianto fotovoltaico a immissione in rete é principalmente composto dai
seguenti componenti:
1. Cella solare: per la trasformazione di energia solare in energia elettrica. Per
ricavare più potenza vengono collegate tra loro diverse celle.
2. Inverter: trasforma la corrente continua proveniente dai moduli in corrente
alternata convenzionale a 220V di tensione. Questo adattatore é assolutamente
necessario per il corretto funzionamento delle utenze collegate e per
l’alimentazione della rete.
3. Quadro elettrico: in esso avviene la distribuzione dell’energia. In caso di
consumi elevati o in assenza di alimentazione da parte dei moduli fotovoltaici la
corrente viene prelevata dalla rete pubblica. In caso contrario l’energia
fotovoltaica eccedente viene di nuovo immessa in rete. Inoltre esso misura la
quantità di energia fornita dall’impianto fotovoltaico alla rete.
4. Rete: allacciamento alla rete pubblica dell’azienda elettrica.
5. Utenze: apparecchi alimentati dall’impianto fotovoltaico
Da: S.E. Project Ing. Luciano Benetti
35Impianti “Grid–connected”
Sono connessi alla rete elettrica con la quale
lavorano in regime di interscambio.
Da notare la presenza di
tre contatori invece di
uno, e di altre
apparecchiature: bisogna
prevedere un opportuno
spazio, le cui dimensioni
variano con la potenza in
gioco. Con i nuovi
contatori bidirezionali,
i contatori in totale
diventano due.
Da: ing. Mauro Nonato
ITIS Marconi - Padova Ing. Luciano Benetti
36Impianti “Grid–connected”
Sono formati da :
Moduli fotovoltaici;
Inverter;
Contatore di energia
bidirezionale;
Dispositivo di interfaccia
con la rete elettrica.
Da: ing. Mauro Nonato
ITIS Marconi - Padova Ing. Luciano Benetti
37Grid-connected
Nei sistemi connessi alla
rete, l'energia prodotta
viene convertita in
corrente elettrica
alternata, e nel caso
questa non venga
utilizzata, viene immessa
nella rete elettrica
nazionale e contabilizzata
con un contatore doppio, in
grado di gestire la corrente
in entrata e quella in
uscita.
Da: ing. Mauro Nonato
ITIS Marconi - Padova
Ing. Luciano Benetti
38Grid-connected
Questo tipo di sistema si applica bene a:
tetti fotovoltaici: impianti di potenza contenuta (qualche
kW) che iniettano l’energia prodotta in rete e che sono
installati su spazi marginali (come le coperture degli
edifici);
centrali fotovoltaiche. Con potenze installate
considerevoli e di taglia modulare in quanto costituite da
unità di generazione base (sottocampi) con potenze fino
a 500kW.
Da: ing. Mauro Nonato
ITIS Marconi - Padova
Ing. Luciano Benetti
39Il Fotovoltaico
LE TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE
1. Impianti isolati (stand alone);
In questi impianti l’energia generata alimenta direttamente il carico elettrico.
Quella in eccesso viene accumulata nelle batterie che la rendono disponibile nei
periodi in cui il generatore fotovoltaico non è nelle condizioni di fornirla.
Questi impianti rappresentano la soluzione più idonea a soddisfare utenze isolate
che possono essere convenientemente equipaggiate con apparecchi utilizzatori
che funzionano in corrente continua
Ripetitore
telecomunicazioni
Rifugi di
montagna
Da: S.E. Project Ing. Luciano Benetti
40Il Fotovoltaico
1. Impianti isolati (stand alone);
Rifugi di montagna: circa 70 pannelli installati, con superficie
unitaria di circa 0.5 mq….
Ing. Luciano Benetti
41Il Fotovoltaico
LE TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE
1. Impianti isolati (stand alone);
Un semplice impianto fotovoltaico isolato è composto dai seguenti elementi:
1. Cella solare: per la trasformazione di energia solare in energia elettrica.
Per ricavare più potenza vengono collegate tra loro diverse celle.
2. Regolatore di carica: é un apparecchio elettronico che regola la ricarica e la
scarica degli accumulatori. Uno dei suoi compiti é di interrompere la ricarica ad
accumulatore pieno.
3. Accumulatori: sono i magazzini di energia di un impianto fotovoltaico. Essi
forniscono l’energia elettrica quando i moduli non sono in grado di produrne, per
mancanza di irradiamento solare.
4. Inverter (o convertitore): trasforma la corrente continua proveniente dai moduli
e/o dagli accumulatori in corrente alternata convenzionale a 220V. Se
l’apparecchio da alimentare necessita di corrente continua si può fare a meno di
questo componente.
5. Utenze: apparecchi alimentati dall’impianto fotovoltaico.
Da: S.E. Project Ing. Luciano Benetti
42Il Fotovoltaico
LE TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE
1. Impianti isolati (stand alone);
Spesso vengono impiegati anche degli impianti composti. Per esempio
impianti fotovoltaici in combinazione con gruppi elettrogeni a motore
Diesel. In questo caso l’impianto fotovoltaico fornisce la potenza base
utilizzata di solito. Per consumi elevati di breve durata (o in caso si
emergenza) viene inserito il gruppo elettrogeno.
Da: S.E. Project Ing. Luciano Benetti
43Stand-alone o off-grid
I sistemi autonomi, sono quelli in cui l'energia elettrica
che viene prodotta in eccedenza rispetto al carico
elettrico, viene accumulata all'interno di batterie, al fine
di poter essere utilizzata in momenti di bassa insolazione
o di buio.
Da: ing. Mauro Nonato
ITIS Marconi - Padova Ing. Luciano Benetti
44Stand-alone o off-grid
Questo tipo di sistema si
applica bene a:
lampioni fotovoltaici (di
varia potenza).
Da: ing. Mauro Nonato, SE
Project, Manieroelettronica
Ing. Luciano Benetti
45Impianti “stand–alone”
Non sono collegati con la rete elettrica e
sono composti da:
Moduli fotovoltaici;
Regolatore di carica;
Inverter;
Sistema di accumulo
(batterie di accumulo).
Da: ing. Mauro Nonato
ITIS Marconi - Padova Ing. Luciano Benetti
46Stand-alone o off-grid
Moduli Fotovoltaici: raggruppamenti piani di celle, di
potenza che va dai 20 ai 100 Watt di picco, erogati
nelle condizioni di illuminamento nominale. I pannelli
vanno rivolti a sud con un'inclinazione, in gradi,
rispetto al piano orizzontale, pari alla latitudine del
luogo.
L'energia media prodotta da un m2 di pannello è di
circa 450 Wattora al giorno
Da: ing. Mauro Nonato
ITIS Marconi - Padova
Ing. Luciano Benetti
47Stand-alone o off-grid
Inverter: la corrente generata dai pannelli fotovoltaici
è di tipo continuo; visto che la maggior parte delle
apparecchiature elettriche richiede la corrente alternata
si utilizza un dispositivo elettrico, l'inverter, capace di
trasformare l'energia elettrica da continua ad alternata
Da: ing. Mauro Nonato
ITIS Marconi - Padova Ing. Luciano Benetti
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