Le attività fotovoltaiche del LEEE-TISO

Transcript

1 Le attività fotovoltaiche del LEEE-TISO Domenico Chianese, S. Rezzonico, N. Cereghetti, E. Burà, A. Realini, G. Friesen.

2

3 di SUPSI, DCT, LEEE-TISO

4 TISO + UREC Scuola Universitaria Professionale SUPSI Dipartimenti Istituti DAA DAA DCT DCT e e Territorio Territorio DEM DEM DIE DIE DLS DLS ICIMSI ICIMSI IDSIA IDSIA IST IST Ciclo Ciclo di di Architettura Architettura Formazione Base Ciclo Ciclo di di Ingegneria Architettura Civile Ricerca applicata Prestazioni di servizio Ciclo di Tecnico Architettura Sperimentale Ciclo di Architettura Formazione continua Corsi Ciclo di di aggiornamento Architettura Studi Ciclo di di postdiploma Architettura

5 Le attività del LEEE-TISO Ricerca applicata 1. Misure Outdoor a medio termine (STAND; 15 mesi, MPPT) 2. Misure Indoor (Simulatore solare ad impulso) 3. Misure Outdoor a corto termine (Sun Tracker: in fase di sviluppo) 4. Misure Outdoor di impianti (impianti TISO; Mark II/AET III; ).

6 Le attività del LEEE-TISO Servizi 1. Misura I-V dei moduli con simulatore solare. 2. Misura I-V degli impianti ed estrapolazione a STC. 3. Termografie. 4. Consulenza nella progettazione di impianti speciali. Formazione continua Corsi per progettisti (4 moduli: teoria, immissione in rete, impianti autonomi, progettazione con PVSYST).

7 Potenza energia - durata Quanta potenza ha realmente il mio modulo? [Wp] Quanta energia produrrà il mio modulo a casa mia? [kwh/year] Quanto durerà l impianto che sto costruendo? [year] fabbricante progettista - utente

8 1 Simulatore Solare ad impulso STC: 1000 W/m2; 25 C Classe A, IEC Accreditato ISO Precisione 2.0% su Pm; 1.4% su Isc; 1.0% su Voc

9 1 Stand: procedura di test Pn Pa 20 kwh/m2 P0 P3 P6 P9 P12 P15 Nominal Power (manufacturer) Acquired power After 0 months of exposure After 3 months of exposure After 6 months of exposure After 9 months of exposure After 12 months of exposure After 15 months of exposure MPPT 45 inclinazione -7 azimut Open-rack

10 1 Potenze nominali e reali (ciclo 7) Typ Zelle STC [W] P (%) P 0 -P n P 3 -P 0 P 15 -P n P n P 0 P 3 P 15 P n P 0 P n SW50T sc-si Sunslates sc-si SM55 sc-si M-S36-53 sc-si M500A sc-si BP275F sc-si RSM50 mc-si PW1000 mc-si MSX83 mc-si KC60 mc-si GPV75P mc-si ASE-100 mc-si APX90 mc-si US64 a-si DS40 a-si ST40 CIS E

11 1 Diminuzione della potenza nel tempo 20 kwh/m 2

12 1 Pn? Pmin? x%? La potenza reale dei moduli è tra Pmin e Pn - x%. La potenza nominale Pn non esiste! I moduli c-si degradano nelle prime ore di funzionamento (< 20kWh/m 2 ). Le garanzie non sono uguali tra i fabbricanti. x% su Pn o su Pmin?

13 2 Quanta energia produrrà il mio modulo a casa mia?

14 2 Performance Ratio vs. potenza nominale Pn Performance Ratio (PR) Differenza Relativa % -18.6% -18.7% % % -21.6% -32.3% -32.6% % -30% -25% -20% % -13.8%-14.2%-14.7% -12.4% -10.6% -15% -10% % -6.4% -5% % 0% US64 ST40 DS40 ASE-100 KC60 SM55 RSM50 PW1000 ASI M500A M-S36-53 BP275F GPV75P MSX83 Sunslates APX90 SW50T

15 2 Performance Ratio vs. potenza reale P % -13.2% % -12% 0.6 Performance Ratio (PR) Relative difference -6.7% -6.8% -7.1% -8.8% -9.1% -9.4% -10% -8% % -4.8% -5.7% -6% % -2.8% -4% -2% % 0% SW50T KC60 SM55 RSM50 GPV75P ASI PW1000 ASE-100 M500A APX90 M-S36-53 Sunslates BP275F MSX83

16 2 Quanta energia produrrà il mio modulo a casa mia? Una possibilità: Il metodo delle matrici (Matrix Method) Metodo semplice e rapido Confronto di moduli e strutture Dati meteo mensili disponibili

17 2 Metodo delle matrici PV P m (G i,t a ) Matrice di potenza Pm(Gi,Ta): Potenza del modulo vs. irraggiamento Gi e temperatura ambiente Ta E [kwh] METEO N(Gi,T a ) Matrice meteo N(Gi,Ta): Numero di eventi climatici (Gi,Ta) in un determinato luogo e periodo.

18 2 Matrice di potenza Pm ( Gi, Ta ) Matrice di eventi meteo N ( Gi, Ta )

19 2 prodotta vs. Gi, Ta = E

20 2 Module name E real E meas E real -E meas E syn E real -E syn & 1 year 1 year july 1 year july METEONORM technology [kwh] [kwh] [kwh] [kwh] [kwh] [kwh] [kwh] SW50T sc-si % 4.2% % Sunslates sc-si % 4.8% % SM55 sc-si % 0.6% % M-S36-53 sc-si % 0.2% % M500A sc-si % 1.0% % BP275F sc-si % -0.2% % ASI sc-si % -1.5% % RSM50 mc-si % 0.5% % PW1000 mc-si % -1.5% % MSX83 mc-si % 0.9% % KC60 mc-si % 0.4% % GPV75P mc-si % 0.5% % ASE-100 mc-si % 1.2% % APX90 mc-si % 2.0% % US64 a-si % 6.0% % DS40 a-si % 4.6% % ST40 CIS % 0.0% % Max Error 1.02% 1.97% * 2.16% Average Error 0.37% 0.80% * 1.09%

21 2 Matrice di potenza creata con i dati di 1 anno - Per tutti i moduli Errore medio dovuto a: Matrice di potenza < 0.4% Matrice meteo < 0.7% Errore totale < 1.1% Matrice di potenza creata con i dati di 1 mese Errore medio dovuto alla matrice di potenza - Per tecnologie standard sc-si, mc-si e CIS < Per a-si e tecnologie non standard = 4-6%

22 2 Calcolo della resa energetica con il metodo delle matrici Semplice e veloce utilizzo con Excel e Meteonorm. Valori meteorologici mensili G h,glob e T a sono sufficienti. Semplice e veloce confronto con altri moduli. Verifiche Determinazione della matrice Pm (Gi,Ta) con altri metodi Confronto con altre condizioni climatiche. Statistica. Trasposizione ad altri tipi di montaggio.

23 3 Quanto durerà l impianto che sto costruendo? [year]

24

25 Determinazione del Mean Time Before Failure dell impianto (MTBF project)

26 Difetti principali: ingiallimento delaminazione penetrazione sigillante ossidazione terminali ma rendimento inalterato

27 Misura della caratteristica IV di tutti i moduli dell impianto 59% Perdita < 10% 35% 10%<perdita< 20% Campo Nord Campo Centrale Campo Sud % perdita > 20% Pm [W]

28 3 Quanto durerà l impianto che sto costruendo? [year] y [years] = 20 (!) + 10 (?)

29 4 e le altre attività