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1 CRITERI DI DIMENSIONAMENTO Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 1 CRITERI DI DIMENSIONAMENTO Entrano in gioco molteplici fattori, per esempio: 1. Posizione geografica dell impianto (latitudine) 2. Irraggiamento solare (durata giornaliera, intensità) 3. Temperatura ambientale media (anche la temperatura influenza il rendimento di un impianto) 4. Superficie a disposizione. Se si dispone di uno spazio sufficientemente grande si possono impiegare dei moduli più convenienti a rendimento minore (che necessitano però di superfici maggiori). 5. Fabbisogno energetico degli apparecchi allacciati. È importante scegliere degli apparecchi a basso consumo energetico, come pompe e frigoriferi speciali, lampade a risparmio. Un fabbisogno energetico minore comporta un impianto FV più piccolo e quindi minor costo di acquisto. Ciascuno dei tre tipi di impianti fotovoltaici ha esigenze diverse per quanto riguarda i moduli solari e l elettronica. Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 2

2 CRITERI DI DIMENSIONAMENTO 1,5 W per 100 cm 2 prodotti da una cella fotovoltaica Ovvero 1,5 W per 1 dm 2 Main1m 2 ci sono 100 dm 2 per cui 1,5 x 100 = 150W per m 2 = 0,15 kw per m 2 Per cui la potenza di picco erogabile da un impianto FV in condizioni di massimo radiazione solare (potenza di picco) vale: P p (kw) = 0,15 x Superficie (m 2 ) Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 3 CRITERI DI DIMENSIONAMENTO Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 4

3 DEFINIZIONI P p (kw p ) = Potenza elettrica di picco dei moduli fotovoltaici in condizioni di massima insolazione. In realtà tale potenza è riferita ad un irraggiamento standard di 1 kw/m 2 su una superficie orizzontale e alla temperatura di 25 C. Fornita in corrente continua P (kw) = Potenza elettrica all uscita dell inverter e misurata al contatore. Tale potenza è riferita in corrente alternata a 220 o 380 Volt. Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 5 Dipende da diversi fattori: a) Efficienza dei moduli e dimensioni dell impianto; b) Radiazione solare incidente (dipende dalle condizioni atmosferiche); c) Posizionamento dei moduli (angolo di inclinazione o di tilt e di orientamento o azimut); d) Efficienza del BOS (Balance Of System) elettrico; Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 6

4 L efficienza delle celle e dei moduli ( FV ) E dfiit definita dl dal rapporto tra lapotenza elettrica ltti prodotta e la potenza della radiazione solare incidente. Entrambe ovviamente cambiano in funzione di: Condizioni di irraggiamento solare (quindi delle condizioni atmosferiche) Manutenzione e/o pulitura dei pannelli. Decadimento delle prestazioni nel tempo. L efficienza di un pannello si riduce di un fattore 1%-5% annuo.. Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 7 L efficienza delle celle e dei moduli ( FV ) Come riferimento si usano le condizioni standard di insolazione cioè : Potenza della radiazione incidente = 1000 Watt/m 2 Temperatura del modulo = 25 C In queste condizioni i valori di FV tra 15% e il 23%) Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 8

5 L efficienza delle celle e dei moduli ( FV ) La potenza elettrica di picco generata P p (kw p ) sarà : Essendo: FV P p = FV x P stc x S FV l efficienza del modulo (è un numero puro) P stc la potenza radiante in condizioni standard [1000W/m 2 ] S l area del modulo [ m 2 ] 8 m 2 di moduli con efficienza FV = 12,5 % producono quindi 1kW di picco. Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 9 L efficienza delle celle e dei moduli ( FV ) SUPERFICI NECESSARIE PER IMPIANTI FOTOVOLTAICI Silicio Mono e Poli cristallino: Tetti a falda circa 8-10 mq. Per 1kW Tetti T piani i e terreno libero mq. Per 1 kw Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 10

6 Radiazione solare incidente Ha un valore variabile in funzione di diversi parametri : 1. la distanza e posizione relativa Terra-Sole; La distanza Terra-Sole influenza la quantità totale di energia che raggiunge il pianeta. L inclinazione della Terra rispetto al suo piano di rivoluzione intorno al Sole comporta che i due emisferi Nord e Sud, abbiano diversi climi e stagioni. Per tale motivo la latitudine del luogo di installazione è un parametro fondamentale per la progettazione dei sistemi FV. Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 11 Radiazione solare incidente 2. l influenza dell atmosfera terrestre (assorbimento, riflessione, rifrazione, ecc.) La presenza dell atmosfera comporta una serie di fenomeni sulla radiazione incidente, tra i quali l effetto filtro, che riduce sensibilmente l intensità della radiazione al suolo e la frammentazione della luce nelle sue diverse componenti (diretta, riflessa, assorbita, ecc). Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 12

7 Posizionamento dei moduli La posizione dei moduli rispetto al sole influisce notevolmente sulla quantità di energia captata e quindi sulla quantità di energia elettrica prodotta. I parametri che direttamente influiscono sul fenomeno sono: l angolo di inclinazione rispetto all orizzontale (tilt) l angolo di azimut (orientamento rispetto al Sud) Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 13 Posizionamento dei moduli Nel nostro emisfero (Nord) l energia elettrica prodotta è massima per angolo di tilt uguale circa alla latitudine locale e orientamento a Sud (azimut = 0). Variazioni di angolo di tilt ± 15 e di azimut ± 45 rispetto a Sud non comportano sensibili i ipeggioramenti i delle radiazioni incidenti. Ciò comporta una notevole flessibilità nell orientamento dei moduli FV. Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 14

8 Posizionamento dei moduli Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 15 Posizionamento dei moduli L energia annua prodotta da un impianto FV dipende anche dalle ore equivalenti di potenza di picco della zona in cui l impianto è installato Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 16

9 Efficienza del BOS (Balance Of System) elettrico L efficienza i complessiva dell impianto è influenzata dai componenti elettrici necessari al trasferimento dell energia prodotta dal modulo FV all utenza. Tale rendimento tiene conto delle perdite elettriche: nell inverter/trasformatore nelle linee e nei componenti elettronici nelle eventuali batterie (solo impianti stand alone) a causa dell aumento della temperatura dei moduli. Valori di Bos accettabili vanno dall 75% all 80% Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 17 Il calcolo dell energia producibile da un impianto L energia producibile in un anno da un impiantoi fotovoltaico, espressa in kwh/anno è calcolabile con la seguente formula: E = I m * FV * B.O.S. * S * F C Im è l irradiazione media annua ovvero la quantità di energia solare mediamente incidente in una zona Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 18

10 Il calcolo dell energia producibile da un impianto I m E l irradiazione solare media annua ovvero la quantità di energia solare mediamente incidente in una zona per ogni metro quadrato. Varia da zona a zona e di anno in anno. E un valore tabulato fornito annualmente dalla GSE (Gestione Servizi Energetici). Si misura in KWh/m 2 /anno Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 19 Il calcolo dell energia producibile da un impianto FV E il rendimento di un modulo fotovoltaico.e un numero (decimale o percentuale), non ha unità di misura. B.O.S. E il rendimento del Balance Of System. Viene solitamente fornito dal progettista. E un numero (decimale o percentuale), non ha unità di misura. Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 20

11 Il calcolo dell energia producibile da un impianto S E la superficie totale del generatore fotovoltaico. E espressa in m 2. Fc E il fattore di Correzione che tiene conto di: l angolo di inclinazione rispetto all orizzontale (tilt) l angolo di azimut (orientamento rispetto al Sud) E un numero puro variabile da 0 a 1. Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 21 Il calcolo dell energia producibile da un impianto Fc Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 22

12 Il calcolo dell energia producibile da un impianto Scelta del modello di pannello: Caratteristiche ti del pannello scelto: Tipo di silicio Potenza di picco P p (W p) Tensione a vuoto V oc (V) Rendimento FV (%) Superficie S (m 2 ) Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 23 Il calcolo dell energia producibile da un impianto energia.com/come- progettare-un-impianto-fotovoltaico-pannelli- inverter.html g=it&map=europe fotovoltaico.html Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 24

13 IL COSTO DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO I sistemi FV non sono ancora concorrenziali con le tecnologie tradizionali per la produzione di energia elettrica. Ciò è dovuto al costo ancora elevato della materia prima e della lavorazione necessaria per la produzione dei moduli. Ma anche perché il mercato dell energia ancora non tiene conto dei costi reali, ma nascosti, che i combustibili fossili utilizzati per la produzione elettrica fanno pagare all ambiente e all uomo. Per motivi di tutela ambientale, ma anche a causa della grande vulnerabilità dei paesi occidentali, petrolio dipendenti, c è da parte dei Governi una grossa spinta alla diffusione delle tecnologie FV attraverso programmi di incentivazione nazionali e internazionali. Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 25 IL COSTO DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO Il costo di un impianto FV è condizionato principalmente : dalla tipologia dell impianto (isolato o connesso alla rete) ; dai materiali costituenti i moduli FV; dll dalla qualità dell inverter ; dalle batterie di accumulo per i sistemi isolati ; dalla struttura di supporto dei moduli. Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 26

14 IL COSTO DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO Distribuzione dei costi di un sistema FV di piccola taglia connesso alla rete 10% 15% 15% 60% moduli inverter BOS installazione Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 27 IL COSTO DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO Costo dell impianto per unità di potenza installata Impianto FV connesso alla rete Impianto FV isolato / kw p da 4000 a 5000 da 6000 a 8000 Impianti Fotovoltaici - Dimensionamento 28

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