IMPIANTI FOTOVOLTAICI: Dal fotone alla realizzazione pratica

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1 IMPIANTI FOTOVOLTAICI: Dal fotone alla realizzazione pratica Per Ubisol srl: Ing. Mattia Fantini Ing. Matteo Sarti 14 Marzo 2012 Facoltà di Ingegneria di Cesena

2 Sommario L energia Solare Modello a bande Effetto fotoelettrico Giunzione P-N La cella fotovoltaica L impianto fotovoltaico: caratteristiche dei vari componenti La realizzazione pratica Un po di numeri

3 L energia solare L ENERGIA SOLARE La radiazione solare si suddivide in: -Energia riflessa -Energia assorbita -Energia diffusa -Energia diretta

4 L energia solare In un solo giorno la Terra riceve dal Sole energia pari a 30 volte quella consumata dalla popolazione mondiale in un anno Sulla superficie terrestre arrivano circa 1000 watt/m^2 La capacità di conversione FV è circa del 14% 140 watt/m2

5 L energia solare kwh/m2 DEF. Wh: Energia fornita dalla potenza di 1 watt per un ora In condizioni ottimali: tilt 30 azimut 0 1kWp di fotovoltaico produce 1300 kwh/anno

6 L energia solare Angolo di Azimut Angolo di Tilt

7 L energia solare

8 Sommario L energia Solare Modello a bande Effetto fotoelettrico Giunzione P-N La cella fotovoltaica L impianto fotovoltaico: caratteristiche dei vari componenti La realizzazione pratica Un po di numeri

9 Modello a bande MODELLO A BANDE Gli elettroni possono esistere solo in stati energetici ben definiti Numero di atomi elevato Sovrapposizione dei livelli Formazione di bande di energia Banda conduzione Banda valenza Livello di Fermi Metalli Semiconduttori Isolanti

10 Sommario L energia Solare Modello a bande Effetto fotoelettrico Giunzione P-N La cella fotovoltaica L impianto fotovoltaico: caratteristiche dei vari componenti La realizzazione pratica Un po di numeri

11 Effetto Fotoelettrico L EFFETTO FOTOELETTRICO L'energia degli elettroni uscenti è indipendente dall intensità della hν radiazione (luce) e dipende dalla sua frequenza (energia del fotone); L intensità del flusso elettronico emesso (numero di elettroni) dipende dall'intensità della radiazione incidente. La radiazione elettromagnetica è quantizzata in fotoni: E = hν h = costante di Planck = J s ν = frequenza della radiazione, Hz λ = lunghezza d onda = c/ν = ^6 /ν, m

12 Effetto Fotoelettrico per liberare elettroni: Si-c Si-a hν > Eg hc/λ > Eg λ < hc/eg λ < 1242/Eg

13 Sommario L energia Solare Modello a bande Effetto fotoelettrico Giunzione P-N La cella fotovoltaica L impianto fotovoltaico: caratteristiche dei vari componenti La realizzazione pratica Un po di numeri

14 Giunzione P-N La conversione della radiazione solare in energia elettrica avviene sfruttando l effetto indotto da un flusso luminoso che incide su una regione di carica spaziale in cui è presente un campo elettrico in grado di separare le cariche elettriche che si producono. Ef Ef Ef

15 E Giunzione P-N

16 Giunzione P-N

17 Sommario L energia Solare Modello a bande Effetto fotoelettrico Giunzione P-N La cella fotovoltaica L impianto fotovoltaico: caratteristiche dei vari componenti La realizzazione pratica Un po di numeri

18 La cella fotovoltaica SCHEMATIZZAZIONE DELLA CELLA Generatore di corrente

19 La cella fotovoltaica

20 La cella fotovoltaica

21 La cella fotovoltaica TIPI DI SILICIO SILICIO MONOCRISTALLINO SILICIO POLICRISTALLINO SILICIO AMORFO RENDIMENTO CELLE 14% - 17% 12% 14% 6% - 8% VANTAGGI Molto stabile nel tempo Elevato numero di produttori Processi produttivi più semplici Costo inferiore Miglior sfruttamento dello spazio SVANTAGGI Complessità in fase di produzione Costi maggiori Rendimento leggermente inferiore Minor rendimento Degrado iniziale Necessità di grandi superfici

22 SILICIO MONOCRISTALLINO La cella fotovoltaica Isofoton

23 La cella fotovoltaica PROCESSO PRODUTTIVO

24 Trina Solar La cella fotovoltaica SILICIO POLICRISTALLINO

25 La cella fotovoltaica SILICIO AMORFO Nexpower

26 Sommario L energia Solare Modello a bande Effetto fotoelettrico Giunzione P-N La cella fotovoltaica L impianto fotovoltaico: caratteristiche dei vari componenti La realizzazione pratica Un po di numeri

27 L impianto fotovoltaico IMPIANTO FOTOVOLTAICO CARATTERISTICHE DEI VARI COMPONENTI CAVI IN CC RETE ELETTRICA CAVI IN AC CONTATORE SCAMBIO kwh INVERTER CONTATORE PRODUZIONE PROTEZIONE E SEZIONAMENTO kwh PROTEZIONE E SEZIONAMENTO UTENZA SEZIONE IN CC SEZIONE IN AC

28 GENERATORE FOTOVOLTAICO L impianto fotovoltaico Stringa Generatore fotovoltaico Modulo Cella Pm= 1.8W Voc= 0.6V Isc= 3A Pm= 250W Voc= 37.6V Isc= 8.81A Pm= 3000W Voc= 451V Isc= 8.81A Pm= 6000W Voc= 451V Isc= 17.6A

29 L impianto fotovoltaico

30 L impianto fotovoltaico MATERIALI VETRO TEMPRATO SILICIO ARGENTO EVA ALLUMINIO SCATOLA GIUNZIONE PLASTICA

31 L impianto fotovoltaico IMPIANTO FOTOVOLTAICO CARATTERISTICHE DEI VARI COMPONENTI CAVI IN CC RETE ELETTRICA CAVI IN AC CONTATORE SCAMBIO kwh INVERTER CONTATORE PRODUZIONE PROTEZIONE E SEZIONAMENTO kwh PROTEZIONE E SEZIONAMENTO UTENZA SEZIONE IN CC SEZIONE IN AC

32 L impianto fotovoltaico INVERTER Centralizzato Di Stringa Monofase Trifase Senza trasformatore Con trasformatore a 50Hz Con trasformatore in alta frequenza

33 L impianto fotovoltaico IMPIANTO FOTOVOLTAICO CARATTERISTICHE DEI VARI COMPONENTI CAVI IN CC RETE ELETTRICA CAVI IN AC CONTATORE SCAMBIO kwh INVERTER CONTATORE PRODUZIONE PROTEZIONE E SEZIONAMENTO kwh PROTEZIONE E SEZIONAMENTO UTENZA SEZIONE IN CC SEZIONE IN AC

34 L impianto fotovoltaico CONDUTTORI in corrente continua

35 L impianto fotovoltaico CONDUTTORI in corrente alternata

36 L impianto fotovoltaico IMPIANTO FOTOVOLTAICO CARATTERISTICHE DEI VARI COMPONENTI CAVI IN CC RETE ELETTRICA CAVI IN AC CONTATORE SCAMBIO kwh INVERTER CONTATORE PRODUZIONE PROTEZIONE E SEZIONAMENTO kwh PROTEZIONE E SEZIONAMENTO UTENZA SEZIONE IN CC SEZIONE IN AC

37 PROTEZIONE E SEZIONAMENTO Sezionatore portafusibili PROTEZIONI IN CC Scaricatore di tensione L impianto fotovoltaico PROTEZIONI IN AC Int. Magneto-Termico Int. Magneto-Termico Differenziale

38 L impianto fotovoltaico IMPIANTO FOTOVOLTAICO IMPIANTI STAND ALONE CAVI IN CC CAVI IN AC INVERTER UTENZA PROTEZIONE E SEZIONAMENTO PROTEZIONE E SEZIONAMENTO REGOLATORE DI CARICA ACCUMULATORI

39 PAUSA CAFFE

40 Sommario L energia Solare Modello a bande Effetto fotoelettrico Giunzione P-N La cella fotovoltaica L impianto fotovoltaico: caratteristiche dei vari componenti La realizzazione pratica Un po di numeri

41 La realizzazione pratica FASE 1: SOPRALUOGO FASE 2: PROCESSI AUTORIZZATIVI FASE 3: INSTALLAZIONE FASE 4: GSE

42 La realizzazione pratica FASE 1: SOPRALUOGO OMBRE STRINGHE TIPO DI POSA

43 La realizzazione pratica PER UN BUON PROGETTO OCCORRE: Posizionare i moduli lontano dalle ombre Cercare il miglior orientamento Creare stringhe di pannelli bilanciate

44 La realizzazione pratica FASE 1: SOPRALUOGO OMBRE STRINGHE TIPO DI POSA STIMA ENERGIA PRODOTTA [kwh]

45 La realizzazione pratica FASE 2: PROCESSI AUTORIZZATIVI COMUNE ENEL

46 La realizzazione pratica

47 La realizzazione pratica

48 La realizzazione pratica

49 La realizzazione pratica

50 Dichiarazione di fine lavori: La realizzazione pratica Allegato P Comunicazione fine opere Allegato O Regolamento di esercizio Allegato A Accettazione preventivo Enel Dichiarazione conformità impianto elettrico Relazione finale di progetto Allaccio impianto fotovoltaico

51 La realizzazione pratica FASE 2: PROCESSI AUTORIZZATIVI COMUNE ENEL PROTOCOLLO VERBALI ENEL

52 La realizzazione pratica FASE 3: INSTALLAZIONE INSTALLAZIONE IMPIANTO FV ADEGUAMENTO IMP. ELETTRICO

53 Integrazione architettonica La realizzazione pratica Scossaline Vasche plastiche in PVC Montanti in alluminio Fissaggio

54 La realizzazione pratica Parziale integrazione Morsetto di alluminio Verga in alluminio Staffa in acciaio inox regolabile Tassello meccanico, tassello chimico, mordente

55 La realizzazione pratica

56 La realizzazione pratica FASE 3: INSTALLAZIONE INSTALLAZIONE IMPIANTO FV ADEGUAMENTO IMP. ELETTRICO IMPIANTO INSTALLATO

57 La realizzazione pratica FASE 4: GSE Richiesta incentivo Statale Invio della documentazione dimostrante la tipologia di impianto

58 La realizzazione pratica

59 La realizzazione pratica

60 La realizzazione pratica FASE 4: GSE INCENTIVO

61 La realizzazione pratica

62 Applicazioni standard e non

63 Applicazioni standard e non

64 Applicazioni standard e non

65 Sommario L energia Solare Modello a bande Effetto fotoelettrico Giunzione P-N La cella fotovoltaica L impianto fotovoltaico: caratteristiche dei vari componenti La realizzazione pratica Un po di numeri

66 Un po di numeri POTENZA INSTALLATA IN EMILIA-ROMAGNA Potenza installata [MW] Anno

67 Un po di numeri TABELLA COSTO TOTALE INCENTIVI Anno [Mln euro] , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,4 TOTALE [Mln euro] 87762,8

68 Un po di numeri Consumo orario Potenza Ora Consumi totali

69 CURVA ORDINE DI MERITO Un po di numeri

70 Un po di numeri Sviluppo di impianti grid-connected come rete internet

71 GRAZIE PER L ATTENZIONE Siamo anche su

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