Energia solare. Near Zero Energy Building and Renewable Energy. Energia solare ZEB energy supply: PV. Fabio Peron Università IUAV - Venezia

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1 Università IUAV di Venezia, fficienza nergetica e Sostenibilità Magistrale Architettura e Innovazione Near Zero nergy Building and Renewable nergy Fabio Peron Università IUAV - Venezia nergia solare nergia solare ZB energy supply: PV Straightforward installation, easy to predict output xpensive but electricity is very useful and excess can easily be sent to the grid (grid=battery) Rated by peak output under standard solar conditions ( peak Watt or W p ) Costs now $,8/W p (before subsidy) installed

2 ZB energy supply: PV Integration on building 12.5 cm 12.5 cm nergia solare: produzione di corrente elettrica nergia solare: fotovoltaico Materiale Struttura Band Gap fficienza massima di laboratorio fficienza tipica commerciale (ev) (%) (%) Si wafer monocristallino 1,1 > Si wafer policristallino 1, Si film sottile amorfo 1, GaAs wafer policristallino 1,45 > 28 > 2 CdTe film sottile policristallino 1, CuInSe 2 film sottile policristallino (CIS) 1,

3 nergia solare: fotovoltaico energia elettrica mediamente prodotta da 1 kwp in Italia: 1. kwh / anno al Nord 1.3 kwh / anno al Centro 1.5 kwh / anno al Sud costo impianto installato: superficie occupata: peso dei moduli : costi di manutenzione: / kwp circa 8 m 2 / kwp da 8 a 15 kg / kwp (dipende da struttura) < 1% del costo dell investimento. se posizionati su una superficie inclinata (tetto rivolto verso sud); in caso dovessero essere installati inclinati su una superficie piana, lo spazio occupato raddoppia al fine di evitare ombreggiamento sui pannelli) possibile utilizzare dati più precisi messi a disposizione dal Joint Research Center di Ispra. La mappa dà una indicazione ipotizzando pannelli correttamente orientati sud e un coefficiente di performance del sistema del 75%. [Wh/m 2 ] L orientamento ideale è a SUD con un angolo di inclinazione tra i 15 e i 45 per i paesi dell uropa meridionale, e tra i 25 e 6 per i paesi dell uropa settentrionale max [gradi] Nell emisfero Nord il modulo deve essere posizionato rivolto verso Sud. Notare che la differenza in energia captata annua con cielo sereno tra posizionamento complanare alla falda (1-2 ) e ottimale (3 ) è contenuta (7%) In Italia le condizioni ottimali sono: esposizione: SUD inclinazione: 3 assenza d ombreggiamento Superficie netta per i moduli Si policristallino: circa 8 1m 2 x kwp Posizione da evitare per una corretta integrazione architettonica

4 Solare fotovoltaico: sistemi a inseguimento Solare fotovoltaico: esempi Solare fotovoltaico: sistemi a inseguimento Solare fotovoltaico: sistemi a inseguimento Incremento di costo intorno al 1% Incremento di produzione intorno al 3% Stime incremento di produttività per Roma

5 Impianto fotovoltaico isolato: dimensionamento Impianto fotovoltaico isolato: dimensionamento DATI DL CARICO utenza isolata Valutazione della domanda Quantità Tipologia utenza Tensione Potenza Corrente assorbita Ore di uso al gg Consumo giornaliero di energia (n ) (V) (Watt) (A) (h) (Wh/g) Modulo scelto 1 Lampade a fluorescenza 12 7, ,92 1, , Frigorifero , Impianto di pompaggio dell'acqua ,33 1,5 6 1 *Televisione 22 9,41,5 49,5 1 *Radio 22 25, ,5 1 *Computer ** 22 12,55 1,5 198 Totale , Quanta superficie è necessaria per avere una certa produzione di energia? Avendo a disposizione una certa superficie quale può essere la produzione di energia annua? Si può ragionare anche in modo inverso. Ossia individuare la superficie necessaria a avere una certa produzione di energia: Con un superficie di 1,8 ettari e considerando l installazione di pannelli in Si policristallino (8 m 2 /kwp): Necessari Centro Italia: 6. kwh/anno, 115 kwh/(kwp anno) potenza installabile 18. m 2 / 8 m 2 /kwp kwh/anno = 225 kwp 6. kwh/anno / 115 kwh/(kwp anno) = 52,2 kwp Per avere 53 kwp sono necessari con pannelli in Si policristallino: 53 kwp x 8 m 2 /kwp = 424 m 2 energia ottenibile annua Nord: 225 kwp x 15 h/anno = 2.362,5 MWh/anno Centro: 225 kwp x 115 h/anno = 2.587,5 MWh/anno Sud: 225 kwp x 125 h/anno = 2.812,5 MWh/anno necessario anche un po di spazio di manovra e per evitare ombreggiamenti eccessivi tra i pannelli. Si può stimare in una perdita di circa 1/3????

6 Una volta definita la potenza del generatore fotovoltaico è possibile stimare l energia producibile nel corso dell anno, con la seguente relazione: = 365 G P 2 K ηbos P giorno P = Potenza di picco nominale dell impianto G = energia media giornaliera (base annua) e sulla superficie esposta K = coefficiente riduttivo per ombreggiamenti e/o esposizione non ottimale η BOS = rendimento del sistema di trasmissione e conversione [ W ], G[ kwh /( m )] sempio: Impianto da 3 kwp installato in località Seriate (BG) su di una falda inclinata di 2 e esposta a sudovest. Calcolo energia captata: = 365 G P 2 K ηbos P giorno [ W ], G[ kwh/( m )] dai dati UNI 1349 per la città di Bergamo si ottiene sul piano orizzontale 3,49 kwh/(m 2 giorno). Si può utilizzare anche l Atlante Climatico NA, che contiene i dati comune per comune. Si riporta il dato sul piano della falda a 2 e con azimuth 15 : 3,74 kwh/m 2 /giorno Stima del coefficiente K: il coefficiente si stima dai risultati di un rilievo clinometrico. La stima si effettua sul rapporto delle aree coperte nel diagramma solare. La stima si effettua sul rapporto delle aree coperte nel diagramma solare. Nell esempio k =,95 Calcolo ηbos: = 365 G P 2 K ηbos P giorno [ W ], G[ kwh /( m )] Il rendimento si calcola inserendo i valori adeguati in funzione delle caratteristiche dei prodotti: inverter,92, circuiti ca,99, circuiti cc,99, mismatch,94, temperatura,94. ηbos=,79 nergia producibile: fv = 31 kwhe/anno 365 = 3, 74 3, 95, 79 / 3114 [ kwh anno ] = kwh e

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