CORSO SULLA TECNOLOGIA DEL SOLARE FOTOVOLTAICO

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1 Nel dimensionamento di massima di un impianto fotovoltaico si deve tenere conto diduedue aspetti: - la superficie utile disponibile, dalla quale dipende la potenza massimainstallabile; -il fabbisogno elettrico dell utente, almeno che l obiettivo non siadi cedere tutta o buona parte dell energia prodotta inrete. Potenza massima installabile Dimensionamento di un impianto fotovoltaico Superfici piane: P (kwp) = AREA UTILE (m 2 ) / (8*2.5) (m 2 /kwp) Superfici inclinate: P (kwp) = AREA UTILE (m 2 ) / 8 (m 2 /kwp) 34

2 Producibilità CORSO SULLA TECNOLOGIA DEL SOLARE Dimensionamento di un impianto fotovoltaico L irraggiamento, quindi l energia solare disponibile al suolo, è diverso a seconda della latitudine. Tale valore non solo varia molto tra l equatore e i poli ma varia in modo significativo anche tra il Nord e il Sud Italia. Produbibilità Nord kwh/kwp Centro kwh/kwp Sud kwh/kwp 35

3 Producibilità Dimensionamento di un impianto fotovoltaico L angolo di tilt è l inclinazione del pannello rispetto all asse orizzontale. Più l angolo di incidenza della radiazione solare tende ad essere normale al pannello minore sarà la componente riflessa e quindi maggiore la produzione del pannello. Area geografica Angolo di tilt 30 Italia Bolzano 35 - Siracusa 30 Polo Nord 90 Equatore 0 36

4 Producibilità Dimensionamento di un impianto fotovoltaico Si definisce angolo di azimut lo scostamento rispetto al sud ORIENTAMENTO INCLINAZIONE (orizzontale = 0 - verticale = 90 ) Sud = 0 e Est/Ovest = ,89 0,97 1 0,99 0,93 0,83 0, ,89 0,96 1 0,98 0,93 0,83 0, ,89 0,96 0,99 0,97 0,92 0,82 0, ,89 0,94 0,97 0,95 0,90 0,81 0, ,89 0,93 0,94 0,92 0,87 0,79 0, ,89 0,91 0,91 0,88 0,83 0,76 0, ,89 0,88 0,87 0,83 0,78 0,71 0,62 37

5 Producibilità Dimensionamento di un impianto fotovoltaico Ombreggiamento e diodi di by-pass. Se un pannello è parzialmente ombreggiato può essere soggetto o ha un calo di produzione o all annullamento completo della produzione, con conseguente riduzione o completa perdita di produzione dell intera stringa all interno della quale il pannello è inserito h d = 3h 38

6 Producibilità Dimensionamento di un impianto fotovoltaico Ombreggiamento e diodi di by-pass. INSTALLAZIONE IN VERTICALE 4 file e 3 diodi INSTALLAZIONE IN ORIZZONTALE 4 file e 3 diodi OMBRA OMBRA 39

7 Producibilità (kwh/kwp) 40

8 Producibilità (kwh/kwp) Producibilità lorda (kwh/kwp) = Irraggiamento (kwh/m^2) * rendimento pannello* superficie alkwp(m^2/kwp) Producibilità netta(kwh/kwp) = producibilità lorda(kwh/kwp) (kwh/kwp)* (1 perdite concentrate perdite distribuite perdite per riflessione perdite per temperatura) 41

9 Producibilità (kwh/kwp) IrraggiamentoBrescia: kwh/m^2 Rendimento pannello policristallino: 0,14 Superficie alkwp:~8m^2/kwp Perdite: temperatura(9,5%) + riflessione(2,5%) + concentrate, distribuite e inverter(14%) + trasformatore(2%) = 28% 2 2 Pr oducibilà _ lorda( kwh kwp) = 1.400( kwh m ) 0,14 8( m kwp) = 1.568( kwh kwp) Producibilità netta (kwh/kwp) = (kwh/kwp) * (1-0,28) = (kwh/kwp) 42

10 Producibilità (kwh/kwp) Irraggiamento Augusta(Sicilia) (Sicilia): kwh/m^2 Rendimento pannello policristallino: 0,14 Superficie alkwp:~8m^2/kwp Perdite: temperatura(9%) + riflessione(3,5%) + concentrate, distribuite e inverter(14%) + trasformatore(3%) = 28,5% 2 2 Pr oducibilà _ lorda( kwh kwp) = 2.000( kwh m ) 0,14 8( m kwp) = 2.240( kwh kwp) Pr oducibilà _ netta( kwh kwp) = 2.240( kwh kwp) (1 0,295) = 1.579( kwh kwp) 43

11 Producibilità (kwh/kwp) In caso di azimut e tilt non ottimali moltiplico la producibilità attesa peri coefficienti di riduzione previsti dallatabella ORIENTAMENTO INCLINAZIONE (orizzontale = 0 - verticale = 90 ) Sud = 0 e Est/Ovest = ,89 0,97 1 0,99 0,93 0,83 0, ,89 0,96 1 0,98 0,93 0,83 0, ,89 0,96 0,99 0,97 0,92 0,82 0, ,89 0,94 0,97 0,95 0,90 0,81 0, ,89 0,93 0,94 0,92 0,87 0,79 0, ,89 0,91 0,91 0,88 0,83 0,76 0, ,89 0,88 0,87 0,83 0,78 0,71 0,62 44

12 Sito per calcolo producibilità attesa: 45

13 Sito per calcolo producibilità attesa: 46

14 Producibilità (kwh/kwp) 47

15 Producibilità (kwh/kwp) 48

16 Le nuove tecnologie prodotti concorrenti del policristallino Principali tecnologie alternative alsilicio il filmsottile film sottile inorganico: CIS; CIGS; CdTe; a-si(silicio amorfo); film sottile organico; film sottile organico/ inorganico; 49

17 Principali produttori di filmsottile First Solar; Fuji Eletric; Nanosolar; Sanyo; Uni Solar; G24i; 50

18 Film sottile Vantaggi del filmsottile: elevata flessibilità facilmente integrabile; sottili e leggeri; costi minori (uso di materiali piùeconomici); okcon lucediffusa Svantaggi del filmsottile: bassi rendimenti => ampie superfici occupate(doppie otriple) a parità di potenza installata. 51

19 Film sottile Silicio amorfo Caratteristiche del Silicio amorfo tipo a tripla giunzione: particolarmente indicatoperitetti piani; buone prestazioni nella stagione estiva; sostituisce la copertura in guaina impermeabilizzante; buone performance anche con orientamento sud\estesud\ovest; superficie occupata = 30m 2 /kwp; perdite di performance nel tempo simili ad un impianto in Si cristallino. 52

20 Produttori: Flexcell(svizzeri) (svizzeri); SunFilm(tedeschi) (tedeschi); Sharp(giapponesi) (giapponesi); Kaneca(giapponesi) (giapponesi); CORSO SULLA TECNOLOGIA DEL SOLARE Film sottile Silicio amorfo Solar Integrated(statunitensi) (statunitensi); Le migliori prestazioni le offrono i moduli della Solar Integrated, realizzati a partire da celle Uni-Solar a tripla giunzione, commercializzati in Italia sa Sika Italia (www.sika.it), sono gli unici ad avere una producibilità per kwp (kwh/kwp) superiori anche al cristallino. 53

21 Film sottile TeCd Moduli a base di tellurio di cadmio(tecd TeCd) efficienza 10%(30% spazio inpiù del silicio cristallino) supporto rigido; commercializzato in Italia daconergy abreve ingresso sul mercato di Arendi(Marcegagaglia Energy); produzione limitata(difficile reperibilità); produttore principale mondiale First Solar(USA) (USA); 54

22 Film sottile TeCd Moduli a base di tellurio di cadmio(tecd TeCd) costo alkwp minore del cristallino e del silicio amorfo a triplagiunzione; potenziale di riduzione dei costi di produzione nel tempo >>dei moduli insilicio; cadmio è tossico, legato al tellurio è inerte; fine vita costo smantellamento proprietario, costo smaltimento di Conergy; sensibilità alla luce diffusa>si cristallino ma<delsi amorfo; 55

23 Film sottile CIGS Moduli a base di tellurio di rame indio gallio e selenio efficienza9-12%-ilpiù alto traifilm sottili(30 30% spazio inpiù del silicio cristallino) supporto flessibile; produttori principali mondiali Nanosolar e Global Solar First Solar(USA) (USA); costo alkwp minore del cristallino e del silicio amorfo; avolte di difficile reperibilità sul mercato; 56

24 Film sottile CIS Moduli a base solfuro dirameeindio supporto rigido; produttori principali mondiali Würth Solar(Germania) e Avancis(USA) (USA); costo alkwp poco minore del cristallino; Scarsa possibilità di ulteriore riduzione del prezzo neltempo; 57

25 Vantaggi del fotovoltaico In sintesi la tecnologia fotovoltaica presenta vantaggi e risulta attraente per i seguenti fattori: fonte rinnovabile di energia(pulita einesauribile); produzione di energia elettrica senza usodi combustibile; assenza di emissioni nocive; assenza di produzione dico 2 (effetto serra) facilità di integrazione nel contesto urbano; modularità del sistema; nessuna parte in movimento(manutenzioni limitate). 58

26 Svantaggi del fotovoltaico In sintesi la tecnologia fotovoltaica è caratterizzata da 3aspetti principalichene limitano lo sfruttamento e la diffusione: alti costi di investimento rispetto ad altri sistemi che generano energia elettrica; rendimenti di conversione bassi, intorno al10 15%; stagionalità della fonte energetica(insolazione) (insolazione). 59

27 Potenza installa 60

28 Potenza installa 61

29 Produzione elettrica Sito GSE, statistiche sulle fonti rinnovabili: 62

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