TIPI DI IMPIANTI FOTOVOLTAICI

Transcript

1 TIPI DI IMPIANTI FOTOVOLTAICI

2 Impianto o sistema fotovoltaico è un insieme di componenti meccanici, elettrici e elettronici che concorrono a captare e trasformare l energia solare rendendolo disponibile sotto forma di energia elettrica ISOLATI ( STAND ALONE ) CONNESSI ALLA RETE ( GRID CONNECTED )

3 IMPIANTI A ISOLA O STAND ALONE Gli impianti fotovoltaici a isola sono caratterizzati dall'assenza dell'allaccio alla rete di distribuzione dell'elettricità e sono dotati di un sistema di accumulo dell energia elettrica. L'impianto fotovoltaico provvede direttamente alla produzione e all'erogazione dell'elettricità necessaria per l'intero fabbisogno energetico. Hanno un'ampia applicazione e diffusione nel settore della segnaletica stradale e visiva. Il pannello fotovoltaico cattura l'energia solare nelle ore diurne ed alimenta una batteria accumulatore. Nelle ore notturne l'energia accumulata viene rilasciata per alimentare la lampada e il sistema elettronico di controllo. Altre applicazioni sono: Apparecchiature di pompaggio dell acqua ( agricoltura ) Ripetitori e stazioni radio Illuminazione stradale

4 IMPIANTI A ISOLA O STAND ALONE

5 IMPIANTI A ISOLA O STAND ALONE Campo fotovoltaico Regolatore di carica COMPONENTI Batterie di accumulo Inverter

6 IMPIANTI A ISOLA O STAND ALONE Campo fotovoltaico E' il sistema dedicato alla raccolta dell'energia solare. In genere i moduli fotovoltaici orientati in direzione del sole

7 IMPIANTI A ISOLA O STAND ALONE Regolatore di carica E' il sistema in base al quale l'energia prodotta viene poi gestita e stabilizzata. Normalmente l'energia elettrica ha una tensione stabilizzata di 12 o 24 Volts. Il regolatore di carica provvede a distaccare il campo fotovoltaico dalla batteria nel caso in cui quest'ultima sia carica e nei casi di bassa tensione (es. fascia oraria serali) o di ritorni di tensione dalla batteria al pannello.

8 IMPIANTI A ISOLA O STAND ALONE CARATTERISTICHE Elevata efficienza ( rapporto tra energia fornita e energia immagazzinata ) Lunga durata ( elevato numero di cicli di carica e scarica Bassa manutenzione Basso valore di autoscarica Batterie di accumulo E' il sistema dedicato ad accumulare l'energia, prodotta dai moduli fotovoltaici, per consentire un uso differito nel tempo.

9 IMPIANTI A ISOLA O STAND ALONE Con il termine Inverter si definisce il sistema di conversione della corrente continua in corrente alternata. La corrente in uscita dal Inverter ha normalmente una tensione standard pari a 110 o 220 volt per consentire l'alimentazione delle utenze. Se le utenze sono alimentate direttamente in continua l inverter non è necessario. Inverter

10 IMPIANTI GRID CONNECTED Gli impianti fotovoltaici grid connected in genere non sono provvisti di sistemi di accumulo in quanto l energia prodotta viene immessa in rete. Nei periodi durante i quali l insolazione è scarsa o nulla il carico è alimentato direttamente dalla rete. Questi impianti fotovoltaici sono situati laddove già esiste un'utenza della rete nazionale in AC. L'elettricità consumata è conteggiata a debito, al contrario quella prodotta dai pannelli solari fotovoltaici è conteggiata a credito. Prima d'essere immessa nella rete elettrica l'energia prodotta dai pannelli è opportunamente convertita in corrente alternata. Un impianto di questo tipo risulta più affidabile di uno stand alone che in caso di guasto non ha possibilità di alimentazione alternativa.

11 IMPIANTI GRID CONNECTED

12 IMPIANTI GRID CONNECTED COMPONENTI Il generatore fotovoltaico, costituito da un campo di una o più serie (stringhe) di moduli fotovoltaici, disposte in parallelo tra loro; L inverter, dispositivo di conversione da corrente continua (prodotta dal campo fotovoltaico) ad alternata (della rete elettrica), necessario per scambiare con la rete nazionale l energia prodotta dal campo fotovoltaico; I dispositivi di connessione ed eventualmente di protezione nel punto di consegna; I contatori, di cui uno contabilizza l energia elettrica prodotta dal campo fotovoltaico, e l altro quella che fluisce da e verso la rete (bidirezionale).

13 IMPIANTI GRID CONNECTED Gli inverter per il funzionamento in parallelo alla rete elettrica sono concettualmente e funzionalmente differenti dagli inverter per impianti stand alone. INVERTER Obiettivo primario: convertire l energia elettrica da corrente continua prodotta dai moduli fotovoltaici a corrente alternata ed iniettarla in rete nel modo più efficiente possibile. Gli inverter per il collegamento alla rete elettrica sono dotati di un dispositivo elettronico che permette di estrarre la massima potenza, istante per istante, dal generatore fotovoltaico ( Maximun Power Point Tracker ) ed ha lo scopo di adattare le caratteristiche di produzione del campo fotovoltaico alle esigenze del carico.

14 IMPIANTI GRID CONNECTED

15 M.P.P.T. MPPT è un acronimo che sta per Maximum Power Point Tracking Vuol dire che il regolatore di carica è in grado di inseguire costantemente il punto di massima potenza che il pannello è in grado di erogare in quel momento, a seconda dell'irraggiamento solare. I regolatori MPPT usano tutta la potenza generata dal pannello per caricare la batteria, a differenza dei regolatori tradizionali che inviano alla batteria la corrente generata dal pannello. La potenza di un pannello è il risultato della seguente moltiplicazione; (Corrente erogata dal pannello) x (Tensione generata dal pannello) La tensione di lavoro generata dal pannello è tipicamente intorno ai 16-18V (non 12V, come la tensione di batteria): questo surplus di tensione non viene considerato nei regolatori di tensione tradizionali, mentre nei regolatori MMPT sì.

16 M.P.P.T. ESEMPIO 1 - Maggior corrente di ricarica erogata alla batteria Corrente generata da un pannello fotovoltaico = 3. Regolatore tradizionale trasferisce alla batteria 3 A. MPPT analizza invece la potenza generata dal pannello (P = V x I ), e considera quindi anche la tensione del pannello: se pertanto supponiamo che la tensione del pannello sia in quel momento 17V la potenza erogata dal pannello è 17V x 3A= 51W. Tensione della batteria = 13 V Potenza massima = 51 W Corrente di carica trasmessa da MPPT alla batteria = 51W / 13V= 3,9 A.

17 M.P.P.T.

18 M.P.P.T. ESEMPIO 2 - Ampio range di tensione in input Possibilità di caricare una batteria 12V con un pannello progettato per lavorare a 24V, senza perdita di potenza. Pannello progettato per lavorare a 24V, che ha valori di tensione di lavoro tipici di 32-36V (valore tipico per potenza pannello superiore a 160W) Corrente erogata = 3 A. Potenza erogata dal pannello è 32 V x 3 A = 96 W Corrente di carica della batteria corrispondente 12 V di tensione della batteria è 96 W / 12 V= 8 A

19 M.P.P.T.