Elementi di progettazione e analisi tecnico-economica. Normativa per l incentivazione del fotovoltaico: il terzo conto energia

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1 1 2. Energia solare Solare Fotovoltaico Effetto fotovoltaico Le celle fotovoltaiche: materiali ed efficienza Elementi di progettazione e analisi tecnico-economica. Normativa per l incentivazione del fotovoltaico: il terzo conto energia Esempi di progettazione di impianti i di piccola e media taglia

2 2 STORIA DELL EFFETTO EFFETTO FOTOVOLTAICO Edmund Becquerel (1839) scopre l effetto fotovoltaico Charles Fritts (1883) prima cella al selenio (Rendimento inferiore allo 1 %) Spiegazione effetto fotovoltaico (fotoelettrico) Albert Einstein (premio Nobel 1921) Laboratori Bel (1954) prima cella fotovoltaica in silicio monocristallo, destinata ad alimentare le centraline telefoniche Crisi energetiche (1973) Si considera l ipotesi di impiegare energia solare e iniziano studi e progetti di ricerca in tale direzione

3 3 Applicazioni dell effettoeffetto fotovoltaico La combinazione dell'effetto fotoelettrico e dell'effetto volta (presenza di un campo elettrico all'interfaccia di una giunzione p-n) porta all'effetto fotovoltaico. Se la giunzione è chiusa, questo sarà attraversata da corrente elettrica di intensità proporzionale al numero di coppie elettrone lacuna generate e raccolte. Oggi la tecnologia della conversione fotovoltaica si rivolge atre tipi di utenze: Applicazioni aerospaziali: si utilizzano i materiali più innovativi e costosi, con rendimenti molto elevati (>30 30% ); Applicazioni terrestri di tecnologia intermedia: alimentazione di piccole unità solari. Si fa uso di celle al Silicio cristallino, che raggiungono g rendimenti fino al 20%, con un costo intermedio; Impiantistica tecnica e produzione di elevate potenze elettriche: lo spazio per l'installazione dei pannelli è disponibile, il problema è il costo, si adoperano celle in film sottile, molto meno costose ma con rendimenti che superano di poco il 10%.

4 4 Effetto fotoelettrico Si definisce banda di energia l insieme dei livelli energetici posseduti dagli elettroni di un determinato materiale ed è composta da: una banda di valenza, costituita dall insieme dallinsieme di elettroni che hanno un livello energetico basso, tale da restare nei pressi dell atomo di appartenenza; una banda di conduzione, costituita dall insieme di elettroni che hanno un livello energetico abbastanza alto, tale da lasciare l atomo di appartenenza, dando origine ad una conduzione di tipo elettrico; una banda proibita, costituita dall insieme dei livelli energetici non consentiti, tra la banda di valenza e quella di conduzione.

5 5 IL GAP DEI MATERIALI ELETTRICI Materiali conduttori Bande di conduzione e di valenza si compenetrano Materiali semiconduttori Bande di conduzione e di valenza poco distanti (da 1 a 2 ev) Materiali isolanti Bande di conduzione e di valenza molto distanti E E E BANDA DI conduzione valenza conduzione valenza conduzione valenza Livelli energetici elettroni di conduzione Livelli energetici elettroni di valenza

6 Energia di un fotone : FENOMENO FOTOVOLTAICO E : Energia del fotone in J E = hc/ / λ c :Velocità della luce nel vuoto = in m/s h λ : Costante di Planck = 6, in Js : Lunghezza d onda in m Energia di un fotone di lunghezza d onda 11 1,1 μm = , m: E = h c / λ = 6, / 1, = = 1,12 ev dove 1 ev = 1, J L energia del fotone deve essere superiore al gap di energia tra banda di valenza e di conduzione a.a. 2010/11 - Fonti energetiche rinnovabili E. Moretti 6

7 7 FENOMENO FOTOVOLTAICO

8 8 IL GAP DEI MATERIALI ELETTRICI Per estrarre un elettrone dalla banda di valenza di un semiconduttore sono necessari: Materiale Energia λ max Materiale Energia λ max [ev] max [μm] Materiale [ev] max [μm] Si 1,12 1,1 A-Si 1,76 0,70 Ge 062 0,62 2 GaInP 188 1, ,66 CuInSe 2 1,05 1,18 Cu 2 O 2,1 0,59 InP 122 1, ,01 Se 22 2, ,56 GaAs 1,42 0,87 GaP 2,25 0,55 CdTe 145 1, ,85 CdS 24 2, ,52

9 9 SPETTRO SOLARE DISPONIBILE

10 10 Consideriamo un cristallo di Silicio: Al suo interno gli atomi sono legati da legami covalenti Elettroni condivisi tra atomi vicini Se il cristallo viene opportunamente drogato con atomi appartenenti al terzo gruppo ad esempio Boro e del quinto gruppo ad esempio fosforo si ottiene rispettivamente una struttura di tipo p (con eccesso di lacune) ed una di tipo n (con eccesso di elettroni) Lacuna Elettrone libero

11 11 COLLEGAMENTO ELETTRICO

12 12 Efficienza delle celle solari Di tutta l'energia che investe la cella solare sotto forma di radiazione luminosa, solo una parte viene convertita in energia elettrica disponibile ai suoi morsetti. EFFICIENZA DI CONVERSIONE = RAPPORTO TRA POTENZA MASSIMA EROGATA ED IRRAGIAMNETO SOLARE CHE INCIDE SULLA SUPERFICIE L'efficienza i di conversione per celle commerciali al silicio i è in genere compresa tra il 13% e il 20%, mentre realizzazioni i i speciali di laboratorio raggiungono il 40%

13 13 Efficienza delle celle solari riflessione: non tutti i fotoni che incidono sulla cella penetrano al suo interno, dato che in parte vengono riflessi dalla superficie della cella e in parte incidono sulla griglia metallica dei contatti; fotoni troppo o poco energetici: per rompere il legame tra elettrone e nucleo è necessaria una certa energia, e non tutti i fotoni incidenti possiedono energia sufficiente. D'altra parte alcuni fotoni troppo energetici generano coppie elettrone-lacuna, lacuna dissipando in calore l'energia eccedente quella necessaria a staccare l'elettrone dal nucleo; ricombinazione: non tutte le coppie elettrone-lacuna generate vengono raccolte dal campo elettrico di giunzione i e inviatei al carico esterno, dato che nel percorso dal punto di generazione verso la giunzione possono incontrare cariche di segno opposto e quindi ricombinarsi; resistenza parassite: le cariche generate e raccolte nella zona di svuotamento devono essere inviate all'esterno. L'operazione di raccolta viene effettuata dai contatti metallici, posti sul fronte e sul retro della cella. Anche se durante la fabbricazione viene effettuato un processo di lega tra silicio e alluminio dei contatti, resta una certa resistenza all'interfaccia, che provoca una dissipazionei i che riduce la potenza trasferita al carico. Nel caso di celle al silicio policristallino, l'efficienza è ulteriormente diminuita a causa della resistenza che gli elettroni incontrano ai confini tra un grano e l'altro e, ancor più nel caso di celle al silicio amorfo, per la resistenza dovuta all'orientamento casuale dei singoli atomi.

14 14 Celle fotovoltaiche MONOCRISTALLINA POLICRISTALLINA AMORFA Sono le più efficienti, ma anche Costituite da una struttura a più le più costose. cristalli, meno efficienti, ma più Rendimento: 15-16%. economiche Il wafer viene prodotto con il Rendimento: 12 13%. metodo Czochralsky, Il wafer deriva dalla fusione e cristallizzazione i di una massa di successiva ricristallizzazione del silicio fuso a partire da un seme di silicio, non propriamente puro, silicio monocristallino molto puro. che proviene dallo scarto Tale seme viene immerso nel dell industria d i elettronica. silicio fuso ed estratto molto Dal processo di lentamente, t in modo che le altre ricristallizzazione viene fuori un parti, che vi si agglomerano, lingotto di silicio, affettato per presentino la medesima struttura ottenere dei parallelepipedi cristallina del seme originario. La colore l non uniforme, si carota viene in seguito affettata in possono distinguere le diverse modo da ottenere dei wafer, che cristallizzazioni. verranno poi opportunamente drogati. colore uniforme. La loro struttura non è ordinata in cristalli, risultano però le più economiche, anche se le meno efficienti. Rendimento circa 8%. Sono costituite da film sottili di silicio allo stato amorfo. vantaggio : versatilità delle loro forme ottenibili e tonalità quasi trasparentiti

15 Particolare di Cella in Silicio Policristallino 15

16 16 TECNOLOGIE A FILM SOTTILE SILICIO AMORFO (a-si:h) TRADIZIONALE Il processo di creazione della cella è molto semplice: su un substrato rigido (vetro o metallo) vengono depositati con tecnologie adeguate (sputtering o evaporazione) più strati di materiale, due di questi strati (i più esterni) diventano elettrodi di conduzione, mentre lo strato interno diventa giunzione della cella fotovoltaica.

17 17 TECNOLOGIA a-si:h TANDEM & TRIPLE JUNCTION Derivata dalla tecnologia precedente (a-si:h tradizionale) i questa tecnologia innovativa permette un maggior rendimento di funzionamento, il quale in alcuni casi arriva al 12% (triple junction). In pratica vengono aggiunte ulteriori i giunzioni, i i trattatett t in maniera differente, le quali hanno risposte diverse allo spettro della luce, aumentando quindi la banda di funzionamento nello spettro solare. Ad esempio: un modulo FV costruito con questo tipo di tecnologia, paragonata al silicio i cristallino m-si, anche se di minor efficienza, i a parità di potenza riesce a produrre in base annua fino a un 20% in più di energia perché ha una migliore risposta alla radiazione solare diffusa. La tecnologia Triple Junction permette di costruire moduli fotovoltaici di tipo flessibile per svariati usi e inoltre permette di incollare le varie celle su substrati in acciaio (tetti in lamiera) e di altro materiale (guaina in PVC, etc.).

18 18 TECNOLOGIA CADMIOTELLURIDE / CADMIOSULFIDE (CTS) La cella solare CTS è composta da uno strato p (CdTe) e uno strato n (CdS) i quali formano una eterogiunzione p-n n. La tecnologia di deposizione dei materiali si rifà a quella già elencata per il Silicio Amorfo. Differentemente dalla tecnologia a-si:h Si:H, la cella CTS riesce a ottenere efficienze maggiori: 8-10% per prodotti industriali (15,8% ottenuto in laboratorio). Uno dei problemi elencati per la produzione in larga scala della tecnologia CTS è il cadmio contenuto nella cella il quale può diventare un problema ambientale se non correttamente riciclato o utilizzato (tossicità).

19 19 Rendimenti CIS= diselenurio di indiorame GaAs= gallio arsenuro

20 20 Rendimenti

21 21

22 22 La CURVA tensione corrente di una cella SCHEMA IMPIANTO DI ANALISI (1000 W/mq) Cella Fotovoltaica - A R V R infinita + A = Amperometro V=Voltmetro Voltmetro R = Carico elettrico o resistenza

23 23 CURVA VI - Cella Fotovoltaica A V Voc Tensione a + circuito aperto Cella Fotovoltaica - A V Isc Intensità di Corrente a + circuito chiuso

24 24 CURVA VI Isc Ip Vp Voc FATTORI DISCRIMINANTI DI PRESTAZIONE F Fill Factor Potenza di Picco = I V p p I sc V oc Pp = Ip X Vp

25 25 Caratteristica I-V di una Cella Solare ed andamento della I [A] 1.00 I m Caratteristica I-V Potenza P [W] Punto di massima potenza P m = V m I m Andamento della potenza P= V I V m V [V] Un cortocircuito è un collegamento fra due punti di un circuito che ha resistenza nulla, impone una tensione nulla (o trascurabile) ai suoi capi e non impone vincoli sulla corrente che passa attraverso di esso, che può assumere valori molto elevati

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28 28 CURVA VI E POTENZA DI PICCO P = V X I

29 29 MOULI FOTOVOLTAICI Le caratteristiche elettriche principali di un modulo fotovoltaico sono: Potenza di Picco (Wp): Potenza erogata dal modulo alle condizioni standard STC (Irraggiamento = 1000 W/m2; Temperatura = 25 C; A.M. = 1,5) Corrente nominale (A): Corrente erogata dal modulo nel punto di lavoro Tensione nominale (V): Tensione di lavoro del modulo

30 30 Effetto della temperatura di esercizio Perdite Termiche Pt Pt = Tamb (NOCT 20) I/800) Y/100 Dove Y è il coefficiente di temperatura (%/ C) I radiazione solare Incidente (W/mq) NOCT ( C) Temperatura nominale operativa delle celle (40-50 C) Variazione i della Curva Volt-Amperometrica con la temperatura

31 31 Esempio di schede tecniche pannelli

32 32 Campi fotovoltaici: collegamento delle celle è costituito dall insieme dei moduli fotovoltaici opportunamente collegati in serie ed in parallelo in modo da realizzare le condizioni operative desiderate. L elemento base del campo è il modulo fotovoltaico. Pi moduli assemblati meccanicamente tra loro formano il pannello, mentre moduli o pannelli collegati elettricamente in serie, per ottenere la tensione nominale di generazione, formano la stringa. ti Infine il collegamento elettrico in parallelo l di pi stringhe ti costituisce i il campo.

33 Il modulo Collegamento in Serie DEFINIZIONE STRINGA di N. moduli Sono N moduli in serie Tensione Totale = Somma delle tensioni di ciascun modulo Corrente totale = Corrente di un Modulo Collegamento in Parallelo Tensione Totale = Tensione di un Modulo Corrente Totale = Somma delle correnti di ciascun modulo a.a. 2010/11 - Fonti energetiche rinnovabili E. Moretti 33

34 34 Collegamento tra moduli CONNETTORI

35 35 CURVA VI: CELLE IN SERIE

36 36 CURVA VI: CELLE IN PARALLELO

37 37 Collegamento misto

38 38 Collegamento misto

39 Collegamento misto DIODO DI STRINGA + a.a. 2010/11 - Fonti energetiche rinnovabili E. Moretti - DIODO DI LATO 39

40 40 Esempio Collegamento Moduli Modulo XY Pp = 210 W Voc = 40 Volt Isc = 8 A Vp = 30 Volt Ip = 7 A 6 moduli = 1260 W Configurazione 2 stringhe da 3 moduli Configurazione 3 stringhe da 2 moduli Ttl Totale Voc = 40 Volt x 3 =120 Volt Totale Voc = 40 Volt x 2 = 80 Volt Totale Isc = 8 A x 2 = 16 A Totale Isc = 8A x3 3 = 24 A Totale Vp = 30 Volt x 3 = 90 Volt Totale Vp = 30 Volt x 2 = 60 Volt Totale Ip = 7A x2 2 = 14 A Totale Ip = 7 A x 3 = 21 A 6 Moduli = 1260W 6 Moduli = 1260W

41 Esempio di Collegamento Moduli Potenza nominale dell impianto = 2000 W Composizione di 20 moduli da 100 W nominali ciascuno La composizione dei 20 moduli potrà essere realizzata in uno dei seguenti modi: 20 moduli in serie (1 Stringa da 20 massima tensione producibile); 2ramiinparallelo, ciascuno costituito da 10 moduli in serie (2 Stringhe da 10); 4 rami in parallelo, ciascuno costituito da 5 moduli in serie (4 Stringhe da 5); 5 rami in parallelo, ciascuno costituito da 4 moduli in serie (5 Stringhe da 4); 20 rami, costituiti da 1 moduli (20 Stringhe da 1- massima corrente producibile);. A ciascuna delle composizioni corrisponde un diverso valore di tensione nominale dell impianto (pari al numero dei moduli in serie moltiplicato per la tensione nominale del modulo, che si assume pari alla tensione di max potenza nelle condizioni standard). La scelta della tensione nominale è legata a: aspetti di carattere normativo (per esempio una tensione fino a 120V in corrente continua è considerata in condizioni ordinarie bassissima tensione di sicurezza e richiede provvedimenti meno severi riguardo ai contatti accidentali di una persona con parti elettriche in tensione); contenimento t delle dissipazionii i i di energia (maggiore è il numero dei rami in parallelo, l tanto più grande è la corrente globale, e con essa aumentano le perdite per effetto Joule); adattamento alle caratteristiche elettriche degli altri componenti di impianto Tensione massima sistema (tipicamente 600 o 1000 Volt). In ogni caso l energia producibile dall impianto i (trascurando le perdite per effetto Joule) è indipendente dalla configurazione dei collegamenti serie-parallelo, e dipende dalla potenza nominale dell impianto i e dai dati climatici i del sito. a.a. 2010/11 - Fonti energetiche rinnovabili E. Moretti 41

42 42 Tipologia di impianti solari I sistemi, indipendentemente dal loro utilizzo e dalla taglia di potenza, possono essere divisi in due categorie: isolati (stand alone) connessi in rete (grid connected) I sistemi isolati proprio per il fatto di non essere collegati alla rete elettrica, sono in genere dotati di sistemi i di accumulo dell energia prodotta. Durante la fase di insolazione pertanto necessario prevedere un accumulo dell energia energia non immediatamente utilizzata, che viene fornita al carico quando quella disponibile ridotta o addirittura nulla. Una configurazione di questo tipo comporta che il campo fotovoltaico venga dimensionato in modo tale da permettere, durante le ore di insolazione, sia l alimentazione del carico che la ricarica delle batterie di accumulo. Il sistema connesso in rete, invece, in genere non provvisto di sistemi di accumulo in quanto l energia prodotta durante le ore di insolazione viene immessa nella rete elettrica; viceversa durante le ore di insolazione scarsa o nulla il carico viene alimentato dalla rete.

43 43 Impianti stand-alone alone I principali componenti che costituiscono un impianto fotovoltaico isolato sono: Moduli fotovoltaici Regolatore di carica Inverter Sistema di accumulo (batterie di accumulo) In tale tipologia di impianti, l energia prodotta dai moduli fotovoltaici viene immagazzinata in batterie di accumulo. Il carico viene alimentato, attraverso il regolatore di carica, dall energia accumulata nelle batterie. Il regolatore di carica serve a preservare gli accumulatori da un eccesso di carica ad opera del generatore fotovoltaico e da un eccesso di scarica dovuto all utilizzazione utilizzazione. Entrambe le condizioni sono nocive per la corretta funzionalità e la durata degli accumulatori. Le batterie per uso fotovoltaico devono avere i seguenti requisiti: iti Basso valore di autoscarica Lunga vita stimata Manutenzione quasi nulla Elevato numero di cicli di carica-scarica

44 Componenti di un impianto grid-connected I principali componenti di impianto fotovoltaico connesso in rete sono: Moduli fotovoltaici Inverter per la connessione in rete Dispositivoi i di interfaccia i con la reteelettrica Contatore t di energia bidirezionalei L invertert è un componente tra i più importanti ti nei sistemi icollegati in rete perché massimizza la produzione di corrente del dispositivo fotovoltaico ed ottimizza il passaggio di energia tra il modulo fotovoltaico ed il carico. L inverter èundispositivo che trasforma l energia continua prodotta dai moduli (12V, 24V, 48V,..) in energia alternata (generalmente 220V) per alimentare il carico-utente t e/o immetterla nella rete, con la quale lavora in regime di interscambio. Gli inverters per il collegamento alla rete elettrica generalmente sono dotati di un dispositivo elettronico che permette di estrarre la massima potenza, istante per istante, dal generatore fotovoltaico. Tale dispositivo è l inseguitore del punto di massima potenza (MPPT) ed ha appunto lo scopo di adattare le caratteristiche di produzione del campo fotovoltaico alle esigenze del carico. a.a. 2010/11 - Fonti energetiche rinnovabili E. Moretti 44

45 45 INVERTER Pulse Width Modulation Corrente generata in continuo All utenza Corrente Alternata (50Hz)

46 Schema di impianto L importanza dell inverter èlegata alfattocheungeneratore fotovoltaico fornisce valori di tensione e corrente variabili in funzione dell irraggiamento e della temperatura, mentre il carico necessita, solitamente, di un valore costante della tensione di alimentazione. Il dispositivo di interfaccia con la rete ha lo scopo di fare in modo che la forma d onda dell energia elettrica immessa in rete abbia tutte le caratteristiche richieste dal fornitore locale di energia. a.a. 2010/11 - Fonti energetiche rinnovabili E. Moretti 46

47 47 INVERTER Compatibilità con il generatore fotovoltaico: 1. Voc max stringa (T min) < Vin max inverter 2. Vp (max pot.) min stringa ti (T max) > Vin min inverter 3. P nom inv (95%) < P nom campo FV < P nom inverter (115%) 4. Corrente del campo < Corrente Max inverter Es. di 10 moduli in serie: Voc 22,5 x10 = 225 V; Vp 17,8 x10 = 178 V; Inverter V

48 48 INVERTER Conversione centralizzata Inv. Conversione di stringa Inv. Inv.

49 49 INVERTER Conversione centralizzata Vantaggi Più affidabile uno che molti Manutenzione in posto comodo e dedicato Sostituzione facile con ulteriore più performante Facile cablaggio Svantaggi Necessità di trovare un posto dedicato ventilato Un guasto comporta l arresto dell intero impianto Minore efficienza perchè lavora su molte stringhe Possibilità di controllare il funzionamento di ciascuna stringa

50 50 CAMPO FOTOVOLTAICO O O Schema Unifilare

51 51 CONNESSIONE ALLA RETE A) Dispositivo del generatore Interviene in caso di guasto dell inverter B) Dispositivo di Interfaccia Distacca la rete dalla rete isola (utenza) se vi sono problemi alla rete elettrica (evita di caricare la rete quando C in questa vi sono problemi) B C) Dispositivo generale Dispositivo di interruzione per intervento sul sistema elettrico del produttore A

52 52 CONNESSIONE ALLA RETE Il quadro elettrico di interfaccia rete e contatori L impianto fotovoltaico si allaccia alla rete attraverso il quadro di interfaccia rete e contatori. Nel quadro troverà alloggio il contatore dell energia prodotta o immessa, l interruttore di rete e/o l interruttore inverter, in morsettiera deve essere disponibile il collegamento alla locale terra.

53 53 RENDIMENTO DELL IMPIANTO IMPIANTO- BOS La corrente continua prodotta da un generatore fotovoltaico e maggiore dei quella immessa nella rete o consumata in quanto vi sono diverse perdite Da 1 kw si otterrà una corrente all utenza pari BOS x Ein (kwh/mq)

54 54 Sistemi fotovoltaici Schema generale di un impianto fotovoltaico CAMPO FOTOVOLTAICO (MODULI) CONVOGLIAMENTO IN SERIE E PARALLELO DELLE CONNESSIONI TRA MODULI CONVERSIONE DA c.c A c.a REGOLAZIONE DI CARICA/SCARICA BATTERIA GENERATORE DI SOCCORSO QUADRO DI DISTRIBUZIONE CARICO (RETE O UTENTI) SERVIZI AUSILIARI INTERNI

55 55 Sistemi fotovoltaici Schemi particolari di alcune comuni applicazioni della conversione fotovoltaica CAMPO FOTOVOLTAICO INVERTER AZIONAM. A FREQ. VARIABILE POMPA POMPAGGIO CAMPO FOTOVOLTAICO INVERTER CONTROLLO DELLA CARICA CARICO OTTIMIZZATO (luce, frigo, tv) PICCOLI UTILIZ. IN c.a. CASA ISOLATA BATTERIA CARICO CARICO CARICO CARICO CARICO DISTRIBUZIONE IN c.a. IN BT O MT VILLAGGIO ISOLATO (Sistema ibrido id fotovoltaico + Diesel) INVERTER CAMPO FOTOVOLTAICO CARICO BATTERIA DIESEL ACCUMULO CAMPO FOTOVOLTAICO INVERTER RETE IMPIANTO COLLEGATO ALLA RETE CARICO

56 56 Analisi di Fattibilità di un impianto i e criteri i di dimensionamento

57 57 Progettazione di un impianto fotovoltaico. fasi Sopralluogo e raccolta dati di progetto del sito Stima producibilità dell impianto Dimensionamento impianto Analisi economica Dimensionamento dei componenti dell impianto

58 58 Sopralluogo STRUMENTAZIONE Planimetria Bussola Fettuccia Macchina Fotografica Inclinometro Shd Scheda di sopralluogo Latitutine, tine longitudine, altezzaa sul livello del mare del sito Oi Orientamento t del punto di installazione dei moduli Nel caso di falda inclinata, inclinazione della falda Temperature massime, minime e medie interne ed esterne Dati relativi all ambiente circostante, ombreggiamenti o presenza di polveri

59 59 DETERMINAZIONE DELL INCLINAZIONE L inclinazione ottimale è pari alla latitudine L(35 45 ) Inclinazione Ottimale 30-35

60 60 Esempi di angoli di installazione per diverse latitudini BASSE LATITUDINI Piccoli angoli di inclinazione ELEVATE LATITUDINI Angoli di inclinazione elevati (anche posizionamento verticale)

61 61 Ombre portanti IL SOPRALLUOGO

62 62 OMBREGGIAMENTO Ai fini di valutare l ombreggiamento è necessario effettuare un sopralluogo e procedere ad un rilevamento topografico tramite inclinometro (teodolite) o macchina fotografica L ombreggiamento è percentuale di energia solare diretta non sfruttabile a causa della presenza di elementi naturali (monti e colline) o artificiali (edifici)

63 63 OMBREGGIAMENTO I dati si analizzano con software oppure con analisi i di restituzione i fotografica fi 21 giugno 21 marzo 21 sett 21 dicembre

64 64 STIMA DELL ENERGIAENERGIA SOLARE INCIDENTE Approssimati Stima dell energia incidente su piano inclinato in base alla Latitudine del sito secondo i dati riportati nella normativa (UNI10349, UNI8477) In base a dati storici

65 65 STIMA DELL ENERGIAENERGIA SOLARE INCIDENTE

66 66 STIMA DELL ENERGIAENERGIA SOLARE INCIDENTE

67 67 STIMA DELL ENERGIAENERGIA SOLARE INCIDENTE

68 68 STIMA DELL ENERGIAENERGIA SOLARE INCIDENTE

69 69 Sistema ad inseguimento

70 70 Sistema ad inseguimento Configurazione fissa Angoli variabili Configurazione a 2 posizioni Mese Angolo ( ) Energia (kwh) Angolo ( ) Energia (kwh) Angolo ( ) Energia (kwh) Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre TOTALE

71 71 Influenza dell inclinazione e dell orientamento Stima Approssimata Correzione rispetto ai valori di riferimento

72 72

73 73 Determinazione area lorda

74 DETERMINAZIONE DELLA SUPERFICIE UTILE E LORDA a.a. 2010/11 - Fonti energetiche rinnovabili E. Moretti 74 Per avere quindi un kw di picco con silicio monocristallino sono sufficienti i 8 mq Mentre per le altre tipologie si arriva anche ad aver bisogno di 10 mq -12 mq Noti i metri ti quadri di di pannelli necessari si deve stabilire la superficie lorda utile SLU. (SLU =superficie i moduli + spazio necessario per evitare ombreggiamento) Coperture di edifici Se le falde del tettott sono inclinate uguali a quelle utili (es. 30 ) la superficie moduli = superficie lorda utile Diversamente (copertura piana, clinali diversamente esposti) è necessario impiegare formule o abachi per determinarne la reciproca distanza

75 75 Esempio di calcolo

76 ANALISI DI FATTIBILITA ECONOMICA DI UN Costi Iniziali (CI ) 1. Moduli fotovoltaici 2. Inverter IMPIANTO COSTO (C) 3. Strutture di fissaggio per piano orizzontale in alluminio ed acciaio 4. Preparazione terreno preliminare i agli scavi 5. Scavi a sezione obbligata con uso di mezzi meccanici 6. Conglomerato cementizio per strutture armate di fondazione per opere edili 7. Manufatti in acciaio per travi e pilastri in profilati semplici e ancoraggi di fondazione 8. Recinzione del lotto di terreno e sistema di videosorveglianza con telecamere a CC* 9. Cavi di collegamento con cabina ENEL 10.Progettazione, direzione lavori e collaudo a.a. 2010/11 - Fonti energetiche rinnovabili E. Moretti 76

77 77 ANALISI DI FATTIBILITA ECONOMICA DI UN IMPIANTO Costo medio impianto FV (Chiavi in mano) = Euro a kwp ESEMPIO 2 kw installati verso Sud e Tilt 30 Costo (CI) = 2 kw x Euro = Euro

78 78 Costi I costi degli inverter variano con la potenza Se ne consiglia di installarne almeno 1 ogni 100 kwp Costi da 0,4 0,8 a W

79 79 Costi dei moduli ( /W)

80 80 ANALISI DI FATTIBILITA ECONOMICA DI UN IMPIANTO 1) Costo di Assicurazione (CA) COSTI PERIODICI 1 Per impianti significativi (in genere per tutti) si deve prevedere un assicurazione contro danni dovuti a precipitazioni atmosferiche (grandine) e ad incendio. Se l impiantoi è di facile accesso, anche contro atti vandalici. i CA per incendio e grandine pari 0,5 o 1 per 100 del valore dell impianto CA per atti vandalici pari 1-2 per 100 del valore dell impianto CA (totale)= 0,02 X CI

81 81 ANALISI DI FATTIBILITA ECONOMICA DI UN IMPIANTO COSTI PERIODICI 2 2) Costo di manutenzione e gestione annuale dell impianto (CM); Sono generalmente pari all 1% dell impianto Il costo di esercizio con scambio sul posto è limitato al canone annuo da pagare alla società elettrica per l installazione di un secondo contatore per misura uscite (28 /anno) 3) Rata del mutuo (per la durata del mutuo) )(CI) Al valore della rata determinata si deve togliere la detrazione sugli interessi i

82 82 ANALISI DI FATTIBILITA ECONOMICA DI UN IMPIANTO 4) Costi da riconoscere al gestore di rete (CG) Se si procede alla vendita dell energia prodotta si deve pagare annualmente una tassa fissa al GSE pari a 120,00 Inoltre si deve versare lo 0,5% del controvalore dell energia energia venduta fino ad un max di Euro COSTO ANNUALE = t x CI+ CA+CM+CG t: Coefficiente di ammortamento dell impianto UTILE ANNUALE = RICAVO - COSTO