RADIAZIONE SOLARE E PRODUCIBILITA DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO

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1 University of Trieste RADIAZIONE SOLARE E PRODUCIBILITA DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO ALESSANDRO MASSI PAVAN

2 DEFINIZIONI Radiazione solare: termine generico Irradiazione [Wh/m 2 ]: densita di energia captata da una superficie in un dato periodo di tempo Irradianza [W/m 2 ]: densita di potenza che intercetta una superficie Producibilita specifica [kwh/kw p ]: quantita di energia per unita di potenza che l impianto puo produrre calcolata in base ai dati storici di irradiazione solare Costante solare: e l energia media irraggiata dal Sole nell unita di tempo su una superficie posta all esterno dell atmosfera terrestre e orientata in modo perpendicolare ai raggi solari. Vale 1367W/m 2

3 AIR MASS AM0: al di fuori dell atmosfera AM1: al livello del mare, in una chiara giornata d estate e con sole allo zenit AM1.5: latitudini europee

4 SPETTRO DELLA RADIAZIONE SOLARE

5 COMPONENTI DELLA RADIAZIONE SOLARE G = I + D + R = f (fattori geometrici, temporali, meteo, ombre)

6 FATTORI GEOMETRICI GENERATORE Angolo di tilt ß: misura l inclinazione della superficie considerata rispetto al piano orizzontale Angolo di azimut α: indica l orientamento della superficie rispetto al Sud (per convenzione orientamenti in direzione Est comportano angoli negativi) LOCALITA Latitudine L: e l angolo che la retta passante per la localita considerata e il centro della terra forma con il piano equatoriale Altezza solare: e l angolo formato dalla direzione dei raggi solari e il piano orizzontale

7 TRAETTORIE DEL SOLE SULLA SFERA CELESTE

8 DIAGRAMMA DEI PERCORSI SOLARI A TRIESTE

9 ANGOLI DI TILT E DI AZIMUT

10 IRRADIAZIONE AL VARIARE DELL ANGOLO DI TILT

11 FATTORI GEOMETRICI

12 FATTORI GEOMETRICI

13 FATTORI GEOMETRICI

14 FATTORI TEMPORALI Angolo orario: e l angolo formato dalla direzione del sole a una certa ora e la direzione del sud geografico t s ora solare Declinazione solare: e l angolo che la direzione dei raggi solari forma a mezzogiorno con il piano equatoriale n giorno dell anno

15 DEFINIZIONI

16 ESCURSIONE ANGOLO ORARIO

17 ESCURSIONE DECLINAZIONE SOLARE

18 COMPONENTI DELLA RADIAZIONE SOLARE Calcolato l angolo d incidenza tra il raggio solare e la superficie considerata: Le componenti diretta, diffusa e riflessa della radiazione solare vengono calcolate come segue: Superficie Acqua 0.70 Foglie secche 0.30 Erba verde 0.26 Cemento 0.22 Pareti scure 0.27 Pareti chiare 0.60 Albedoρ g

19 FATTORI METEOROLOGICI Per tenere conto dei fattori meteorologici, il metodo di Liu-Jordan si basa sull ipotesi che il tasso di nuvolosita giornaliera possa essere calcolato a partire dal rapporto tra la radiazione globale giornaliera raccolta da una superficie orizzontale G OR e quella che verrebbe raccolta dalla stessa superficie posta all esterno dell atmosfera terrestre G 0. Poiche anche la radiazione diffusa D OR e correlata al tasso di nuvolosita, allora esiste una relazione tra D OR e G OR. Rilievi sperimentali hanno indicato tale relazione che viene usata per tenere conto del tasso di nuvolosita.

20 ENERGIA SU SUPERFICIE ORIZZONTALE A ROMA

21 CURVE ISORADIATIVE (ISOPIRE)

22 STRUMENTI DI MISURA

23 OMBRE: OSTACOLI LOCALI PROFILO CLINOMETRICO

24 FILE PARALLELE DI MODULI

25 FILE PARALLELE DI MODULI E ORIZZONTE LOCALE

26

27 ESEMPIO PER TRIESTE

28 METEONORM

29 METEONORM

30 SUNSIM UNI10349 TRIESTE I = 66% - D = 32% - R = 2%

31 SUNSIM UNI10349 PALERMO I = 74% - D = 25% - R = 1%

32 PRODUZIONE ELETTRICA ATTESA

33 FATTORI DI PERDITA Le perdite per captazione valgono: Le perdite nel generatore valgono: p coefficiente potenza/temperatura T CG temperatura media di funzionamento della cella T a temperatura ambiente T NOCT temperatura nominale di funzionamento della cella G irradianza media

34 CALCOLO DEL BOS E DELLA PRODUCIBILITA Perdite per geometria e ombreggiamento 2% Perdite per riflessione e sporcizia 3% Perdite per effetto della temperatura 5.5% Perdite per mismatch 2% Perdite per effetto Joule 2% Perdite nel sistema di condizionamento della 3% potenza BOS 84% La producibilita di un impianto fotovoltaico della potenza di 1kWp a Trieste (angoli di tilt e di azimut ottimi, coefficiente di albedo pari a 0.22, vale quindi:

35 PVSYST LOCALITA

36 PVSYST GEOMETRIA GENERATORE

37 ORIZZONTE LOCALE

38 PVSYST PARAMETRI DI SIMULAZIONE

39 PVSYST PERDITE

40 ENERGIA PRODOTTA ORE DI UTILIZZAZIONE

41 ENERGIA PRODOTTA ORE DI UTILIZZAZIONE

42 University of Trieste Grazie per l attenzione! ALESSANDRO MASSI PAVAN apavan@units.it