Superficie piana disponibile 19 x 13.5 = m²

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Ornella Rota
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1 Dati di progetto: Potenza nominale Destinazione 9 kwp scuola pubblica Superficie piana disponibile 19 x 13.5 = m² Località PADOVA Latitudine 45 25' Longitudine 11 52' Installazione moduli su tetto piano dell'edificio Angolo di TILT 30 Angolo di AZIMUT 0 Esposizione Irradiazione su piano orizzontale (UNI 10349) Irradiazione su piano inclinato 30 Ombreggiamento Contratto fornitura energia elettrica Sistema Alimentazione Potenza contrattuale Corrente di cortocircuito presunta al punto di consegna Icco Tensioni Uo / U Frequenza SUD 1266 kwh/m² anno 1266 * 1.13 = 1430 kwh/m² anno nessuno BT TT 3F + N 25 kw 5 ka 230 / 400 V 50 Hz Scelta del tipo di modulo Supponendo di utilizzare moduli in Si policristallino della ditta SHARP, si analizzano i tipi disponibili TIPO L (mm) P(mm) S(mm) A(m²) Celle n Potenze (W) NE ND ND Sisceglie il modulo NE-Q7(E3E) e si riportano le sue caratteristiche elettriche: Potenza di picco Tensione a circuito aperto Uoc Corrente di cortocircuito Isc Tensione alla massima potenza UMP Corrente alla massima potenza IMP 167 Wp 43.1 V 5.37 A 34.6 V 4.83 A Efficienza del modulo h 12.8% Coeficiente di temperatura - tensione Uoc: a Uoc Coeficiente di temperatura - corrente Isc: a Isc Coeficiente di temperatura - potenza: a PM -156 mv/ C %/ C %/ C

2 Queste caratteristiche sono valide in Condizioni di Test Standard (STC): I = 1000 W/m² - Tcell = 25 C - Spettro AM = 1.5. La potenza è soggetta ad una tolleranza di produzione di - 5% %. I valori limite sono: Temperatura utilizzo della cella Tensione massima di sistema Massima corrente inversa da - 40 C a +90 C 1000 V DC 10 A Ombreggiamento tra le file Serve conoscere l'angolo d che indica la declinazione del sole al solstizio invernale cioè il periodo in cui il sole si trova alla minima altezza rispetto all'orizzonte. L'espressione usata è d = Lat.. Nel nostro caso risulta essere pari a d = = Installando questi moduli su tetto piano, angolo di TILT b = 30, in più file parallele si va incontro all'inconveniente dell'ombreggiamento. Si riporta il triangolo delle ombre: Con δ = 21,08 si indica la declinazione al solstizio invernale, cioè il periodo in cui il sole si trova alla minima elevazione e L è la latitudine del sito. Utilizzando la trigonometria è facile calcolare le distanze D1 e D2 e quindi la distanza DT: D1 = X * cos b = 1.58 * = 1.37 m H = X * sin b = 1.58 * 0.5 = 0.79 m D2 = H * tg (d + L ) = 0.79 * tg 66.5 = 0.79 * 2.3 = m DT = D1 + D2 = = m Il rapporto DT / X = Arrotondando questo valore a 2.1 si può fare una stima approssimata dello spazio occupato dalle stringhe fotovoltaiche. Le dimensioni del pannello 1.58 x 0.83 m determinano una superficie di 1.31 m² per cui la potenza per unità di superficie equivale a 167 W / 1.31 m² = W/m². Volendo conoscere il valore di superficie occupato da 1 kwp bisogna eseguire la divisione 1000/127.5 = 7.84 m². Arrotondando questo valore a 8 m²/kwp si ha: Superficie teorica di ingombro: 9 * 8 * 2.1 = 151 m² su m² disponibili. (I moduli sono poggiati sul lato corto). Valutazione dei valori di tensione e corrente alle temperature estreme Fissate a -10 C le temperature della cella in inverno e a +70 C quella in estate, riferendoci alle condizioni STC, cioè Tcell = 25 C, si hanno i seguenti le sovratemperature di lavoro: Dq inv = = - 35 C Dq est = = + 45 C Bisogna adesso individuare i valori di tensione e di corrente in riferimento a queste temperature. La

3 formula adottata per la tensione è: Uoc (T) = Uoc (STC) - a Uoc (25 - Tcell) INVERNO Uoc(-10) = * (-35) = 48.6 V Umpp(-10) = * (-35) = 40 V ESTATE Umpp(70) = * (45) = 27.6 V Isc(70) = 5.37( * (45)/100) = 5.5 A Nota Essendo V/ C riferito alla tensione a vuoto, alcuni progettisti, per calcolare i valori di UMP alle temperature fissate utilizzano la formula: UMP(T) = UMP(STC) * (1 + a Uoc% Dq / 100) calcolando la percentuale del coefficiente di temperatura della tensione rispetto a Uco ma riferendosi nel calcolo alla tensione UMP. Rifacendo i calcoli si arriva ai segenti risultati: a Uoc % = 0.362%/ C UMP(-10) = 39 V UMP(70) = 29 V Valori che non si discostano molto da quelli calcolati in precedenza. Riassumendo, si ha: Isc max Uoc max Umpp max Umpp min Valori di cella 5.5 A 48.6 V 40 V 27.6 V Determinazione del numero di moduli Dovendo realizzare un campo fotovoltaico di 9 kwp, il numero teorico di moduli dovrà essere: 9000/167 = moduli arrotondato a 54. Scelta dell'inverter e configurazione relativa del campo fotovoltaico Proviamo a suddividere il campo di 54 moduli in 3 sottocampi da 18 moduli/cd. cioè tre stringhe da 18 moduli. Posizionate come detto in precedenza occupano una superficie teorica di: 18 * 0.83 * 3.33 = 50 m² per un totale di 50 * 3 = 150 m² su m² disponibili. Collegandoli in serie si ha: Uco max Isc max Umpp max Umpp min Pmax Valori di stringa 18*48.6 = 875 V 5.5 A 18*40 = 720 V 18*27.6 = 497 V 18*167 = 3000 W La configurazione scelta deve essere compatibile con le caratteristiche tecniche dell'inverter di stringa che verrà installato. Si è consultato il catalogo SMA - SUNNY FAMILY Orientandosi sugli inverter con trasformatore si riscontra che il range di tensione offerto è incompatibile con quello derivante dalla configurazione scelta per cui occorre abbassare le tensioni Umpp. Ciò è possibile collegando i moduli in parallelo per cui, rimanendo sempre dell'idea di realizzare tre sottocampi, si imposta per ognuno di essi un parallelo tra due stringhe di 9 moduli ciascuno. Ciò comporta i seguenti risultati: Uco max Isc max Valori di stringa 9*48.6 = 437 V 2*5.5 = 11 A

4 Umpp max Umpp min Pmax 9*40 = 360 V 9*27.6 = 250 V 18*167 = 3000 W Vediamo se esiste in catalogo un inverter capace di sostenere questa configurazione. Si individua l'apparecchio SUNNY BOY 3300 con le seguenti caratteristiche elettriche: DATI D'INGRESSO Potenza CC max Tensione CC max Range di tensione Corrente ingresso max Numero max di stringhe in parallelo Dispositivo di separazione in CC Varistori Monitoraggio dispersioni e a terra Protezione contro l'inversione d corrente 3820 W 500 V 200 V V 20 A 3 connettore a spina ESS sì diodi di cortocircuito Potenza max CA DATI IN USCITA Potenza nominale CA Tensione nominale CA Frequenza nominale 3600 W 3300 W 220 V V 50 Hz Fattore di potenza 1 Grado di rendimento 95.2% Rendimento europeo 94.4% Tipo di protezione Collegamento alla rete IP65 connettore a spina CA Dall'esame di queste caratteristiche si evince che le tensioni massima e minima Umpp sono comprese nel range dell'inverter, la tensione massima dell'inverter è maggiore di quella massima a vuoto e la potenza massima di stringa è minore di quella max in CC.

Considerazioni La disposizione del campo fotovoltaico è in sintonia con i dati dell'inverter (3 sottocampi (stringhe) di 18 moduli ciascuno (2 * 9 in parallelo) per una potenza complessiva di picco

5 Considerazioni La disposizione del campo fotovoltaico è in sintonia con i dati dell'inverter (3 sottocampi (stringhe) di 18 moduli ciascuno (2 * 9 in parallelo) per una potenza complessiva di picco di 9.03 kwp. Nonostante tutto, però, esiste una compatibilità in modo limitato tra campo PV e inverter segnalata dal rapporto di potenza nominale R tra la max potenza dell'inverter e la potenza di picco del generatore PV. Questo dato deve essere compreso tra 0.95 e 1.15 mentre in questo caso si attesta su L'inverter risulterebbe sovradimensionato per cui occorrerebbe: a) aumentare il numero di moduli in serie b) selezionare un inverter di minor potenza Mettendo 10 moduli in serie x 2 si hanno 3 sottocampi con 20 moduli ciascuno per un totale di 60 moduli a cui corrisponde una potenza di picco di 60 x 167 = 10 kwp invece che 9 kwp. Rifacendo un pò di calcoli, si può scegliere un inverter SUNNY BOY 3000 con potenza max c.c. di 3200 W ed un range di tensioni di268 V V compatibile con i valori massimi di stringa e con un rapporto R = 0.96.

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