SCHEDA TECNICA CALCOLO E DIMENSIONAMENTO IMPIANTO FOTOVOLTAICO DELLA POTENZA DI 2,5 MW DA REALIZZARSI NEL COMUNE DI TERELLE IN LOCALITÀ OTTADUNA

Transcript

1

2 SCHEDA TECNICA CALCOLO E DIMENSIONAMENTO IMPIANTO FOTOVOLTAICO DELLA POTENZA DI 2,5 MW DA REALIZZARSI NEL COMUNE DI TERELLE IN LOCALITÀ OTTADUNA Il progetto per l istallazione nel Comune di Terelle (FR), in località Ottaduna, di un parco fotovoltaico da 2,5 MW per la produzione di energia elettrica, prevede la realizzazione di un impianto distribuito su 5 sottoimpianti da circa 504 KWp. Ciascuno di essi sarà costituito da 140 stringhe poste in parallelo, ognuna delle quali sarà formata da 18 moduli posti in serie. Si è previsto di posizionare ogni stringa su una struttura di sostegno in acciaio sostenuta da un pilastro a sezione circolare cava; ogni cinque stringhe saranno abbinate ad un quadro di parallelo in continua. Per ogni sottoimpianto da 504 KWp saranno presenti due quadri di sottocampo; complessivamente, quindi, vi saranno 700 strutture di sostegno e 10 quadri di sottocampo. CARATTERISTICHE TECNICHE DEL SITO DI ISTALLAZIONE Radiazione solare globale al suolo Comune Terelle Provincia Frosinone Località Ottaduna Altitudine 650 slm Latitudine Longitudine pag. 1/15

3 Dimensionamento impianto da 504 KWp, utilizzato come gruppo base per realizzare l impianto da 2,5 MW - Numero massimo di moduli connessi in serie in una stringa: n max mod = 18 moduli I (A) Icc + - U1 U2 U17 U18 (V) dal grafico si ottengono i seguenti dati di corrente e di tensione per una singola stringa: I cc stringa = I cc modulo = 8,21 A U cc stringa = 18 U cc modulo = 18 32,9 = 592,20 V - Numero massimo di stringhe connesse in parallelo con l inverter: In base ai precedenti dati si sceglie di realizzare un parallelo di 140 stringhe N stringhe = 140 stringhe I max(inv) / I stringa pag. 2/15

4 I (A) + - Icc140 Icc3 Icc2 Icc1 U1 U2 U17 U18 (V) U FV = U stringa = 32,9 18 = 592,20 V I cc PV = 140 I cc stringa = 140 8,21 = 1149,40 A < corrente max nell inverter - Dimensionamento dei cavi: Cavi di collegamento dei moduli di ciascuna stringa = 4 mm 2 Cavi di collegamento dei quadri di parallelo in continua con l inverter = 10 mm 2 Quindi un impianto da 504 KW avrà le seguenti caratteristiche: Per ogni stringa si hanno 18 moduli da 200 Wp = = 3600 Wp Per ogni inverter ci sono 140 stringhe in parallelo = = Wp In base ai precedenti dati si sceglie di realizzare un impianto da 2,5 MW distribuito su 5 sottoimpianti da 504 KW, per cui sarà così costituito: n inverter = 5 (5 504 KW = 2520 KW) n stringhe = 700 n moduli = pag. 3/15

5 MODULO FOTOVOLTAICO POLICRISTALLINO AD ALTA EFFICIENZA TIPO KYOCERA- KC200GHT-2 O EQUIVALENTE. Modulo fotovoltaico da 54 celle completo di cornice (colore nero), equipaggiato con cavi (pos. 0,91 m / neg. 0,71 m) con terminali Multicontact (spinotto / boccola), prodotto con cella fotovoltaica RSC, con efficienza del 16% (certificazioni: IEC 61215, conformità CE, TUV, ISO 9001). Le celle fotovoltaiche di silicio multicristallino sono incapsulate tra una copertura di vetro temperato e uno strato di EVA con un foglio posteriore di PVF-PET-PVF per garantire la massima protezione contro le più severe condizioni ambientali; l intero laminato è inserito in una cornice di alluminio anodizzato che conferisce al modulo elevata resistenza strutturale e facilità d installazione. Parametri elettrici: Potenza di Picco - Pmax 200 Wp Tolleranza rispetto alla Pmax +10/- 5% Tensione nel punto di max potenza 26,3 V Corrente nel punto di max potenza 7,61 A Tensione di circuito aperto 32,9 V Corrente di corto circuito 8,21 A Efficienza 0,16 Valori corrispondenti alle condizioni standard di prova: irraggiamento di 1000 W/m², spettro della massa d'aria AM 1,5 e temperatura della cella di 25 C. Dimensioni e Pesi: Lunghezza 1425 mm Larghezza 990 mm Spessore (sola cornice) 36 mm Spessore (includendo la junction box) 56 mm Peso 18,5 kg Garanzia 25 anni CARATTERISTICHE DIMENSIONALI IN MM CARATTERISTICHE ELETTRICHE pag. 4/15

6 QUADRI ELETTRICI Per ogni stringa saranno inseriti dei diodi di blocco (il cui scopo è quello di impedire che, qualora l erogazione di potenza delle singole stringhe non sia bilanciata, gli squilibri di tensione tra le stesse possono provocare dei ricircoli di corrente verso quelle a tensione minore) e dei sezionatori portafusibili; in uscita, un organo di sezionamento generale in grado di aprire la corrente continua (con eventualmente abbinato un dispositivo che rilevi la perdita di isolamento della sezione in continua attinente a quel quadro) ed uno scaricatore di sovratensione indotta. Si è previsto di abbinare cinque stringhe ad un quadro di parallelo in continua (conversione centralizzata); ciascuno dei 140 quadri sarà costituito da: - n 1 contenitore tipo GW IP 65 o equivalente, completo di accessori; - n 5 sezionatori portafusibili tipo 14x51 2P; - n 10 fusibili tipo 14x51 da 10 A; - n 5 diodi di stringa; - n 1 sezionatore sotto carico 60 A; - n 1 scaricatore di sovratensione. CABLAGGIO ELETTRICO I cavi usati nella sezione in corrente continua hanno caratteristiche spinte (doppio isolamento, anti-uv, flessibilità, ecc.) e sono unipolari, mentre quelli in alternata sono multipolari. Per collegare le stringhe del generatore al quadro di parallelo, si affrancheranno i cavi alla struttura di sostegno con collari che garantiscono la durata nel tempo: questi ultimi saranno di colore nero del tipo anti-uv e di lunghezza adeguata al fascio circoscritto. CONFIGURAZIONE ELETTRICA DEL GENERATORE FOTOVOLTAICO La configurazione elettrica del generatore fotovoltaico prevede il sistema in corrente continua totalmente isolato rispetto al potenziale del terreno (flottante). pag. 5/15

7 INVERTER TRIFASE Ogni impianto da 504 KWp sarà munito di un inverter trifase tipo SUNWAY 600V TG 550 o equivalente, avente le seguenti caratteristiche : Potenza di picco campo fotovoltaico Potenza massima di uscita Potenza nominale di uscita Corrente nominale di uscita Corrente nominale di ingresso Dimensioni [LxAxP] kwp kw kw A(ac) A(dc) (mm) Kg 546,0 462,0 420,0 606,2 1253,4 1600x2450x Peso pag. 6/15

8 IMPIANTO DI PROTEZIONE DALLE SCARICHE ATMOSFERICHE La norma a cui ci si deve riferire per la costruzione di impianti di protezione dalle scariche atmosferiche è la norma CEI 81-1 Protezione delle strutture contro i fulmini. Per la scelta delle misure di protezione è possibile adottare la procedura semplificata indicata nell appendice G della suddetta norma. Calcoleremo preliminarmente la frequenza media N d di fulmini che colpiscono direttamente la struttura e che può essere valutata con la seguente formula: N d = N t A d 10-6 = N t C A 10-6 [fulmini/anno] nella quale: N t A d A C è la densità annuale di fulmini (fulmini/km 2 anno) al suolo relativa alla zona ove è situata la struttura; è l area di raccolta (m 2 ) della struttura, definita come la misura della superficie al terreno che ha la stessa frequenza annuale di fulminazioni dirette della struttura; è l area di raccolta (m 2 ) della struttura isolata, definita come l area racchiusa tra la linea ottenuta dall intersezione con la superficie del terreno, considerato pianeggiante, con una retta di pendenza 1:3 che tocca le parti superiori della struttura e ruota intorno ad essa; è il coefficiente ambientale. I valori di N t si deducono dalla carta topografica allegata alla norma CEI 81-1; per il Comune di Terelle tale valore è pari a 1,5 fulmini/km 2 anno. Per la protezione dell intero parco fotovoltaico, volendo includere anche tutte le recinzioni alte 200 cm lungo il perimetro del lotto, avremo un area di raccolta A pari a circa mq. La determinazione del coefficiente ambientale C è fatta secondo la disposizione relativa della struttura: Tabella di determinazione del coefficiente ambientale C Disposizione relativa della struttura C Struttura situata in un area con presenza prevalente di strutture di altezza uguale o maggiore 0,25 Struttura situata in un area con presenza prevalente di strutture più basse 0,5 Struttura isolata: non esistono altre strutture o oggetti entro una distanza 3H dalla struttura 1 Struttura isolata sulla cima di una collina o di una montagna 2 Nel caso in oggetto (struttura isolata con assenza di altre strutture o oggetti entro una distanza 3H) tale coefficiente assume valore pari a 1. Pertanto avremo: N d = 1, = 0,075 [fulmini/anno] La scelta del livello di protezione dell LPS sarà effettuato dopo aver confrontato i valori di N d con il valore N a della frequenza di fulminazione tollerabile [Fulmini/Anno] in funzione della tipologia edilizia, così come riportato nelle seguenti tabelle: pag. 7/15

9 Tabella della frequenza di fulminazione tollerabile N a per strutture ordinarie Rischio di incendio (carico d incendio) Tipo di struttura Ridotto (c.i. < 20 Kg/m 2 ) Ordinario (c.i. < Kg/m 2 ) Elevato (c.i. > 45 Kg/m 2 ) A 0,05 0,005 0,0005 B 0,5 0,05 0,005 C 1 0,1 0,01 D 5 0,5 0,05 Tipo struttura A B C D Tabella del tipo di struttura in funzione della tipologia edilizia Tipologie edilizie - Alberghi grandi (>100 posti letto) - Grandi locali di pubblico spettacolo (>250 posti) - Immobili per grandi attività commerciali (>1500 m 2 ) - Musei grandi Caratteristiche: strutture in muratura e/o cemento armato, impianti interni in cavo non schermato, corpi metallici esterni collegati a terra, presenza di estintori, idranti, ecc.. - Edifici adibiti ad uso civile - Alberghi piccoli ( 100 posti letto) - Prigioni - Immobili per piccole attività produttive ( 25 addetti) - Immobili ad uso ufficio Caratteristiche: strutture in muratura e/o cemento armato, impianti interni in cavo non schermato, nessuna protezione sulle linee elettriche entranti, corpi metallici esterni collegati a terra, presenza di estintori, idranti, ecc.. - Chiese - Scuole - Immobili per piccole attività commerciali ( 1500 m 2 ) - Immobili per grandi attività produttive (>25 addetti) - Edifici agricoli Caratteristiche: strutture in muratura e/o cemento armato, impianti interni in cavo non schermato, nessuna protezione sulle linee elettriche entranti, alimentazione in M.T. con schermo del cavo messo a terra (solo per immobili per grandi attività produttive), corpi metallici esterni collegati a terra, presenza di vie di fuga protette. - Piccoli locali di pubblico spettacolo ( 250 posti) - Musei piccoli ( 1500 m 2 ) Caratteristiche: strutture in muratura e/o cemento armato, impianti interni in cavo non schermato, nessuna protezione sulle linee elettriche entranti, corpi metallici esterni collegati a terra, presenza di estintori o idranti, impianti di rilevazione incendi, vie di fuga protette. Il parco fotovoltaico in oggetto, seppur non classificato esplicitamente nelle tipologie edilizie indicate in tabella, può essere assimilato ad una struttura di tipo C con rischio di incendio ordinario; di conseguenza la frequenza di fulminazione tollerabile N a è pari a 0,1 fulmini/anno; essendo: N d = 0,075 [fulmini/anno] < N a = 0,1 [fulmini/anno] ne deriva che non sarebbe necessaria l'installazione di un LPS. Tuttavia, considerando che gli impianti fotovoltaici potrebbero essere sensibili alle scariche atmosferiche sia di tipo diretto che indiretto, si ritiene opportuno installare un impianto LPS di efficienza E c pari al livello di protezione più basso (IV), così come indicato nella seguente tabella: pag. 8/15

10 Tabella dei livelli di protezione in funzione dell efficienza del LPS Efficienza E c del LPS Livello di protezione E c > 0,98 I (con misure di protezione addizionali) 0,95 < E c 0,98 I 0,90 < E c 0,95 II 0,80 < E c 0,90 III 0 < E c 0,80 IV L efficienza di un LPS è definita come il rapporto tra il numero annuo di fulminazioni dirette che non possono provocare danni alla struttura protetta da un LPS e il numero medio annuo di fulminazioni dirette sulla struttura medesima. Nella norma CEI 81-1 sono anche riportati i valori dei parametri della corrente di fulmine corrispondenti ai vari livelli di protezione, ed indicati nella seguente tabella: Tabella dei valori della corrente di fulmine corrispondenti ai vari livelli di protezione di un LPS Parametri della corrente di fulmine Livello di protezione I II III - IV Valore di picco della corrente I [ka] Carica totale Q tot [C] Carica impulsiva Q imp [C] Energia specifica E sp [kj/ω] Pendenza media i / t [ka/µs] L impianto di protezione esterno avrà lo scopo di intercettare il fulmine diretto, di condurre la corrente di fulmine dal punto di impatto al suolo e di disperderla senza che si verifichino danni di tipo termico o meccanico alla struttura protetta, ne tensioni di contatto e passo pericolose per le persone. STIMA ENERGIA PRODUCIBILE DALL IMPIANTO FOTOVOLTAICO Per stimare l energia producibile dall impianto occorre fare riferimento ai dati dell insolazione media annua agente nella località in cui si vuole realizzare l impianto fotovoltaico. I pannelli fotovoltaici saranno posizionati secondo quattro diversi orientamenti azimutali, pertanto indicheremo le diverse sottozone contraddistinte con le lettere A, B, C e D: pag. 9/15

11 Sottozona A S U N S I M Dati di ingresso del sito Dati solari: UNI Frosinone Orizzonte: <Vuoto> Albedo: 20%, 20% della totale radiazione Latitudine: 41.4 gradi Dati di ingresso del generatore fotovoltaico Inclinazione: 30.0 gradi Azimut: gradi Angolo limite: 5.0 gradi Radiazione media giornaliera calcolata [kwh/g] Mese Dir. Diff. Alb. Totale Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Med Radiazione media annua calcolata [kwh/anno] = 4.77 x 365 = kwh/anno DIAGRAMMA SOLARE pag. 10/15

12 Sottozona B S U N S I M Dati solari: Orizzonte: Albedo: Latitudine: UNI Frosinone <Vuoto> 20%, 20% della totale radiazione 41.4 gradi Dati di ingresso del generatore fotovoltaico Inclinazione: 30.0 gradi Azimut: gradi Angolo limite: 5.0 gradi Radiazione media giornaliera calcolata [kwh/g] Mese Dir. Diff. Alb. Totale Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Med Radiazione media annua calcolata [kwh/anno] = 4.75 x 365 = kwh/anno DIAGRAMMA SOLARE pag. 11/15

13 Sottozona C S U N S I M Dati di ingresso del sito Dati solari: UNI Frosinone Orizzonte: <Vuoto> Albedo: 20%, 20% della totale radiazione Latitudine: 41.4 gradi Dati di ingresso del generatore fotovoltaico Inclinazione: 30.0 gradi Azimut: gradi Angolo limite: 5.0 gradi Radiazione media giornaliera calcolata [kwh/g] Mese Dir. Diff. Alb. Totale Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Med Radiazione media annua calcolata [kwh/anno] = 4.76 x 365 = kwh/anno DIAGRAMMA SOLARE pag. 12/15

14 Sottozona D S U N S I M Dati solari: Orizzonte: Albedo: Latitudine: UNI Frosinone <Vuoto> 20%, 20% della totale radiazione 41.4 gradi Dati di ingresso del generatore fotovoltaico Inclinazione: 30.0 gradi Azimut: gradi Angolo limite: 5.0 gradi Radiazione media giornaliera calcolata [kwh/g] Mese Dir. Diff. Alb. Totale Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Med Radiazione media annua calcolata [kwh/anno] = 4.74 x 365 = kwh/anno DIAGRAMMA SOLARE pag. 13/15

15 Dal precedente studio condotto sull impianto articolato in quattro sottozone, contraddistinte con le lettere A, B, C e D, otteniamo: E A = 1741,05 KWh/anno (2142 Kwp); E B = 1733,75 KWh/anno (54 Kwp); E C = 1737,40 KWh/anno (154,8 Kwp); E C = 1730,10 KWh/anno (169.2 Kwp); η BOS = 71% = 0,71 (efficienza del sistema, sempre 75%) FT(g,b) = (fattore di trasposizione, ovvero il rapporto tra l'energia solare incidente annualmente su di un piano differentemente orientato e inclinato e quella incidente sul piano orizzontale; esso, pertanto, tiene conto dell orientamento g e dell inclinazione b del modulo. In Italia si assume il valore ottimale riferito alla città di Roma: Tale figura ci aiuta a stimare la perdita di energia che si deve mettere in conto qualora l'orientamento e l'inclinazione dei moduli differiscano da quelli ottimali, ovvero orientamento SUD ed inclinazione 30, a cui corrisponde FT=1,12. Nel nostro caso l'orientamento e l'inclinazione dell'impianto rimangono all'interno della prima linea tratteggiata con un valore molto prossimo a quello massimo; in particolare avremo: FT A = 1,12, FT B = 1,11, FT C = 1,11, FT D = 1,12 Pn = 2520 KWp (potenza nominale dell impianto) Yf = E η BOS FT(g,b) (indice di produzione dell impianto) Yf = [(1741, /2520) 0,71 1,12] + [(1733,75 54/2520) 0,71 1,11] + [(1737,40 154,8/2520) 0,71 1,12] + [(1730,10 169,2/2520) 0,71 1,12] = Yf = 1379,55 KWh/KWp/anno E PV = Pn Yf = ,55 = KWh/anno (energia producibile dall impianto) pag. 14/15

16 ANALISI EMISSIONI DI CO 2 E NO X NON IMMESSE NELL ATMOSFERA Producendo energia elettrica dall impianto fotovoltaico di 2,5 MW, il quantitativo di emissioni di CO 2 e di NO X non immesse in atmosfera sarà pari a: E = energia elettrica generata in un anno dal parco fotovoltaico di 2,5 MW fm = fattore del mjx elettrico italiano per quantizzare le emissioni di CO 2 E [KWh/anno] Fm [KgCO 2 /KWh] Emissioni evitate in un anno [Kg di CO 2 ] Tempo di vita [anni] Emissioni evitate durante il tempo di vita [Kg di CO 2 ] , E P Riduzione di NO x Emissioni evitate Tempo di vita Emissioni evitate in un anno durante il tempo di vita [KWh/anno] [gno X /KWh] [g di NO X ] [anni] [Kg di NO X ] , REQUISITI TECNICI MINIMI DEI COMPONENTI E DEGLI IMPIANTI L impianto fotovoltaico ed i relativi componenti saranno realizzati nel rispetto delle norme tecniche richiamate nell Allegato 1 del DM 19/02/2007. Gli impianti saranno realizzati con componenti che assicureranno l osservanza delle seguenti condizioni: 1. Pcc > 0,85 Pnom I / Istc Dove: Pcc è la potenza in corrente continua misurata all uscita del generatore fotovoltaico (con precisione migliore del ±2%); Pnom è la potenza nominale del generatore fotovoltaico; I è l irraggiamento [W/m 2 ] misurato sul piano dei moduli (con precisione migliore del ±3%); Istc è l irraggiamento in condizioni di prova standard [1000 W/m 2 ]; tale condizione sarà verificata per I > 600 W/m Pca > 0,9 Pcc Dove: Pca è la potenza attiva in corrente alternata misurata all uscita del gruppo di conversione della corrente generata dai moduli fotovoltaici continua in corrente alternata (con precisione migliore del 2%); tale condizione sarà verificata per I > 600 W/m 2. pag. 15/15