Relazione impianto fotovoltaico

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2 Relazione impianto fotovoltaico 1.1 Generalità L impianto, oggetto del presente documento, si propone di conseguire un significativo risparmio energetico per la struttura che lo ospita, costituita dal nuovo ampliamento del cimitero di Pontorme posto nel Comune di Empoli. Tale obiettivo sarà perseguito con il ricorso alla fonte energetica alternativa rappresentata dal fotovoltaico. La due falde del tetto interessato al posizionamento dei pannelli sono esposte a sud-est ed a nord-ovest ed hanno un inclinazione modesta di circa 3, i pannelli saranno installati con la stessa inclinazione della falda del tetto e con orientamento a 140 di Azimut. Questa disposizione consentirà un maggior rendimento con una riduzione al minimo del loro impatto visivo. La potenza di picco complessiva lato corrente continua risulta essere P C = Wp. Il rendimento complessivo del sistema risulta essere η C = (η TR * E T )/( P C * 8.760) = 0,136 dove η TR = 0,952 è il rendimento di trasformazione. La stima annua dell energia solare captata dai 32 pannelli disposti su 2 file di 16 ed utilizzati per 42,7 mq di superficie, è E T = KWh/anno. 2.1 Schema elettrico generale La tavola allegata denominata F1 riporta la planimetria e la sezione della zona d intervento e la tavola F2 lo schema dell impianto fotovoltaico, attraverso il quale è possibile evidenziale le principale funzioni svolte dai sottosistemi e apparecchiature che contengono l impianto stesso. Il generatore fotovoltaico posto sulla copertura dell edificio è composto complessivamente da 32 moduli fotovoltaici in silicio monocristallino da 48 celle connesse in serie, delle dimensioni ciascuna di 155,5 mmq e dotati di telaio in alluminio pregiato. I moduli sono collegati a gruppi di 16 pannelli in serie tra loro in modo da formare due stringe, le due stringhe sono poi collegate all inverter tramite un sezionatore con fusibili e un diodo, inoltre su ogni linea sono presenti gli scaricatori di sovratensione. 3.1 Calcoli e verifiche di progetto Occorre verificare che in corrispondenza dei valori minimi di temperatura esterna e di valori massimi di temperatura raggiungibili dai moduli fotovoltaici, risultino essere verificate le seguenti disuguaglianze: - V m min > V inv MPPT min - V m max < V inv MPPT max 1

3 - V oc max < V inv max Nelle quali V inv MPPT min e V inv MPPT max rappresentano, rispettivamente, il valore minimo e massimo della finestra di tensione utile per la ricerca del punto di massima potenza, mentre la V inv max è il valore massimo di tensione cc ammissibile ai morsetti dell inverter che è stato pensato di utilizzare. Considerando una variazione di tensione a circuito aperto di ogni modulo in dipendenza della temperatura pari a -104 mv / C i limiti di temperatura estremi paria -40 C e +90 C, V m e V oc assumono valori differenti rispetto a quelli misurati a STC. Assumendo che tali grandezze varino linearmente con la temperatura, le precedenti disuguaglianze diventano le seguenti: Condizione Inverter V m min > V inv MPPT min 293>246 V m max < V inv MPPT max 475<600 V oc max < V inv max 541<600 In tutti i casi le disuguaglianze risultano rispettate e pertanto si può concludere che c è compatibilità tra le stringhe di moduli fotovoltaici e il tipo di inverter adottato. 3.2 Portata dei cavi in regime permanente Le sezioni dei cavi per i vari collegamenti sono 10 mmq lato c.c. e 4 mmq lato a.c., comunque sono tali da assicurare una durata di vita soddisfacente dei conduttori e degli isolamenti sottoposti agli effetti termici causati dal passaggio della corrente elettrica per periodi prolungati e in condizioni ordinarie di esercizio. Protezione contro il corto circuito Per la parte di circuito in corrente continua, la protezione contro il cortocircuito è assicurata dalla caratteristica tensione-corrente dei moduli fotovoltaici che limita la corrente di cortocircuito degli stessi a valori noti e di poco superiori alla loro corrente nominale. Per ciò che riguarda il circuito in corrente alternata, la protezione contro il cortocircuito è assicurata dal dispositivo limitatore contenuto all interno dell inverter. Comunque è stato inserito a maggior protezione un interruttore MT da 40 A. Sezione dei conduttori di protezione 2

4 Il conduttore di protezione collegato alle strutture di fissaggio dei moduli fotovoltaici, ha sezione pari a 6mmq. A valle degli scaricatori di sovratensione, la sezione del conduttore di protezione è di 16 mmq, al fine di assicurare il corretto funzionamento di questi dispositivi. Nella parte del circuito in continua, a valle del convertitore, saranno installati due interruttori magnetotermici differenziali 2x16 A con Id = 30 ma. 3.3 Misure di protezione sul collegamento della rete elettrica La protezione del sistema di generazione sia nei confronti della rete autoproduttore che della rete di distribuzione pubblica è realizzata in conformità a quanto previsto per la norma CEI 11-20, con riferimento anche a quanto contenuto nei documenti di unificazione ENEL. L impianto risulta pertanto equipaggiato con un sistema di protezione che si articola su tre livelli: dispositivo generale, dispositivo di interfaccia, dispositivo di generatore. Dispositivo generale Il dispositivo generale sarà realizzato con un interruttore magnetotermico in curva C 2x40 A. Dispositivo di interfaccia Le protezioni per il dispositivo di interfaccia sono costituite essenzialmente da relè di frequenza e di tensione, in particolare si possono installare pannelli DV 604 o DV 606 omologati da ENEL Distribuzione. Il dispositivo di interfaccia dovrà provocare il distacco dell intero sistema di generazione in caso di guasto sulla rete elettrica. Tale protezione impedirà, inoltre, che l inverter continui a funzionare, con particolari configurazioni di carico, anche nel caso di black-out esterno. Questo fenomeno deve essere evitato in quanto può presentare fonte di pericolo per il personale addetto alla ricerca e riparazione dei guasti. Dovrà inoltre provvedere alla regolazione della tensione e della frequenza mediante controllo a microprocessore (MPPT) con modulazione PWM. Dispositivo di generatore L inverter è internamente protetto contro il cortocircuito e il sovraccarico. Il riconoscimento della presenza di guasti interni provoca l immediato distacco dell inverter dalla rete elettrica. L interruttore magnetotermico presente sull uscita dell inverter agisce come rincalzo a tale funzione. 3

5 4 Specifiche tecniche dei componenti principali utilizzati per il progetto 4.1 Moduli fotovoltaici Le caratteristiche di dettaglio elettriche e meccaniche dei moduli fotovoltaici sono le seguenti: Caratteristiche elettriche - Potenza di picco: 185 Wp - Tensione alla max potenza: 24,0 V - Corrente alla massima potenza: 7,71 A - Tensione a circuito aperto: 24 V - Corrente di corto circuito: 8,54 A -Tensione massima di sistema: 1000 V Caratteristiche meccaniche - Celle al silicio monocristallino - n di celle: 48 - Colore superficiale delle celle: Blu - Dimensioni esterne: x 994 x Inverter L inverter dovrà avere le seguenti caratteristiche: - dovrà essere monofase - funzionamento in parallelo alla rete elettrica - Tensione di ingresso MPPT: V -Tensione massima lato DC: 600 V - Corrente massima di ingresso: 26,0 A - Potenza massima lato CC: Wp - Tensione nominale lato CA: 230 V a 50Hz - Potenza nominale lato CA: VA - Potenza massima lato CA: VA 5 Tariffa incentivante comma 1, art. 6 decreto 19 febbraio 2007, ed ammortamento spesa. La potenza nominale dell impianto da installare è compresa tra 3 e 20 kw. L impianto deve essere realizzato secondo quanto definito all art. 2 comma 1 lettera b3; (integrazione architettonica). La tariffa incentivante che ne deriva è 0,46 / kwh, con un ritorno economico 4

6 annuo stimato (energia prodotta) pari a 0,46 x 7.456,00 = 3.429,76. Considerato che il consumo annuo stimato (dati del 2002) del cimitero è di circa ,00 kwh, (e la spesa per l energia elettrica nel 2006 è stata di 4.797,28), con il seguente intervento si copre il fabbisogno (7.456 kwh/annui) del 30 % dei consumi, (pertanto si ha un risparmio di circa 1.439,18 ). Preso atto che l intervento in oggetto prevede un investimento complessivo di circa ,00 e che annualmente c è un recupero della spesa di circa 4.870,00, in circa anni si recuperano le spese dell investimento. Nella presente valutazione non sono considerate le spese di manutenzione ordinaria. I pannelli fotovoltaici hanno una garanzia con un rendimento del 100 % per almeno 15 anni e con un rendimento del 80 % per almeno 20 anni; l inverter ha una garanzia minima di almeno 2 anni e la tariffa incentivante sull energia prodotta legata al decreto di cui sopra ha una durata ventennale. Il Tecnico Per. Ind. Tofanelli Enrico 5

7 QUADRO ECONOMICO a) LAVORI - OG11 Impianto fotovoltaico ,00 Di cui oneri sicurezza non soggetti a ribasso d asta, ,00 TOTALE LAVORI A BASE D ASTA ,00 b) SOMME A DISPOSIZIONE I.V.A. 10% su importo lavori (Euro ,00) ,00 SPESE TECNICHE per progettazione. 880,00 ALLACCIAMENTI ai pubblici servizi ,00 IMPREVISTI ed arrotondamenti. 720,00 TOTALE SOMME A DISPOSIZIONE ,00 TOTALE GENERALE ,00 Empoli, 5 Novembre 2007 Il Tecnico 6