INDICE TECNOLOGIA DELLA CONVERSIONE FOTOVOLTAICA

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Giuliano Ivo Toscano
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1 INDICE PARTE A TECNOLOGIA DELLA CONVERSIONE FOTOVOLTAICA Capitolo 1 Fonte solare e dispositivi di conversione La radiazione solare al suolo Energia solare e celle fotovoltaiche I materiali semiconduttori La conversione fotovoltaica Tipologie di celle fotovoltaiche Celle fotovoltaiche in silicio monocristallino e policristallino.. 19 Celle fotovoltaiche a film sottile I moduli fotovoltaici L impianto fotovoltaico Impianti isolati dalla rete (stand-alone o off-grid) Impianti collegati alla rete elettrica (grid-connected) PARTE B COMPONENTI DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO Capitolo 1 Moduli fotovoltaici Tecnologia costruttiva dei moduli fotovoltaici Composizione di un modulo fotovoltaico in silicio cristallino 34 Composizione di un modulo fotovoltaico a film sottile Collegamenti elettrici Collegamenti tra le celle fotovoltaiche Cassetta di terminazione Dal modulo fotovoltaico al campo fotovoltaico Prestazioni di un campo fotovoltaico Sottocampi fotovoltaici Connessioni meccaniche Moduli fotovoltaici con cornice Moduli fotovoltaici senza cornice Criticità del processo costruttivo e difetti in un modulo cristallino Prove sui moduli Prove elettriche

. 19 Celle fotovoltaiche a film sottile... 21 I moduli fotovoltaici... 21 1.4 L impianto fotovoltaico... 22 Impianti isolati dalla rete (stand-alone o off-grid).

2 Prove termiche Prove meccaniche Film sottili e cristallini: confronto tecnico-economico Silicio amorfo: il primo film sottile Celle CIS (Copper Indium Diselinide) e CIGS (Copper Indium Gallium Diselinide) Celle a film sottile in CdTe (Telloruro di Cadmio) Pay back time a confronto Smaltimento e riciclaggio del fotovoltaico Capitolo 2 Sistema di accumulo dell energia Peculiarità e caratteristiche tecniche delle tipologie commerciali Peculiarità Caratteristiche tecniche Stato di carica Regolazione della carica: tecnica e prestazioni L installazione degli accumulatori Immagazzinamento Alloggiamento Riempimento Installazione Messa in servizio Controllo finale CAPITOLO 3 Convertitori statici Considerazioni generali e principali tipologie Inverter per applicazioni isolate (stand-alone) Inverter per il funzionamento in parallelo alla rete elettrica Tipologie particolari di inverter Componenti e funzioni principali degli inverter Parallelo stringhe Maximum Power Point Tracker (MPPT) Ponte di conversione Trasformatore Protezione di massima corrente Protezioni di interfaccia con la rete elettrica Principali caratteristiche costruttive Circuiti di conversione della potenza Caratteristiche della conversione cc/ca Compatibilità elettromagnetica Armoniche

7 Smaltimento e riciclaggio del fotovoltaico... 58 Capitolo 2 Sistema di accumulo dell energia... 61 2.1 Peculiarità e caratteristiche tecniche delle tipologie commerciali... 61 Peculiarità.

3 Altri disturbi Allacciamento alla rete di distribuzione Inserto 1 - Struttura e principali prescrizioni del Documento DK Inserto 2 - Struttura e principali prescrizioni del Documento DK PARTE C INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA DEL FOTOVOLTAICO Capitolo 1 Strutture di sostegno Considerazioni generali Effetti del carico neve Effetti dell azione del vento Materiali per strutture di sostegno Tipologie tradizionali per posa a terra: strutture a cavalletto e a palo Strutture a cavalletto Strutture a palo Strutture di sostegno ad inseguimento Capitolo 2 Fotovoltaico per l architettura Tetti fotovoltaici: interventi con strutture retrofit Architettura industriale: costruire sui capannoni Sistemi fotovoltaici integrati Facciate Tetti integrati Comportamento termico Isolamento acustico Nuove frontiere: arredo urbano polifunzionale e barriere fonoassorbenti fotovoltaiche Arredo urbano polifunzionale Barriere fonoassorbenti fotovoltaiche PARTE D PROGETTAZIONE ELETTRICA, REALIZZAZIONE E MANU- TENZIONE DEGLI IMPIANTI Capitolo 1 Analisi di producibilità di un impianto fotovoltaico Calcolo della radiazione solare teorica sul piano dei moduli Calcolo dell angolo orario ω Calcolo della declinazione δ Calcolo dell angolo di incidenza θ Radiazione diretta Radiazione diffusa Albedo

1 Considerazioni generali... 155 Effetti del carico neve... 156 Effetti dell azione del vento... 156 1.2 Materiali per strutture di sostegno... 157 1.

4 1.2 Soleggiamento di un sito: dati caratteristici I dati di radiazione solare in Italia Metodo di Liu-Jordan Tabelle di dati caratteristici ed osservazioni empiriche Località senza archivio di dati storici di radiazione Moduli orientati a sud con inclinazione diversa da una di quelle tabulate Moduli posizionati verticalmente e con orientamento diverso da uno di quelli tabulati (tipico caso di facciata fotovoltaica) Moduli con inclinazione diversa da una di quelle tabulate e orientamento non a sud (tipico caso di tetto fotovoltaico) Influenza dell ambiente sull energia captata Producibilità di un impianto fotovoltaico in un sito Parametri tecnici che influenzano la producibilità di un impianto Capitolo 2 Criteri di dimensionamento degli impianti Valutazioni di idoneità di un sito: sopralluogo Impianto collegato alla rete elettrica (Modulo fac-simile Impianti fotovoltaici collegati alla rete ) Alimentazione di utenza isolata (Modulo Impianti fotovoltaici isolati dalla rete ) Dimensionamento di un sistema per utenze isolate Continuità ed indisponibilità di alimentazione Metodo di analisi Dati di ingresso Metodo di calcolo Dati di uscita Dimensionamento di un sistema collegato alla rete elettrica Capitolo 3 Architettura del sistema elettrico e sicurezza Generalità Considerazioni sulle tipologie d impianto Conversione centralizzata e conversione di stringa Scatole di parallelo stringhe e quadri elettrici Cablaggio elettrico Livello di affidabilità Criteri di scelta della tensione nominale Configurazione elettrica del generatore fotovoltaico Sistema in corrente continua vincolato al potenziale di terra. 262 Sistema in corrente continua isolato (flottante) Criteri di sicurezza Sistemi TN

.. 210 Moduli posizionati verticalmente e con orientamento diverso da uno di quelli tabulati (tipico caso di facciata fotovoltaica).

5 Sistemi TT Sistemi IT Impianti in corrente continua di categoria Sistemi elettrici utilizzati per gli impianti fotovoltaici Sistemi fotovoiltaici a configurazione TN e TT Sistema IT Circuiti di tipo SELV e PELV Sistema a bassissima tensione funzionale (FELV) Classe di isolamento dei sistemi verso l esterno Impianto di terra Dispersore Conduttore di terra Conduttori di protezione Conduttori equipotenziali Nodo di terra Collegamento a terra dell impianto fotovoltaico Capitolo 4 Criteri di protezione contro le scariche atmosferiche Considerazioni introduttive Scariche atmosferiche e loro effetti Tipi di fulmine Formazione del fulmine Dati sperimentali Parametri caratteristici dei fulmini Carica elettrica: i dt Energia termica: i 2 dt Valore di picco della corrente di fulmine: I Variazione della corrente di fulmine: di/dt Protezione contro i fulmini secondo le norme CEI EN 62310/ LPS esterno Metodo dell angolo di protezione Metodo della sfera rotolante Metodo della maglia LPS interno Collegamenti equipotenziali Distanza di sicurezza Corrente di fulmine e origine delle sovratensioni Accoppiamento resistivo Accoppiamento induttivo Criteri di intervento

.. 274 Dispersore... 275 Conduttore di terra... 275 Conduttori di protezione... 276 Conduttori equipotenziali... 276 Nodo di terra... 276 Collegamento a terra dell impianto fotovoltaico.

6 Verifica del volume protetto Geometria di cablaggio delle stringhe Utilizzo di SPD Costruzioni dotate di impianto LPS Costruzioni sprovviste di impianto LPS Capitolo 5 Progetto elettrico dell impianto fotovoltaico Layout d impianto Scelta dei componenti Moduli fotovoltaici Sistema di accumulo Regolatore di carica Convertitore statico Protezioni elettriche del generatore fotovoltaico Diodi di blocco e diodi di by-pass Scaricatori di sovratensione Controllo dell isolamento (nel caso di generatore flottante) Quadri elettrici Quadri in corrente continua Quadri in corrente alternata Verifiche e prove Cavi elettrici, collegamenti e montaggio Cablaggio del generatore fotovoltaico Collegamento elettrico fra componenti Verifiche di progetto Coordinamento tra conduttori e dispositivi di protezione Installazione dei conduttori Verifiche di collaudo Capitolo 6 Redazione del progetto a guida CEI Generalità Redazione del progetto preliminare Relazione tecnica Planimetria generale e schemi elettrici Piano di sicurezza (preliminare ed obbligatorio solo per le opere pubbliche) Preventivo di spesa Check list di collaudo sull impianto (facoltativo) Redazione del progetto definitivo Relazione tecnica Schemi elettrici

.. 311 Regolatore di carica... 312 Convertitore statico... 313 5.3 Protezioni elettriche del generatore fotovoltaico... 318 Diodi di blocco e diodi di by-pass... 318 Scaricatori di sovratensione.

7 Planimetrie di disposizione dei componenti Prescrizioni tecniche di fornitura ed elenco componenti Computo metrico e computo metrico estimativo Quadro economico Redazione del progetto esecutivo Relazione tecnica sulla consistenza e tipologia dell opera Schemi elettrici Planimetrie costruttive Prescrizioni tecniche di fornitura ed elenco componenti Computo metrico e computo metrico estimativo Quadro economico Capitolato speciale d appalto Manuale d uso, manutenzione e sicurezza Programma cronologico delle attività realizzative Capitolo 7 Manutenzione Manutenzione ordinaria preventiva Moduli fotovoltaici Stringhe fotovoltaiche Struttura di sostegno Quadri elettrici Batteria di accumulatori (se presente e di tipo VLA) Convertitore statico Collegamenti elettrici Affidabilità e parti a scorta Check list di controllo periodico Capitolo 8 La valorizzazione dell energia fotovoltaica Premessa Tariffa incentivante del conto energia Prezzo di vendita dell'energia Scambio sul posto Capitolo 9 Normativa e disposizioni legislative per i sistemi fotovoltaici Premessa Gli organismi normatori CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano) IEC (Comitato Elettrotecnico Internazionale) CENELEC (Comitato Europeo di Normazione Elettrica) Normativa vigente e disposizioni legislative

.. 342 Prescrizioni tecniche di fornitura ed elenco componenti... 342 Computo metrico e computo metrico estimativo... 342 Quadro economico... 342 Capitolato speciale d appalto.

8 APPENDICI Appendice A Progetto preliminare per un impianto fotovoltaico di piccola potenza in c. c. con convertitore ausiliario Appendice B Esempio di progetto definitivo per un Tetto fotovoltaico Glossario fotovoltaico Bibliografia

.. 369 Appendice B Esempio di progetto definitivo per un Tetto

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