Il fotovoltaico nell utilizzo domestico

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1 ENERSUN Adriatic New Neighbourhood Programme INTERREG/CARDS-PHARE cod. 107 Il fotovoltaico nell utilizzo domestico II WORKSHOP Pescara, 29 agosto 2008 Collaboratore Regione Abruzzo

2 IL FOTOVOLTAICO Un impianto fotovoltaico si basa sul principio di funzionamento della cella fotovoltaica che trasforma direttamente l'energia solare in energia elettrica sfruttando il cosiddetto "effetto fotovoltaico", ovvero la capacità di alcuni materiali semiconduttori di generare elettricità se esposti alla radiazione solare senza bisogno di parti meccaniche in movimento. Il materiale semiconduttore quasi universalmente impiegato oggi a tale scopo è il silicio.

3 LE TECNOLOGIE PANNELLI IN SILICIO POLICRISTALLINO Ha monocristalli di silico aggregati con forme e orientamenti diversi. Questo tipo di cella fornisce dei valori elettrici leggermente più bassi del monocristallino. Ha costi leggermente inferiori del monocristallino ma anche rendimenti più bassi.

4 LE TECNOLOGIE PANNELLI IN SILICIO MONOCRISTALLINO Sono prodotti con silicio di elevata purezza e quindi hanno una maggiore efficienza e potenza, presentando sulla superficie una struttura molecolare aggregata e uniforme. Ha costi leggermente superiori Del policristallino ma anche rendimenti e potenze più alte.

5 LE TECNOLOGIE PANNELLI IN SILICIO AMORFO È preparato con un silicio meno puro dei modelli precedenti. È il più economico ma ha un efficienza minore e, a parità di potenza dell impianto, ha bisogno di superfici maggiori. È presente sul mercato in forma di pannelli e sotto forma di film sottile utilizzabile anche per superfici curve.

6 RADIAZIONE SOLARE IN EUROPA

7 TIPOLOGIE DI IMPIANTI REALIZZABILI 1. Isolato (stand alone) I sistemi fotovoltaici isolati costituiscono una valida soluzione ogni qualvolta non sia vantaggioso o addirittura non praticabile, il collegamento tra utenza e rete elettrica tradizionale.

8 Isolato (stand alone) I generatori fotovoltaici vengono utilizzati in modalità stand-alone per produrre energia elettrica nei seguenti casi: in sistemi mobili come auto elettriche, caravan, imbarcazioni, etc.; in rifugi di montagna e villaggi rurali; per apparecchi telefonici di soccorso, boe, parcometri, lampioni stradali etc.;

9 Isolato (stand alone) In sintesi, i principali componenti di un sistema stand-alone sono: 1. Generatore fotovoltaico (con eventuale quadro di campo) 2. Regolatore di carica 3. Batterie di accumulo 4. Utilizzatore

10 TIPOLOGIE DI IMPIANTI REALIZZABILI 2. Connessi alla rete (grid-connected) La caratteristica di questi sistemi è quella di essere allacciati alla rete elettrica pubblica come vere e proprie centrali di potenza o come sistemi di generazione distribuita che alimentano un utenza, stabilendo un rapporto di scambio o di vendita con la rete stessa.

11 Connessi alla rete (grid-connected) Un sistema FV connesso alla rete elettrica può essere configurato nei seguenti modi: 1.Piccoli e medi impianti connessi alla rete con servizio di scambio sul posto (da 1 a 20 kwp) 2.Centrali di potenza per la produzione e la vendita di energia elettrica (> di 20 kwp)

12 Connessi alla rete (grid-connected) I principali componenti di un sistema gridconnected sono: 1. Generatore FV 2. Quadro di campo 3. Cablaggio AC/DC 4. Inverter 5. Sistema di sicurezza e di misurazione dei parametri

13 Applicazione più diffusa per utenze domestiche CONNESSO ALLA RETE CON SCAMBIO SUL POSTO L energia elettrica prodotta viene immessa nella rete elettrica dell edificio e viene utilizzata dalle apparecchiature elettriche (computer, luci, ecc) presenti nel suo interno. Nel caso in cui l impianto solare produca più energia di quella assorbita dalla rete domestica, il surplus entra nella rete elettrica. Quando, invece, l impianto solare non produce energia (di notte) o l energia richiesta dall utente è maggiore di quella che può essere fornita in quel momento dal sistema solare, l energia elettrica mancante viene prelevata dalla rete elettrica.

14 Caratteristiche degli impianti connessi alla rete elettrica 1. Capacità della rete di accogliere l energia prodotta (richiesta e individuazione del punto di connessione) 2. Sicurezza della connessione alla rete (dispositivi di protezione e di interfaccia) 3. Standardizzazione delle connessioni (regolamenti e norme CE, ISO, ENEL) 4. Certificazioni dei materiali utilizzati

15 1. Capacità della rete di accogliere l energia prodotta (richiesta e individuazione del punto di connessione) Prima di realizzare un impianto FV connesso alla rete elettrica, si deve: - Verificare la potenza dell impianto FV e la potenza contrattualmente impegnata dall utenza - Richiedere il punto di connessione dell impianto alla rete elettrica - Verificare i valori di tensione e corrente della rete

16 2. Sicurezza della connessione alla rete (dispositivi di protezione e di interfaccia) Per la connessione di un impianto FV alla rete elettrica è obbligatorio adottare una serie di dispositivi di protezione e di interfaccia che svolgono le funzioni di protezione sia per l impianto e per l utenza e sia per il gestore (es. ENEL). Per l Italia, tutte le caratteristiche minime dei dispositivi di protezione e d interfaccia da adottare (per impianti in BT) sono indicate nella DK ENEL 5940 Ed. 2.2.

17 Schema di base del collegamento di un impianto di produzione alla rete ENEL. I gruppi di generazione possono essere di tipo monofase o trifase. Per gli allacciamenti monofase la massima taglia ammessa è 6 kw.

18 Dispositivi di sicurezza minimi da adottare Dispositivo di generatore Dispositivo installato a valle dei terminali di ciascun gruppo generatore, tale da escludere il singolo gruppo in condizioni di "aperto". L esecuzione del dispositivo di generatore deve soddisfare i requisiti sul sezionamento della Norma CEI Sono ammesse le seguenti tipologie di dispositivi di generatore: interruttore automatico con sganciatore di apertura; contattore combinato con fusibile o con interruttore automatico; interruttore di manovra CEI EN combinato con fusibile o con interruttore automatico.

19 Dispositivi di sicurezza minimi da adottare Dispositivi di protezione e di interfaccia Dispositivi di protezione e di interfaccia Le protezioni di interfaccia (PIB), costituite essenzialmente da relé di frequenza e di tensione, sono richieste, secondo la norma CEI 11-20, a tutela degli impianti ENEL e del cliente produttore in occasione di guasti e malfunzionamenti della rete durante il regime di parallelo. Le funzioni di protezione di interfaccia previste dalla Norma CEI sono: protezione di minima tensione; protezione di massima tensione; protezione di minima frequenza; protezione di massima frequenza; protezione a derivata di frequenza (opzionale);

20 Dispositivi di sicurezza minimi da adottare Le norme italiane prevedono che per impianti fino a 20 kwp di potenza, i dispositivi di protezione e di interfaccia possono essere interni all inverter (qualora l inverter ne sia dotato). La presenza del dispositivo di protezione e di interfaccia all interno dell inverter deve essere certificato dal produttore e comunicato al gestore di rete nella richiesta di allacciamento per l esercizio in parallelo. Per impianti superiori ai 20 kwp, i dispositivi di protezione e di interfaccia devono essere posizionati esternamente all inverter.

21 Dispositivi di sicurezza minimi da adottare Dispositivo generale Il dispositivo generale deve essere costituito da un interruttore con sganciatori di massima corrente. L esecuzione del dispositivo generale deve soddisfare i requisiti sul sezionamento della Norma CEI Il dispositivo generale costituisce il dispositivo che isola l utenza e tutto l impianto FV dalla rete elettrica nazionale in caso di guasti e interventi di manutenzione.

22 3. Standardizzazioni delle connessioni (regolamenti e norme CE, ISO, ENEL) Le caratteristiche degli impianti stessi, nonché dei loro componenti, devono essere in accordo con le norme di legge e di regolamento vigenti ed in particolare essere conformi: - Alle prescrizioni di autorità locali, comprese quelle dei VVF; - Alle prescrizioni e indicazioni della Società distributrice dell energia elettrica; -Alle norme CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano). - Alle specifiche tecniche riportate in Allegato 1 al DM 19 febbraio 2007

23 3. Standardizzazioni delle connessioni (regolamenti e norme CE, ISO, ENEL) Le caratteristiche degli impianti stessi, nonché dei loro componenti, devono essere in accordo con le norme di legge e di regolamento vigenti ed in particolare essere conformi: - Alle prescrizioni di autorità locali, comprese quelle dei VVF; - Alle prescrizioni e indicazioni della Società distributrice dell energia elettrica; -Alle norme CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano). - Alle specifiche tecniche riportate in Allegato 1 al DM 19 febbraio 2007

24 Parte della normativa tecnica di riferimento Sicurezza degli impianti e dei luoghi di lavoro - Legge 46/90 Norme per la sicurezza degli impianti; - DPR 447/91 Regolamento di attuazione della Legge 5 marzo 1990, n. 46, in materia di sicurezza degli impianti; - D.Lgs. 626/94 Attuazione delle Direttive CEE riguardanti il miglioramento della sicurezza e della salute dei lavoratori sul luogo di lavoro; - D.Lgs. 493/96 Attuazione della direttiva 92/58/CEE concernente le prescrizioni minime per la segnaletica di sicurezza e/o di salute sul luogo di lavoro; - DM 16 gennaio 1996 Norme tecniche relative ai criteri generali per la verifica di sicurezza delle costruzioni e dei carichi e sovraccarichi;

25 Norme CEI per gli impianti elettrici - CEI 0-2 Guida per la definizione della documentazione di progetto per impianti elettrici; - CEI Impianti di produzione di energia elettrica e gruppi di continuità collegati a reti di I e II categoria; alfanumerico; - CEI Cavi isolati con polivinilcloruro con tensione nominale non superiore a V; - CEI 64-8 Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000V in corrente alternata e a 1500V in corrente continua; - CEI 81-1 Protezione delle strutture contro i fulmini; - CEI Guida alla realizzazione di sistemi di generazione fotovoltaica collegati alle reti elettriche di Media e Bassa tensione

26 Norme CEI EN per gli impianti elettrici - CEI EN Scaricatori; -CEI EN Apparecchiature assiemate di protezione e manovra per bassa tensione; - CEI EN Individuazione dei morsetti e degli apparecchi e delle estremità dei conduttori designati e regole generali per un sistema alfanumerico; - CEI EN Gradi di protezione degli involucri (codice IP); - CEI EN Moduli fotovoltaici in silicio cristallino per applicazioni terrestri. Qualifica del progetto e omologazione del tipo. - ISO-IEC 17025

27 Il collaudo dell impianto Nel collaudo dovranno aver esito positivo le seguenti prove: - Continuità elettrica e connessioni tra i moduli - Messa a terra di masse e scaricatori - Isolamento dei circuiti elettrici dalle masse - Corretto funzionamento dell impianto nelle diverse condizioni di potenza

28 Inoltre dovranno aver esito positivo le seguenti verifiche: Pcc > 0,85 x Pnom x I / Istc Dove: Pcc = Potenza in corrente continua misurata all uscita del generatore fotovoltaico; Pnom = Potenza nominale dell impianto; I = Irraggiamento misurato sul piano dei moduli (deve essere > 600 W/m 2 ); Istc = Irraggiamento in condizioni di prova standard (1000 W/m 2 ).

29 Pca > 0,9 x Pcc Dove: Pca = Potenza attiva in corrente alternata misurata all uscita del gruppo di conversione. Un collaudo dovrà essere effettuato con la seguente strumentazione minima: - PIRANOMETRO - WATTMETRO - STRUMENTO MULTIFUNZIONE

30 Regolamento per l esercizio l in parallelo Compilare l ALLEGATO A DK 5940 ED 2.2 ed allegare: - L allegato B alla DK 5940 Ed Dichiarazione di conformità dell impianto ai sensi della 46/90 e s.m.i. completa degli eventuali allegati obbligatori e facoltativi. Tutti i componenti utilizzati dovranno essere conformi alle norme CE e dichiarati che installati alla perfetta regola dell arte.

31 4. Certificazioni dei materiali utilizzati Certificazione minima pannelli fotovoltaici - Certificazione CE - Certificazione IEC TÜV Certificazione minima inverter - Certificazione CE - Certificazione ai sensi della DK 5940 del dispositivo di protezione e di interfaccia (se integrato nell inverter), e del dispositivo di conversione statica - Taratura delle protezioni di interfaccia (se integrate nell inverter)

32 SCHEMA GENERALE DI CONNESSIONE

33 Un impianto realizzabile in un edificio collegato alla rete elettrica è costituito da: - Generatore fotovoltaico (pannelli) - Struttura di ancoraggio - Cablaggio lato c.c. e lato c.a. - Protezioni lato cc (sezionatori, scaricatori, ) - Gruppo di conversione cc/ca - Dispositivo di generatore (ai sensi DK 5940) - Dispositivo generale (ai sensi DK 5940) - Contatori energia prodotta/immessa in rete.

34 PROGETTAZIONE DELL IMPIANTO PER UTENZA DOMESTICA 1. Sopralluogo con verifica preliminare 2. Progettazione preliminare 3. Richiesta di connessione alla rete elettrica 4. Progetto definitivo elettrico e strutturale 5. Realizzazione dell impianto 6. Collaudo 7. Comunicazione di fine lavori 8. Richiesta di allacciamento alla rete elettrica 9. Installazione gruppi di misura

35 DIMENSIONAMENTO DELL IMPIANTO Le dimensioni di un sistema fotovoltaico dipendono dal fabbisogno energetico cui l'impianto deve rispondere. In media, per un impianto con potenza nominale pari a 1 KWp (un chilowatt di picco), installato in Abruzzo, si può considerare una capacità produttiva media in un anno pari a: KWh per ogni metro quadro di moduli in silicio monocristallino e a KWh per ogni metro quadro di moduli in silicio policristallino.

36 PRODUTTIVITÀ Località: Pescara Latitudine: 42,46 Orientamento impianto: 0 SUD Inclinazione pannelli: 30 Riflettanza al suolo: 0,22 Radiazione annuale su superficie orizzontale (kwh/m2/anno): 1483

37 PRODUTTIVITÀ Potenza nominale impianto: 2,8 kwp Perdite generatore: 15% Efficienza inverter: 94% Radiazione giornaliera media mensile incidente sul generatore PV (kwh/m2/giorno) 1642 Energia producibile dall'impianto PV (kwh/anno) 3600

38 COSTI Le voci di costo principale di un impianto fotovoltaico sono: -Moduli FV -Inverter -Quadri e protezioni -Cablaggio in cc -Cablaggio in ca -Connettori -Struttura di supporto -Trasporto -Installazione e collaudo -Progettazione e consulenza

39 Ripartizione dei costi COSTI

40 COSTI: UN IMPIANTO DA 2,8 kwp Componenti N Tot. Moduli FV Monocristallino 175 Wp Inverter Quadri e protezioni Cablaggio in cc Cablaggio in ca Connettori - 50 Struttura sostegno Cassetta ENEL Trasporto Installazione e collaudo Progettazione e consulenza TOTALE AL NETTO DELL'IVA POTENZA IMPIANTO 2,80 COSTO A KWp 6.242,86

41 ENERSUN Adriatic New Neighbourhood Programme INTERREG/CARDS-PHARE cod. 107 Grazie per l attenzione II WORKSHOP Pescara, 29 agosto 2008 Collaboratore Regione Abruzzo