Introduzione al Solare fotovoltaico. Progetto di un impianto fotovoltaico

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Bernarda Di Giacomo
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1 Istituto Tecnico Statale per Geometri Gian Battista Aleotti 26 Febbraio Ferrara, Via Camilla Ravera, 11 Introduzione al Solare fotovoltaico Progetto di un impianto fotovoltaico Antonio Parretta ENEA di Bologna Università di Ferrara

2 Progetto di un impianto fotovoltaico

3 Orientamento della superficie Per massimizzare la produttività di un impianto solare è importante la corretta installazione del sistema di captazione dell energia solare Orientamento della superficie captante (angolo di azimut) Nell emisfero boreale la superficie captante deve essere orientata verso Sud Nell emisfero australe la superficie captante deve essere orientata verso Nord Inclinazione della superficie captante (angolo di tilt) Inclinazione rispetto al piano orizzontale: - circa (L 5 ) per ottimizzare l energia captata gl obalmente in un anno; - circa (L 12 ) per massimizzare l energia captata nel periodo estivo; - circa (L+12 ) per massimizzare l energia captata n el periodo invernale.

4 Calcolo di un impianto fotovoltaico Per un corretto dimensionamento di un impianto fotovoltaico occorre conoscere: A) Potenza in Wh/giorno necessaria all'impianto B) Superficie disponibile per il generatore fotovoltaico C) Località e sue caratteristiche climatiche D) Altitudine E) Periodo di utilizzo dell'impianto ( fine settimana, periodi di vacanza, ecc. ) F) Esposizione della casa, fabbricato, sito, condominio, ecc. G) Gli utilizzatori che verranno impiegati ( lampade, frigo, tv, computer, ecc. ) H) La potenza in Watt di tutti gli utilizzatori I) La tensione ( 12, 24, 220 Volt ) con la quale si dovrà alimentare l'impianto J) Se necessita avere la 220 V in c.a. K) Giorni di autonomia dell'impianto

5 Calcolo di un impianto fotovoltaico Bisogna dapprima conoscere il fabbisogno energetico giornaliero totale, sommando i consumi (Wh) di tutti gli utilizzatori. Ni utilizzatori di Potenza Pi, impiegati per un tempo giornaliero Ti: E g ( Wh) = N i= 1 E i = N i= 1 N i P i T i Questo calcolo va fatto per le singole stagioni. Esempio: 2 lampade da 50 W accese per 8 ore al giorno = 800 Wh 2 lampade da 25 W (ridotto consumo) accese per 4 ore al giorno = 200 Wh Totale giornaliero = 1000 Wh/giorno

6 Dimensionamento dell impianto Per sapere quanti moduli devono essere impiegati per la copertura totale del nostro fabbisogno energetico, occorrerà fare le seguenti considerazioni: Un modulo fotovoltaico commerciale di 100 Wp (Watt di picco) produrrà approssimativamente in un giorno: Stagione Area geografica Ore sole eff. / giorno Energia / Giorno (Wh) Invernale Nord Centro Sud 3,0 4,5 5,5 100 x 0,65 x 3,0 = x 0,65 x 4,5 = x 0,65 x 5,5 = 358 Estiva Nord Centro Sud 5,5 6,5 7,5 100 x 0,65 x 5,5 = x 0,65 x 6,5 = x 0,65 x 7,5 = 488 Media Nord Centro Sud 4,25 5,5 6,5 100 x 0,65 x 4,25= x 0,65 x 5,5 = x 0,65 x 6,5 = 423 Dove 0,65 è un coefficiente che tiene conto dell effettivo rendimento del modulo.

7 Dimensionamento dell impianto Il numero di moduli fotovoltaici da impiegare per soddisfare la richiesta di energia pari a 1000 Wh/giorno diventa allora, in media: 1000 Wh / 276 Wh ( media anno Nord Italia ) = 3,6 Moduli Fotovoltaici 1000 Wh / 358 Wh ( media anno Centro Italia ) = 2,8 Moduli Fotovoltaici 1000 Wh / 423 Wh ( media anno Sud Italia ) = 2,4 Moduli Fotovoltaici

8 Simulazioni con SUNSIM (*) Dati di ingresso del sito Dati solari: UNI Bologna Orizzonte: <Vuoto> Albedo medio (non pesato): 0 % Latitudine: 44.5 gradi Dati di ingresso del generatore fotovoltaico Inclinazione: 44.7 gradi (LAT) Azimut: gradi Angolo limite: 5.0 gradi Radiazione media giornaliera calcolata [kwh/m 2 /g] Mese Dir. Diff. Alb. Totale Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Med (*) F. Groppi e C. Zuccaro, Impianti Solari Fotovoltaici. Ed. Delfino.

9 Simulazioni con SUNSIM Modulo Helios H1160, P=100Wp (Specifiche elettriche a 100mW/cm 2, 25 C, AM 1,5) Dimensioni 1440 x 524 x 34 mm 2 Superficie tot. = 7546 cm 2 LAT P ( STC) = = = = η 13.2% E STC = E inc (Wh/m 2 /g) η(stc) Smod(1m 2 ) = = Wh/g Banca dati UNI 10349; Stazione meteo Bologna (LAT 44.5N): Energia erogata: E ero/a = kwh/a; E ero/g = E ero/a /365 = Wh/g Coefficiente di perdita energetica = E ero/g / E STC = 314.2/417.3 = 0.75 η RRC = η STC 0.75 = = 9.9% Perdite energetiche calcolate: 25%

10 Simulazioni con SUNSIM 340 TIL Energia media erogata (Wh/g) Pmax=29.5 =-15 LAT=44.5 Modulo Helios H1160 (100Wp) Azimut = 180 (verso Sud) Angolo di Tilt ( ) Energia media giornaliera prodotta vs. l inclinazione del modulo

11 Letture consigliate F. Groppi e C. Zuccaro, Impianti Solari Fotovoltaici. Ed. Delfino, M.A. Green, Solar Cells, Pub.by UNSW (P.O. Box 1, Kensington, NSW 2033 (AU), ISBN S.R. Wenham, M.A. Green, M.E. Watt, Applied Photovoltaics, Pub. by Centre for Photovoltaic Devices and Systems, UNSW. ISBN Francesco Groppi "Il fotovoltaico per tutti. Manuale pratico per esperti e meno esperti. Con CD-ROM"

12 Grazie per l attenzione

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