Calcoli statistici e calcoli reali in un impianto fotovoltaico Ibrido

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Eugenio Renzi
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1 Calcoli statistici e calcoli reali in un impianto fotovoltaico Ibrido Una piccola premessa tecnica solo per capire perché si è introdotto il concetto di NOCT. Al fine di paragonare le prestazioni di tutti i pannelli fotovoltaici, si sono introdotte le STC (Standard Test Condition) ovvero le condizioni di prova standard. Le norme IEC/EN hanno stabilito le seguenti condizioni: Irraggiamento solare 1000 W/mq Temperatura delle celle 25 C Distribuzione spettrale AM = 1,5 I pannelli funzionano però nella realtà a temperature ed irraggiamento diversi dalle condizioni standard di test (STC). Si è quindi introdotta la NOCT (parametro fondamentale del pannello) ovvero la Normal Operating Cell Temperature. Si tratta della temperatura che assume la cella fotovoltaica in condizioni Operative Normali : Irraggiamento 800W/mq Temperatura ambiente 20 C Velocità dell aria sul retro del modulo 1m/s Tornando al titolo dell approfondimento, dicevamo che il calore fa male al pannello fotovoltaico. Una delle caratteristiche dei moduli, è quella di diminuire la potenza erogata all aumentare della temperatura. Quando cioè il sole fornisce il maggiore irraggiamento, a causa della temperatura il pannello diminuisce la potenza erogata. Il dato sensibile che riguarda questo aspetto è il coefficiente di Temperatura per la Potenza, indicato sulle schede tecniche come %/ C. È un coefficiente negativo e in pratica indica la percentuale di diminuzione della potenza all aumento di 1 grado di temperatura. Più basso è il coefficiente migliore è il pannello. Per quanto riguarda invece la NOCT, lo stesso è un parametro importante in quanto indica la capacità della cella di smaltire il calore, in condizioni operative normali un pannello con NOCT più bassa, lavora a temperature più basse e quindi ha perdite minori per temperatura. Potenza Massima: La potenza massima è il picco di potenza che una cella raggiunge in condizioni standard, ed è indicata solitamente sul pannello. Nella realtà è pressoché impossibile che tali livelli vengano raggiunti, anche se con le ultime innovazioni tecnologiche i valori di potenza massima si avvicinano sempre più a quelli ideali. Temperatura Operativa Normale della Cella (NOCT): Questo parametro indica la temperatura presente all'interno di una cella solare che opera nelle seguenti condizioni: irradiazione 800 W/m 2, temperatura dell'aria di 20 C, velocità del vento di 1 m/s e un angolo di incidenza della luce solare di 45. NOCT è un parametro fondamentale utilizzato nei vari metodi di valutazione della qualità delle celle. Esso può essere utilizzato insieme al coefficiente di temperatura di potenza massima per avere una migliore stima delle perdite di potenza dovute alla temperatura in condizioni operative reali. La differenza tra la temperatura dell'ambiente e la temperatura della cella è dipendente dall'intensità della luce solare. Se un particolare pannello solare ha ad esempio una NOCT di 40 C e un coefficiente di temperatura di potenza massima di - 0,5%/ C, la perdita di potenza dovuta alla temperatura può essere stimata intorno al 7,5% (=0,5% x (40 C 25 C).

Le norme IEC/EN 60904 hanno stabilito le seguenti condizioni: Irraggiamento solare 1000 W/mq Temperatura delle celle 25 C Distribuzione spettrale AM = 1,5 I pannelli funzionano però nella realtà a

2 Il dato di potenza massima (800W/m2) in condizioni NOCT è stato desunto non da calcoli matematici ma da analisi diretta sul campo in cui si mette in evidenza che la massima potenza radiante che arriva dal sole nei mesi tra Maggio- Giugno Luglio e Agosto va da un minimo di 700 ad un massimo di 830W/mq tra le 12 e le 16 pomeridiane.

la massima potenza radiante che arriva dal sole nei mesi tra Maggio- Giugno Luglio

3 Esempio di calcolo di producibilità reale per modulo fotovoltaico Conergy Power Plus 250P Specifiche meccaniche e dati aggiuntivi Dimensioni del modulo (L W H) ³ mm Dimensioni della cella mm Numero di celle 60 Tipo di cella Cella policristallina. Tecnologia a 3 bus bar NOCT 45 C ± 2 C Massimo carico consentito Pa Tipo di copertura anteriore Vetro solare temprato 3,2 mm Peso del modulo 18,5 kg Tensione massima di sistema V Massima corrente inversa 15 A Parametri elettrici in condizioni standard Conergy PX 245P 265P Massima potenza 245 W 265 W Tolleranza sulla potenza 0%/+3% 0%/+3% Efficienza del modulo 0,1497 0,1619 Tensione 30,1 V 31,4 V Corrente 8,14 A 8,44 A Tensione a vuoto 37,5 V 38,6 V Corrente di corto circuito 8,76 A 9,03 A Parametri elettrici a 800 W/ m², NOCT e AM 1,5 Conergy PX 245P 250P Massima potenza 181 W 184 W Tensione a vuoto 34,8 V 34,9 V Corrente di corto circuito 7,16 A 7,21 A Tensione alla massima potenza 27,8 V 28,0 V Corrente alla massima potenza 6,50 A 6,56 A 1) Considerando un esempio tipo di un impianto con 9 stringhe da 9 moduli cadauna con moduli da 250Wp modello Conergy 250P-, avremo nel progetto d impianto 81 moduli da 250Wp con potenza totale di 20,25Kwp in condizioni Standard NTC (Standard Test Condition). La condizione NTC conporta la misurazione di potenza con Lampade Solari che alla distanza di 10centimetri conferiscono al modulo una potenza d illuminazione di 1000Watt per metro quadro. Queste sono condizioni uniche che servono solo ad identificare la potenza NOMINALE del modulo. 2) In realtà l impianto composto da 81 moduli opera in condizioni NOCT, in cui la cella opera con temperatura ambiente di 20 C ad una temperatura di 46 C con una perdita reale del 24% rispetto alla potenza nominale. Infatti dai dati tecnici del modulo in questione si desume che ad una potenza nominale di 250Wp in condizioni NTC corrisponde una potenza reale in

400 Pa Tipo di copertura anteriore Vetro solare temprato 3,2 mm Peso del modulo 18,5 kg Tensione massima di sistema 1.

4 condizioni NOCT di 189,60Wp, esattamente il 24% meno rispetto alla potenza di cartello. Quindi quando l impianto è in funzione nelle condizioni migliori d irraggiamento il singolo pannello in realtà ha una potenza REALE di 189,60Wp x 81 Moduli = 15,35Kwp 3) Se vogliamo arrivare al medesimo risultato partendo da un calcolo diverso, cioe considerando la potenza d irraggiamneto in condizioni NOCT, la resa dichiarata e la superficie utile illuminata, avremo: 800 Wm2 x 15,28 (resa modulo) x 1,56 m2 (superficie utile illuminata) = 189,60Wp 4) Se da questa potenza di picco REALE volessimo calcolarci l energia prodotta dall impianto fotovoltaico bisogna considerare le stagionalità nella produzione ed il valore medio in base alle latitudini. Semplicemente ci rifacciamo al grafico sottostante che il Joint Research Centre della Commissione Europea ha messo a punto per le aree di produzione in Italia. Si evince che in Sicilia la produzione và da 1400 a 1500Kwh /Kwp di fotovoltaico. Quindi per l esempio d impianto a cui ci rifacciamo e volendo riassumere: Potenza nominale NTC Potenza reale NOCT Energia prodotta media annuale nominale (NTC) Energia prodotta media giornaliera (NTC) nei mesi di max. produzione Energia prodotta media annuale reale (NOCT) Energia prodotta media giornaliera (NOCT) nei mesi di max. produzione 20,25Kwp 15,35Kwp Kwh 83Kwh Kwh 63Kwh Dai dati estrapolati si desume che bisogna fare molta attenzione tra ciò che in fase di progettazione si presenta al cliente e a ciò che nella realtà poi l impianto realizza in considerazione di tutte le variabili in gioco. Naturalmente le potenze e le energie prodotte sono a monte degli inverter Riutilizzatori in mono-trifase che installiamo. Ciò che il cliente in effetti sfrutta è l energia a valle dell inverter. Pertanto ai dati suddetti bisogna togliere le perdite di conversione cc/ac che per le nostre macchine sono inferiori al 3%.

medesimo risultato partendo da un calcolo diverso, cioe considerando la potenza d irraggiamneto in condizioni NOCT, la resa dichiarata e la superficie utile illuminata, avremo: 800 Wm2 x 15,28 (resa

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