Accumulo dell'energia fotovoltaica tesina

Introduzione delle energie sostenibili:

Dal sole per ovviare ai problemi dei combustibili fossili

Record-high oil prices make both wind and solar

energy increasingly competitive. Fear of climate

change should brighten prospects for any alternative

to fossil fuels, which the greenhouse gases that cause

global warming. That is the reason why more and

more multinationals are making long-term

investments in solar energy. The sun gives us energy

In two forms: light and heat. For many years people

have been using solar energy to make their homes

Sopra, Il presidente degli Stati Uniti d’America brighter and warmer. Today, we use special

intrattiene un discorso sulla possibilità di equipment and specially designed homes to capture

convertire metà delle fonti di energia solar energy for lighting and heating. Solar collectors

americane entro il 2014 in fonti ecosostenibili, trap the sun’s rays to produce heat. A solar collector

forse un’utopia may be a box, a frame or a room containing these

parts:

 Clear covers, which let in solar energy;

 Absorber plates, which soak up heat;

 Insulation materials, which prevent heat from escaping;

 Vents or pipes, which carry the heated air or liquid from inside the collector to where it can be used.

COVERS

Many clear materials can be used as covers for solar collectors, but glass is perhaps the most common. A

special type of glass, which resists breaking and scratching, is generally used for solar collectors. When

sunlight passes through glass and hits a surface inside a solar collector, it is transformed into heat.

For many years, scientists have been searching for alternatives to fossil fuels as a source of energy. The main

disadvantage of fossil fuels is pollution. They produce carbon dioxide, which contributes to the "greenhouse

effect”. Nuclear power supplies energy without the pollution caused by fossil fuels, but it can be very

dangerous, as events in Japan in 2011 demonstrated. Furthermore, nuclear waste must be sealed up and

buried for many years to allow the radioactivity to die away. Hydro-electric power produces no waste or

pollution, but finding suitable site can be difficult and building a dam will cover a very large area with water,

so the impact on residents and the environment may be unacceptable. So what other renewable sources are

available to us? And what, if any, are the disadvantages?

Solar Power

There are three main ways to use the sun's energy:

 Solar Cells (“photovoltaic” or “photoelectric” cells), tatht convert light directly into electricity. These

were originally developed in order to provide electricity for satellites orbiting the Earth. In a sunny

climate, you can get enough power to run a 100w light bulb from a solar panel measuring just one

square metre.

 Solar water heating, where the sun heats water pumped throught pipes in glass panels on roofs. The

pipes are painted black, so they absorb heat when the sun shines on them. Hot water is thus available

for home use, reducing fuels bills.

 Solar Furnace use a huge aray of mirrors to concentrate the sun’s energy into a small space and

produce very hight temperatures. They cna achieve temperatures up to 33°000 degrees Celsius.

Advantages

 Solar energy needs no fuel

 It produces no waste or pollution.

Disadvantages

 Solar power stations are very expensive to build.

 Solar cells cost a lot compared to the amount of

electricity they'll produce in their lifetime.

 Unless you live in a sunny climate, you will need

a very large area of solar panels to get a decent

amount of power.

Tipi di Installazioni

I tipi di installazioni sono molteplici, da quelle statiche su superficie, che può essere un tetto nella più comune

e conosciuta applicazione o alla più efficiente ma poco pratica su distese di terreno; quelli dinamici a ricerca

solare, costituiti da pannelli posti su telai mobili che tramite sensori appositi permettono di orientarli al

meglio verso la sorgente radiante (sole) e ottenere maggiore rendimento, come nel caso del mio progetto

che andrò ad esplicare successivamente. Altri progetti costruttivi sono ad oggi in fase di studio, come quelli

a parabola che permettono grazie alla loro forma costruttiva di ricevere un maggior numero di radiazioni

dirette e diffuse.

Nello specifico riporto un’analisi di un impianto fotovoltaico statico su superficie installato su un tetto di

un’abitazione domestica civile. Il seguente impianto è stato relazionato in tutti i suoi parametri di

funzionamento e rendimento in tutte le fasi annue. A lato, Dal grafico si può

notare come il

rendimento e la

produzione di energia

cambiano in maniera

significativa adottando un

sistema ad inseguimento

solare rispetto ad uno

fisso

A destra,

Esempio di

pannello a

parabola e la

sua evidente

dimensionatura

e ingombro

PROGETTO DEFINITIVO

PER LA REALIZZAZIONE DI UN

IMPIANTO FOTOVOLTAICO DA 2,82 kWp

SITO NEL COMUNE DI

BERGAMO

24030 - BERGAMO

COMMITTENTE:

MARIO ROSSI

Bergamo

24030 - Bergamo

Allegati:

 Schema unifilare dell’impianto;

 Schema Planimetrico.

DATA IL TECNICO

07/05/2013 Ravasio Mattia & Genovese Saverio

DIMENSIONAMENTO DELL’IMPIANTO

La quantità di energia elettrica producibile sarà calcolata sulla base dei dati radiometrici di cui alla norma UNI

10349 e utilizzando i metodi di calcolo illustrati nella norma UNI 8477-1.

Per gli impianti verranno rispettate le seguenti condizioni (da effettuare per ciascun "generatore

fotovoltaico", inteso come insieme di moduli fotovoltaici con stessa inclinazione e stesso orientamento):

in fase di avvio dell’impianto fotovoltaico, il rapporto fra l’energia o la potenza prodotta in corrente alternata

e l’energia o la potenza producibile in corrente alternata (determinata in funzione dell’irraggiamento solare

incidente sul piano dei moduli, della potenza nominale dell’impianto e della temperatura di funzionamento

dei moduli) sia almeno superiore a 0, 78 nel caso di utilizzo di inverter di potenza fino a 20 kW e 0,8 nel caso

di utilizzo di inverter di potenza superiore, nel rispetto delle condizioni di misura e dei metodi di calcolo

descritti nella medesima Guida CEI 82-25.

Non sarà ammesso il parallelo di stringhe non perfettamente identiche tra loro per esposizione, e/o marca,

e/o modello, e/o numero dei moduli impiegati. Ciascun modulo, infine, sarà dotato di diodo di by-pass.

Sarà, inoltre, sempre rilevabile l’energia prodotta (cumulata) e le relative ore di funzionamento.

DESCRIZIONE DELL’IMPIANTO

L’impianto fotovoltaico è costituito da n° 1 generatori fotovoltaici composti da n° 12 moduli fotovoltaici e da

n° 1 inverter con tipo di realizzazione Su edificio.

La potenza nominale complessiva è di 2,82 kWp per una produzione di 3.118,2 kWh annui distribuiti su una

superficie di 19,68 m².

Modalità di connessione alla rete Monofase in Bassa tensione con tensione di fornitura 231 V.

L’impianto riduce le emissioni inquinanti in atmosfera secondo la seguente tabella annuale:

Equivalenti di produzione termoelettrica

Anidride solforosa (SO2) 2,18 kg

Ossidi di azoto (NOx) 2,78 kg

Polveri 0,12 kg

Anidride carbonica (CO2) 1,63 t

Equivalenti di produzione geotermica

Idrogeno solforato (H2S) (fluido 0,09 kg

geotermico)

Anidride carbonica (CO2) 0,02 t

Tonnellate equivalenti di petrolio (TEP) 0,78 TEP

RADIAZIONE SOLARE

La valutazione della risorsa solare disponibile è stata effettuata in base alla Norma UNI 10349, prendendo

come riferimento la località che dispone dei dati storici di radiazione solare nelle immediate vicinanze di

Paladina. TABELLA DI RADIAZIONE SOLARE SUL PIANO ORIZZONTALE

Totale giornaliero Totale mensile

Mese [MJ/m ] [MJ/m ]

2 2

Gennaio 4,34 134,54

Febbraio 6,93 194,04

Marzo 11,33 351,23

Aprile 15,66 469,8

Maggio 18,9 585,9

Giugno 20,63 618,9

Luglio 22,32 691,92

Agosto 18,63 577,53

Settembre 13,83 414,9

Ottobre 9,1 282,1

Novembre 4,81 144,3

Dicembre 3,96 122,76

TABELLA PRODUZIONE ENERGIA

Totale giornaliero Totale mensile

Mese [kWh] [kWh]

Gennaio 3,656 113,331

Febbraio 5,364 150,204

Marzo 8,09 250,783

Aprile 10,367 311,008

Maggio 11,933 369,938

Giugno 12,769 383,075

Luglio 13,956 432,638

Agosto 12,136 376,204

Settembre 9,637 289,106

Ottobre 6,974 216,186

Novembre 3,917 117,496

Dicembre 3,491 108,227

ESPOSIZIONI

L'impianto fotovoltaico è composto da 1 generatori distribuiti su 1 esposizioni come di seguito definite:

Descrizione Tipo realizzazione Tipo installazione Orient. Inclin. Ombr.

Esposizione 1 Su edificio Inclinazione fissa 0° 18° 0 %

Esposizione 1

Esposizione 1 sarà esposta con un orientamento di 0,00° (azimut) rispetto al sud ed avrà un’inclinazione

rispetto all’orizzontale di 18,00° (tilt).

La produzione di energia dell'esposizione Esposizione 1 è condizionata da alcuni fattori di ombreggiamento

che determinano una riduzione della radiazione solare nella misura del 0 %.

DIAGRAMMA DI OMBREGGIAMENTO

DIAGRAMMA RADIAZIONE SOLARE

Radiazione solare giornaliera media sul piano dei moduli (kWh/m²)

7 Diretta

Diffusa

6 Riflessa

5

4

3

2

1

0 Gen Feb Apr Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic

TABELLA DI RADIAZIONE SOLARE

Radiazione Radiazione Radiazione Totale Totale

Mese Diretta Diffusa Riflessa giornaliero mensile

[kWh/m ] [kWh/m ] [kWh/m ] [kWh/m ] [kWh/m ]

2 2 2 2 2

Gennaio 1,003 0,631 0,001 1,635 50,694

Febbraio 1,477 0,921 0,001 2,4 67,188

Marzo 2,262 1,355 0,002 3,619 112,177

Aprile 2,82 1,816 0,002 4,637 139,116

Maggio 3,195 2,141 0,003 5,338 165,476

Giugno 3,433 2,276 0,003 5,712 171,352

Luglio 4,118 2,122 0,003 6,243 193,522

Agosto 3,548 1,878 0,003 5,428 168,279

Settembre 2,81 1,499 0,002 4,311 129,319

Ottobre 2,061 1,057 0,001 3,119 96,701

Novembre 1,047 0,705 0,001 1,752 52,557

Dicembre 0,992 0,569 0,001 1,562 48,411

STRUTTURE DI SOSTEGNO

I moduli verranno montati su dei supporti in acciaio zincato aderenti al piano di copertura, avranno tutti la

medesima esposizione. Gli ancoraggi della struttura dovranno resistere a raffiche di vento fino alla velocità

di 120 km/h. Generatore

Il generatore è composto da n° 12 moduli del tipo Silicio policristallino con una vita utile stimata di oltre 20

anni e degradazione della produzione dovuta ad invecchiamento del 0,8 % annuo.

CARATTERISTICHE DEL GENERATORE FOTOVOLTAICO

Tipo di realizzazione: Su edificio

Numero di moduli: 12

Numero inverter: 1

Potenza nominale: 2820 W

Grado di efficienza: 90,4 %

DATI COSTRUTTIVI DEI MODULI

Costruttore: Kingdom Solar

Sigla: KDM KD-P235 KD-P235

Tecnologia costruttiva: Silicio policristallino

Caratteristiche elettriche

Potenza massima: 235 W

Rendimento: 14,4 %

Tensione nominale: 30 V

Tensione a vuoto: 36 V

Corrente nominale: 7,8 A

Corrente di corto 8,8 A

circuito:

Dimensioni

Dimensioni: 992 mm x 1650 mm

Peso: 19,3 kg

I valori di tensione alle varie temperature di funzionamento (minima, massima e d’esercizio) rientrano nel

range di accettabilità ammesso dall’inverter.

La linea elettrica proveniente dai moduli fotovoltaici è messa a terra mediante appositi scaricatori di

sovratensione con indicazione ottica di fuori servizio, al fine di garantire la protezione dalle scariche di origine

atmosferica. GRUPPO DI CONVERSIONE

Il gruppo di conversione è composto dai convertitori statici (Inverter).

Il convertitore c.c./c.a. utilizzato è idoneo al trasferimento della potenza dal campo fotovoltaico alla rete del

distributore, in conformità ai requisiti normativi tecnici e di sicurezza applicabili. I valori della tensione e della

corrente di ingresso di questa apparecchiatura sono compatibili con quelli del rispettivo campo fotovoltaico,

mentre i valori della tensione e della frequenza in uscita sono compatibili con quelli della rete alla quale viene

connesso l’impianto

Le caratteristiche principali del gruppo di conversione sono:

Inverter a commutazione forzata con tecnica PWM (pulse-width modulation), senza clock e/o

 riferimenti interni di tensione o di corrente, assimilabile a "sistema non idoneo a sostenere la

tensione e frequenza nel campo normale", in conformità a quanto prescritto per i sistemi di

produzione dalla norma CEI 11-20 e dotato di funzione MPPT (inseguimento della massima potenza)

Ingresso lato cc da generatore fotovoltaico gestibile con poli non connessi a terra, ovvero con sistema