Sistemi Solari

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LI è la corrente di diodo; DI è la corrente di shunt. Con V e I tensione e corrente. La potenza P in uscita dal generatore PV vale invece: all'uscita del generatore. Novembre Pagina 166. La curva caratteristica di un modulo, per una data temperatura delle celle ed un dato valore dell'irraggiamento solare, è mostrata nella fig. 4. Nella stessa figura è rappresentata la curva della potenza in uscita. Se parliamo di cella o modulo, le correnti saranno molto simili, ecco perché per capire se la curva caratteristica riguarda una cella o un modulo basta osservare le ascisse, e quindi le tensioni. Se sulle ascisse abbiamo pochi Volt, stiamo parlando di una cella, mentre se andiamo verso le decine di volte, stiamo parlando di un modulo. La curva caratteristica di un modulo fotovoltaico è nettamente diversa rispetto a quella del pannello solare termico. Infatti, l'avevamo già in funzione di T*.

riporta sulle la corrente in , mentre sulle la tensione in . La rimane quasi orizzontale per un certo tratto, per poi crollare e azzerarsi. Per corrente nulla abbiamo la tensione di Vca. Invece, nel punto più in alto, abbiamo la corrente massima a tensione nulla, ovvero la corrente di Icc. Sullo stesso grafico, di solito, anche se non è obbligatorio, viene riportata anche la curva della , cioè il prodotto V*I. Ricordiamo infatti che la potenza è data dal prodotto della tensione per la corrente. Allora, la potenza rappresenta l'area di un rettangolo di lato V e di lato I, ovvero le coordinate del punto di in esame. Calcolando la potenza V*I per tutti i punti di funzionamento, otteniamo una curva che presenterà un certo . Ovviamente la potenza è nulla se è nulla la tensione o se è nulla la corrente. All'internodelle spese aggiuntive. La certificazione dei pannelli fotovoltaici è necessaria per garantire che rispettino gli standard di qualità e sicurezza richiesti. Durante il processo di certificazione, vengono testate diverse caratteristiche dei pannelli, come l'efficienza, la resistenza agli agenti atmosferici e la durata nel tempo. Solo dopo aver superato con successo questi test, i pannelli possono essere considerati conformi e pronti per essere commercializzati. La certificazione dei pannelli fotovoltaici è un passaggio fondamentale per garantire che l'impianto fotovoltaico funzioni correttamente e produca energia in modo efficiente.

moltotempo e denaro. Dietro a ogni pannello troviamo l'immagine della curva caratteristica, che è diversa perogni pannello: non troveremo mai due pannelli esattamente uguali.Combinando dei pannelli molto diversi uno dall'altro, si creano le perdite di potenza chiamate dimismatching, che si verifica:sia nella fase a nuovo, quando si assemblano le stringhe; si dovrebbe cercare di mettere in serie- pannelli che differiscano di poco in potenza, in quanto il campo erogherebbe la potenza del modulopiù piccolo, perdendo la possibilità di erogare potenze maggioriSia dopo diversi anni di funzionamento dell'impianto. Alcuni pannelli si deteriorano prima degli altri.- Ogni anno si perde mediamente l'1% di rendimento. Bisognerebbe misurare sperimentalmente ognitot anni se ci sono alcuni pannelli rovinati. Se comunque l'impianto produce molto di meno rispetto aquando era stato appena installato, bisogna indagare sulle perdite, perché basta

Un singolo pannello che produce di meno per far produrre di meno all'intera stringa. Novembre Pagina 167

La potenza in uscita dal modulo è eguale all'area del rettangolo avente come lati l'ascissa e l'ordinata del punto di funzionamento. Dalla fig. 4 si nota come vi sia un punto di funzionamento corrispondente alla potenza massima.

Normalmente i generatori PV sono provvisti di un dispositivo, chiamato sistema di inseguimento della massima potenza (MPPT - Maximum Power Point Tracker), in grado di far funzionare il generatore costantemente nelle vicinanze di questo punto.

La caratteristica I-V dev'essere rilevata in condizioni di riferimento (STC - Standard Test Conditions):

• Temperatura di cella: TC = 298,15 K (25 °C);
• Irraggiamento: G = 1000 W/m2;
• Massa d'aria relativa: AM = 1,5

Il costruttore dovrebbe impegnarsi a eseguire le sperimentazioni in queste condizioni, anche se all'esterno è molto difficile da fare (=prove outdoor).

quindi si ricorre sempre a prove indoor. Il rendimento nelle condizioni standard, ovvero quando il pannello eroga la massima potenza consoleggiamento 1000 W/m^2 e temperatura della cella di 25°C, verrà definito rendimento di riferimento. Il rendimento di cella nelle condizioni di riferimento è: Con G irraggiamento solare sul piano del collettore e Acel area della cella. Vedremo come durante il funzionamento reale l'impianto si discosta molto da questa caratteristica. Questo scostamento è dovuto a due contributi: l'irraggiamento solare e la temperatura della cella. Infatti, di solito le celle sottoposte a irraggiamento solare si riscaldano, e quindi producono di meno proprio a causa di questo riscaldamento. I pannelli fotovoltaici producono infatti meglio durante l'inverno che non durante l'estate a livello istantaneo. D'estate le giornate sono più lunghe, quindi eseguendo l'integrale nell'arco della giornata otteniamo

più produzione. Allora, sarebbe meglio mantenere fredda la cella.Inoltre, non e’ affatto detto che l’irraggiamento sia pari a 1000W/m^2.La caratteristica I-V della cella (o del modulo) varia al variare dell’irraggiamento solare G (fig. 5).In particolare, mentre la tensione di circuito aperto rimane pressoché costante, la corrente di corto circuitosi riduce molto al diminuire del flusso solare e, di conseguenza, si riduce la potenza erogata dalla cella (o dalmodulo).La caratteristica, inoltre, è molto influenzata dalla temperatura di cella (fig. 6). In questo caso, all’aumentaredella temperatura di cella, è la corrente di c.c. che aumenta leggermente, mentre la tensione di c.a.diminuisce in modo più marcato (si riduce anche la potenza).Vediamo quindi come si modificano le caratteristiche al variare dell’irraggiamento solare, a temperaturadella cella fissata : Quella più alta e’ la caratteristica in condizioni

temperatura. Questo significa che la potenza generata dalla cella diminuisce al aumentare della temperatura. In conclusione, possiamo dire che la tensione di circuito aperto e la corrente di cortocircuito sono influenzate principalmente dall'irraggiamento solare, mentre la temperatura ha un impatto significativo sulla tensione di circuito aperto e sulla potenza generata dalla cella.

Temperatura della cella. Dato che la tensione si riduce, allora anche l'aumento della temperatura di cella comporta una diminuzione della potenza erogata dalla cella stessa.

Il costruttore dovrebbe fornire tre coefficienti che servono per l'accoppiamento tra impianto e inverter, in modo da fare delle opportune verifiche. A volte ne vengono forniti solo 2, mentre il terzo viene ricavato dai primi due ma in maniera poco accurata.

Il costruttore è tenuto a riportare sulla scheda tecnica del pannello dei coefficienti, detti coefficienti di deriva termica, che permettono di stabilire il legame tra tensione, corrente, potenza e temperatura di cella:

• Coefficiente di deriva termica di tensione, KV [mV/°C] (Voltage temperature coefficient)
• Coefficiente di deriva termica di corrente, KI [mA/°C] (Current temperature coefficient)
• Coefficiente di deriva termica di potenza, KP [W/°C] (Power temperature coefficient)

Solo KI è positivo, mentre KV e KP sono negativi.

Il coefficiente KP è di solito riferito al punto di massima potenza. Il primo coefficiente ci dice di quanti mV diminuisce la tensione di circuito aperto per ogni grado di differenza di temperatura di incremento. Se la temperatura aumenta di 1°C, la tensione si abbassa di KV mV. Lo stesso dicasi per il coefficiente KI, che è rispetto alla corrente di cortocircuito, e per il coefficiente KP (=quanti Watt perdiamo per ogni incremento di 1°C di temperatura. Molto spesso questi coefficienti vengono chiamati coefficienti di temperatura della tensione, della corrente e della potenza. Come già detto, le celle sono assemblate in moduli, nei quali esse possono essere connesse in serie o in parallelo per ottenere il voltaggio desiderato. Per moduli (o celle) identici connessi in serie i voltaggi sono additivi, mentre quando i moduli sono connessi in parallelo, sono additive le correnti. Nella fig. 7 sono mostrate le curve caratteristiche di un modulo (curva A), di due moduli

co piano, il rendimento può essere calcolato utilizzando l'equazione di bilancio della cella fotovoltaica. Il rendimento è dato dal rapporto tra la potenza elettrica generata dalla cella e la potenza luminosa incidente sulla cella stessa. Il rendimento di un modulo fotovoltaico può essere influenzato da diversi fattori, tra cui la temperatura di esercizio, l'irraggiamento solare, la resistenza interna del modulo e le perdite di conversione. Per calcolare il rendimento di un modulo fotovoltaico, è necessario conoscere la potenza elettrica generata dal modulo e la potenza luminosa incidente sul modulo. La potenza elettrica generata dal modulo può essere ottenuta moltiplicando la corrente di cortocircuito del modulo per la tensione a circuito aperto del modulo. La potenza luminosa incidente sul modulo può essere misurata utilizzando un piranometro. Una volta ottenute queste due misure, il rendimento può essere calcolato utilizzando la seguente formula: Rendimento = (Potenza elettrica generata / Potenza luminosa incidente) * 100 Il rendimento di un modulo fotovoltaico può variare a seconda delle condizioni di esercizio. Ad esempio, a temperature più elevate, il rendimento del modulo può diminuire a causa dell'aumento della resistenza interna del modulo. Allo stesso modo, a irraggiamenti solari più bassi, il rendimento del modulo può diminuire a causa della ridotta potenza luminosa incidente. È importante tenere conto di questi fattori quando si progetta un impianto fotovoltaico, al fine di massimizzare l'efficienza complessiva del sistema.