CALCOLO DELLA POTENZA DEL FOTOVOLTAICO (PANNELLO SOLARE)

 

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CALCOLO DELLA POTENZA DEL FOTOVOLTAICO (PANNELLO SOLARE)

Per prima cosa bisogna stabilire il periodo di utilizzo:

  • solo estivo,
  • solo inverno,
  • tutto l’anno.

Dopo di che consultare le tabelle o usare il simulatore ENEAPVGIS per verificare lIrraggiamento in kWh/m² anno e ricavare le ore sole equivalenti giornaliere (hse/g).

IRRAGGIAMENTO

  • L’irraggiamento annuo a Milano è di circa 1405 kWh/m² ( dati ENEA su un piano inclinato di 30°)se lo divido per 365 giorni avrò un irraggiamento medio di 3,85 kWh/m² giorno  che corrispondono a 3,85 ore di sole equivalenti giorno (hse/g).
  • L’irraggiamento annuo a Roma è di circa 1653 kWh/m² ( dati ENEA su un piano inclinato di 30°)se lo divido per 365 giorni avrò un irraggiamento medio di 4,53 kWh/m² giorno  che corrispondono a 4,53 ore di sole equivalenti giorno (hse/g).
  • L’irraggiamento annuo a Palermo è di circa 1732 kWh/m² ( dati ENEA su un piano inclinato di 30°)se lo divido per 365 giorni avrò un irraggiamento medio di 4,75 kWh/m² giorno  che corrispondono a 4,75 ore di sole equivalenti giorno (hse/g).

Concludendo le ore sole medie al nord saranno: 3,85; al centro 4,53; al sud 4,75.

I pannelli fotovoltaici devono essere rivolti a SUD, e posizionati in modo da ricevere l’irraggiamento solare per più tempo possibile. Anche l’inclinazione rispetto al suolo ha un’importanza fondamentale (per calcolare l’inclinazione in funzione della posizione vedere la formula), a esempio: con un’inclinazione di 60° si sfrutta meglio i raggi del sole nel periodo invernale, e con 20° nel periodo estivo; una media che vale per tutto l’anno è circa del 30°. Certo che se fosse possibile variare l’inclinazione a seconda della stagione sarebbe il massimo.

La Potenza Nominale del Fotovoltaico (Wp) al lordo delle perdite di sistema sarà data dall’Energia giornaliera richiesta diviso le ore sole.

La regola è la seguente:

PL(Wp)= Wh/ ore sole

dove: PL=Potenza teoricaWh=Energia totale  degli apparati; ore sole= (hse/g).

Nel nostro caso prenderemo come esempio un impianto installato al nord:

PL= 1700 / 3,85 = 442 Wp

Come detto in precedenza dalla Potenza teorica (PL) bisogna togliere le perdite di sistema:

TOTALE DELLE PERDITE = 36%

L’efficienza totale sarà: 100-36= 64%. Per cui la Potenza Effettiva del Fotovoltaico (PFV) dovrà essere incrementata della perdita, e sarà:

PFV(Wp)= PL/η sistema (0,64)

dove: PFVpotenza del fotovoltaico, unità di misura WpPL=potenza lordaη sistemaefficienza effettiva (64%).

Nel nostro caso sarà: PFV= 442/0,64= 690 Wp

Per il calcolo totale  della potenza utilizzare questa semplice regola:

PFV =(Wh/ore sole)/0,64 

PFVPotenza effettiva del fotovoltaico in WpWhwattora utilizzati;  ore sole= (hse/g =irradianza)0,64 =efficienza effettiva (64%) data dalle perdite di sistema.

Nel nostro caso: PFV =(Wh/ore sole)/0,64 = (1700/3,85)/0,64= 690 Wp

Ritengo che 700 Watt (0,7 kW) di potenza siano sufficienti e lo terremo come riferimento.

Per avere la certezza che l’impianto fotovoltaico, non collegato alla rete elettrica, fornisca l’energia necessaria per alimentare gli apparati bisogna moltiplicare la Potenza in Watt dei pannelli per le ore sole (hse/g).

 Energia totale fotovoltaico EP (potenza fotovoltaico) * ore sole= Wh

Per cui la produzione energetica giornaliera dell’impianto nel nostro caso è: l’Energia del fotovoltaico E=  700 Watt * 3,85= 2700Wh giorno (2,7 kWh). A questo punto è necessario verificare che i consumi elettrici giornalieri siano, di regola, inferiori alla produzione in Wh dei pannelli fotovoltaici, nel nostro caso i consumi sono 1700 Wh (1,7 kWh) per cui l’energia fornita dal fotovoltaico è superiore al necessario.

L’irraggiamento di 3,85 ore sole è una media annuale, ma  se vogliamo essere pignoli al massimo e avere la certezza che il nostro impianto fotovoltaico, non collegato alla rete elettrica, sia in grado di fornire l’energia necessaria anche nelle condizioni peggiori, che è l’inverno, prendiamo a esempio la tabella dell’irradianza di Milano nel periodo di Dicembre, Gennaio, Febbraio, dove le ore di sole medie giornaliere sono: 1,20-1,53-2,38 per cui la media nei tre mesi sarà 1,7 ((1,20+1,53+2,38)/3=1,7)). 

La produzione giornaliera del fotovoltaico nel periodo invernale sarà: 700 Watt*1,7 ore sole= 1190 Wh che non sono sufficienti, per cui, una soluzione, è installare un pannello in più, portando la potenza a 1000 Watt .

Il risultato sarà: 1000 Watt * 1,7= 1700 Whche sono quelli usati dalle utenze (Produzione fotovoltaico 1700 Wh = al consumo elettrico di 1700 Wh).

Riassumendo: se l’impianto fotovoltaico è utilizzato solo in primavera/estate/autunno è sufficiente una potenza di 700 W, se deve essere usato per tutto l’anno è necessario una potenza di 1000 W (1 kW).  

CALCOLO AUTOMATICO DELLA POTENZA NOMINALE DEL FOTOVOLTAICO (Wp)

PROGETTARE PICCOLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI

SCELTA DELLA TENSIONE DEL FOTOVOLTAICO

La Tensione e la Corrente, lato continua, viene scelta in base alla Potenza del Fotovoltaico

Esempio:

  • Fino a una Potenza effettiva di 200/300 Wp si possono usare dei pannelli solari a 12 Volt .
  • Da 200/300 Wp fino a 1.000/1200 Wp si possono usare i pannelli solari a 24 Volt
  • Da 1000/1200 fino a 3000 Wp si possono usare i pannelli solari a 48 Volt.

I Pannelli Solari disponibili con la tensione a 12 Volt sono di 50, 60, 70, 80, 120 Wp.

i Pannelli Solari disponibili con una tensione a 24 Volt  sono di 35, 50, 80, 100, 150, 200, 250 Wp.

Nel nostro esempio, per una Potenza di 1000 Wp possiamo dimensionare la Tensione a 12 o 24 Volt:

Con una tensione a 12 Volt la Corrente circolante sarà 83 Ampere.

Con  una  Tensione di 24 Volt, sarà di 42 Ampere.

I=PFV/V= 750/12= 83 A 

I=PFV/V= 750/24=42 A

Per il nostro caso potremmo usare 2 Stringhe da 2 moduli ciascuna in parallelo. Ogni modulo avrà una Potenza di 250 Watt e una tensione di 12 Volt in Silicio Monocristallino ad alta efficienza. La Potenza totale sarà uguale a: 1000 Watt e la Tensione di 24 Volt.  

CARATTERISTICHE DEL MODULO FOTOVOLTAICO

Potenza Massima (Pmax)250WpCorrente MPP5,95 ATensione MPP (Vmax): 42 VCorrente di corto circuito (Isc)6,15 ATensione Circuito Aperto (Voc)49,40 VTensione di isolamento: 715 VNOCT (800 W/ m²- 20°C-AM 1,5): 47°CDimensioni (mm) 1580 x 808 x 35Peso 16 Kg; Celle 72  (in silicio monocristallino ad alta efficienza).

Nella maggioranza dei casi i Moduli Fotovoltaici sono dotati, oltre alla scatola di giunzione contenente i diodi By-Pass, anche i cavi, e i Connettori per il cablaggio MC4, che è maschio per uscita positiva (+e femmina per uscita negativa(-). Per collegamenti di pannelli fotovoltaici in parallelo si usano connettori di parallelo (Y). E per finire i  connettori con diodo di blocco o di stringa.

CONNETTORI MC4

CON FUSIBILE

CON DIODO DI BLOCCO O DI STRISCIA

PANNELLI FOTOVOLTAICI COLLEGATI IN SERIE 

CON DIODO DI BLOCCO

PANNELLI FOTOVOLTAICI COLLEGATI IN PARALLELO CON

DIODO DI BLOCCO

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