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REALIZZARE UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO A ISOLA CON INVERTER IBRIDO IN FORMATO CARTACEO
Lo potete scaricare gratuitamente acquistando il manuale “Progettare un impianto fotovoltaico in parallelo con la linea elettrica”.
PROGETTARE UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO IN PARALLELO CON LA RETE ELETTRICA
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 ENEA, PVGIS per verificare l’Irraggiamento in kWh/m² anno e ricavare le ore sole equivalenti giornaliere (hse/g).
- 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 hse/g (ore di sole equivalenti giorno).
- 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 hse/g (ore di sole equivalenti giorno).
- 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 hse/g (ore di sole equivalenti giorno).
Concludendo: le ore sole medie giornaliere (hse/g) 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:
Dove: PL=Potenza teorica; Wh=Energia totale degli apparati; hse/g = ore sole equivalenti giorno.
Nel nostro caso prenderemo come esempio un impianto installato al nord:
PL= 1700 / 3,85 = 442 Wp
La Potenza effettiva (PFV) del fotovoltaico deve tenere conto delle perdite di sistema:
- Perdite a causa dello scostamento della temperatura= 8%
- Perdite per la non uniformità elettrica tra le stringhe= 5%
- Perdite per riflessione= 3%
- Perdita in corrente continua= 2%
- Perdita dovuta alla carica e scarica delle batterie=8%
- Perdita dell’Inverter= 8%
- Perdita per la sporcizia accumulata sui moduli=2%
TOTALE DELLE PERDITE = 36%
Il valore da inserire nella formula si calcola in questo modo: 1-η sistema/100= 1- 36/100= 0,64
PFV(Wp)= PL/η sistema (0,64)
dove: PFV= potenza del fotovoltaico, unità di misura Wp; PL=potenza lorda; η sistema= perdita sistema 0,64.
Nel nostro caso sarà: PFV= 442/0,64= 690,6 Wp
Per cui la potenza del fotovoltaico sarà più alta in quanto dovrà compensare le perdite di sistema.
Per il calcolo totale della potenza utilizzare questa semplice regola:
PFV= Potenza effettiva del fotovoltaico in Wp; Wh= wattora utilizzati; hse/g = ore sole equivalenti; 0,64 =efficienza effettiva (64%) data dalle perdite di sistema.
Nel nostro caso:
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 E= P (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 Wh, che 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 IN FORMATO CARTACEO
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.
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): 250Wp; Corrente MPP: 5,95 A; Tensione MPP (Vmax): 42 V; Corrente di corto circuito (Isc): 6,15 A; Tensione Circuito Aperto (Voc): 49,40 V; Tensione di isolamento: 715 V; NOCT (800 W/ m²- 20°C-AM 1,5): 47°C; Dimensioni (mm) 1580 x 808 x 35; Peso 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
