COME REALIZZARE UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO AUTONOMO NON COLLEGATO ALLA RETE ELETTRICA (CALCOLO TEORICO)

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PROGETTARE PICCOLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI (VERSIONE AGGIORNATA)

VITO SPERONI CONSULENTE SULLE TELECOMUNICAZIONI E FOTOVOLTAICO

VEDI ANCHE:COLLEGAMENTO DELL’IMPIANTO SOLARE ALLA LINEA ELETTRICA

COME DIMENSIONARE UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO CASALINGO NON COLLEGATO ALLA RETE ELETTRICA (CALCOLO TEORICO)

L’installazione di un Impianto Fotovoltaico fai da te non collegato alla rete elettrica, se si tratta di un sistema complesso, e non siete un professionista del settore, potrebbe essere difficoltoso e sarebbe opportuno rivolgersi a una ditta specializzata, invece, seguendo passo passo le mie indicazioni, sarete in grado di progettare un impianto fotovoltaico, e acquistare in autonomia i pannelli fotovoltaici, le strutture di supporto, l’Inverter, il Regolatore di Carica, ed i materiali di cablatura: riducendo la spesa complessiva senza rinunciare alla qualità; oppure fare un confronto con il preventivo che le ditte vi propongono. Una volta che avrete scelto la migliore soluzione sul mercato potrete commissionare al vostro elettricista la realizzazione dell’impianto fotovoltaico.

Per quanto riguarda le autorizzazioni anche il fotovoltaico (installazione, riparazione, sostituzione) è tra gli interventi in Edilizia Libera previsti dal DM del 2 Marzo 2018 entrato in vigore il 22 Aprile purché al di fuori dei centri storici. Per cui, Per i piccoli impianti domestici, se i pannelli sono amovibili non necessitano di nessuna autorizzazione comunale. Se invece i pannelli si fissano sul tetto della casa (senza modificarne la sagoma) avranno bisogno, nella gran parte dei casi, di una comunicazione preventiva all’Ufficio Tecnico del Comune. Per gli impianti realizzati in condominio ma al servizio di singole utenze (impianti non centralizzati) non grava alcun tipo di autorizzazione comunale, ma solo quella dello stesso condominio.

PER PROGETTARE UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO SI DEVE TENERE CONTO DEI SEGUENTI PARAMETRI

È sottinteso che si è provveduto al sopralluogo per accertare che ci sia un’area disponibile per la posa del sistema FV e valutato che non ci siano fenomeni di ombreggiamento come alberi, case, pali, ecc.

FABBISOGNO DI ENERGIA GIORNALIERA

Quando si vuole realizzare un impianto fotovoltaico a isola il primo parametro da tenere presente è il fabbisogno medio di Energia in kilowattora (kWh)giornaliera.

Per prima cosa chiarisco cosa si intende per Potenza e cosa si intende per Energia.

  • La Potenza  è quel valore in Watt data dalla formula P=V x I.
  • L’Energia elettrica è la Potenza per il tempo, data dalla formula E= P x t (kWh).
  • Il kWh è l’unità di misura del consumo di energia elettrica, che è la grandezza che di solito troviamo nella bolletta elettrica.
  • Anche se meno usata possiamo utilizzare anche il Wattora (Wh) definita come l’energia complessiva fornita dalla potenza di un watt (W) mantenuta per un’ora(h).

Per calcolare l’Energia consumata giornalmente devo sapere il consumo in Watt di ogni apparato che voglio alimentare con il fotovoltaico (la potenza  in Watt la trovo sull’etichetta posta sotto l’apparato o nel libretto delle istruzioni), e moltiplicare il valore di ognuno per il tempo per il quale intendo utilizzarlo, facendo poi la somma.

Esempio: una lampadina da 70 Watt tenuta accesa per 2 ore consumerà 140 Wattora (Wh), un personal computer portatile che consuma 30 Watt, se lo tengo acceso per 6 ore avrò utilizzato 180 Wattora.

In totale il fabbisogno giornaliero sarà dato dalla somma dei 140 Wh della lampadina, più i 180 Wh del computer, per un totale di 320 Wh.

Per rendere più semplice il calcolo del consumo possiamo sommare le Potenze in Watt indipendentemente dalla Tensione di alimentazione.

Riassumendo: possiamo sommare la Potenza di una lampadina da 50 Watt + una sempre da 50 Watt + una da 100 Watt, e  il risultato sarà una Potenza totale di 200Watt, indipendentemente che siano alimentate a 220 V o a 12 V.

Per approfondire:  Differenza tra Potenza e Energia, e Differenza tra kilowatt e kilowattora.

ESEMPIO DI DIMENSIONAMENTO 

Per il dimensionamento del sistema fotovoltaico non collegato alla rete elettrica è buona cosa rispettare una regola generale: l’energia prodotta dovrà essere maggiore di quella consumata.

ESEMPI DI POTENZA ASSORBITA 

Se volessimo, per fare un esempio, creare una postazione di lavoro per due persone connesse a Internet da usare come smart working, non collegata alla rete elettrica ma alimentata solo con il fotovoltaico, dovremmo avere: 2 Computer portatili, 1 Router1 stampante1 Switch2 lampade a led.

Per calcolare l’Energia giornaliera necessaria per alimentare la postazione di lavoro dovremo sommare le varie Potenze in Watt che trovo scritto nell’etichetta sotto l’apparato o sul libretto di istruzione, e poi moltiplicarle per le ore di utilizzo.

Calcoliamo i consumi teorici:

Il Computer Portatile è un modello di dimensioni superiori o dalle prestazioni elevate (normalmente non supera i 50 Watt).

La potenza totale contemporanea per il loro funzionamento è di 375 Watt , e il fabbisogno totale di energia è di 1660 Wattora che approssimiamo a 1700 Wattora (1,7 kWh).

(Vedi differenza tra kW e kWh)

CALCOLO DELLA POTENZA DEL FOTOVOLTAICO 

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 l’Irraggiamento 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 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 in WpWh=Energia totale  degli apparati; hse/g = ore sole equivalenti giorno.

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

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:

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

Nel nostro caso sarà:

Per il calcolo totale  della potenza utilizzate questa semplice regola:

PFVPotenza effettiva del fotovoltaico in WpWhwattora utilizzati hse/g = ore di sole medie giornaliere0,64 =è l’efficienza effettiva del sistema (64%) ed è data dalle perdite che sono del 36%.

Nel nostro caso:

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 di sole equivalenti giorno (hse/g).

  EP  * ore sole

E= Energia totale fotovoltaico (Wh);  P= potenza fotovoltaico. 

Per cui la produzione energetica giornaliera dell’impianto del nostro progetto sarà:  

E=700 Watt * 3,85= 2700Wh giorno (2,7 kWh).

A questo punto verificheremo che i consumi elettrici giornalieri siano 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, di 2700 Wh, è superiore: ed è corretto

Ma il calcolo è stato fatto con l’irraggiamento di 3,85 ore sole che è una media annuale, se vogliamo essere pignoli al massimo e avere la certezza che il nostro impianto fotovoltaico a isola sia in grado di fornire l’energia necessaria anche nelle condizioni peggiori che è l’inverno, e l’impianto si trova a Milano, dovremo consultare 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)). 

Rifacendo i calcoli con l’irraggiamento invernale risulterà che la produzione giornaliera del fotovoltaico sarà:

700 Watt*1,7 ore sole= 1190 Wh

Che non sono sufficienti, per cui, una soluzione è quella di installare un pannello in più, portando la potenza a 1000 Watt .

Il risultato sarà:

1000 Watt * 1,7= 1700 Wh,

Che sono esattamente 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)

SCELTA DELLA TENSIONE DEL FOTOVOLTAICO IN FUNZIONE DELLA POTENZA

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 24Volt:

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

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

I=PFV/V=750/12= 83 A

I=PFV/V=750/24=42 A

Per il nostro caso potremmo usare 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 femminaperuscita 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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REGOLATORE DI CARICA 

La Tensione in uscita dal pannello solare non è regolare e può essere anche elevata. Per questo motivo è necessario un  regolatore di carica.

Il regolatore ha di solito tre collegamenti:

  • il primo è l’ingresso dei cavi provenienti dal fotovoltaico (alcuni hanno il disegno di un sole),

  • il secondo è l’uscita verso la batteria (es. disegno della batteria)

Il regolatore di carica viene inserito tra il pannello solare e la batteria, ed è fondamentale negli impianti fotovoltaici con accumulo.

 

Ha come funzione principale quella di regolare  la corrente prodotta dal pannello fotovoltaico e mantenerla costante e corretta, adeguandola a quella necessaria per caricare la batteria, evitando sovraccarichi.

Il regolatore interromperà l’invio della corrente elettrica alla batteria una volta che questa è carica, o escluderà il carico collegato al simbolo della lampadina nel caso che la batteria sia in scarica profonda.

DIMENSIONAMENTO

Il dimensionamento dipende dal tipo di apparato che intendiamo usare: PWM o MPPT.

Se utilizzassimo un regolatore di carica di tipo PWM dobbiamo verificare la corrente totale di cortocircuito dei moduli o del modulo (Isc) che trovate nella scheda tecnica (la corrente Isc nei pannelli in serie rimane la stessa, in quelli in parallelo si sommanoche deve essere sempre inferiore alla corrente massima (A) che può sopportare il regolatore di carica.

Se utilizzassimo un regolatore di carica di tipo MPPT la portata viene calcolata tenendo conto della Potenza massima (Watt) del Fotovoltaico e dalla tensione (V) delle batterie. Per cui la corrente (Ampere) deve essere uguale o inferiore alla massima portata dell’MPPT riportata nelle specifiche.

Esempio: se dovessimo collegare al regolatore di carica MPPT un apparato fotovoltaico con una potenza massima (Wp) di 360 Watt e la tensione del pacco batteria è 12 Volt, l’MPPT deve supportare come minimo una corrente di 30 Ampere (I=P/V= 360/12=30A).

SCELTA DEL REGOLATORE

La scelta della tecnologia PWM o MPPT dipende dal tipo di pannelli usati, sia dal banco batterie.

Il PWM costa meno ma ha delle limitazioni rispetto all’MPPT. La limitazione più importante è che l’MPPT sfrutta pienamente la potenza del pannello fotovoltaico utilizzando tensioni superiori al banco batteriementre nel PWM non è possibile collegare un impianto fotovoltaico a 24 Volt con batterie a 12 Volt. Per cui, in linea di massima, è consigliabile usare il PWM quando la tensione del fotovoltaico è di poco superiore alla batteria (esempio: un pannello 12 Volt composto da 30 celle e batterie a 12 Volt).

REGOLATORE PWM

Nel nostro progetto,  avendo due stringhe in parallelo e ogni stringa ha 2 pannelli in serie, sommeremo le CorrentI di corto circuito (Isc) di ogni stringa, indicati nella scheda tecnica, che è di 6,15 Ampere. Per cui la somma è: 6,15 x 2 = 12,3 A, e per stare tranquilli ne utilizzeremo uno superiore del 25% per poter compensare i picchi di tensione che possono avvenire nelle giornate fredde e soleggiate, (12,3 *1,25=15,3A)  in base a quelli disponibili sul mercato: 6 A, 10 A, 12 A, 20 A, 30 A, 45 A, ecc. 20 o 30 Ampere è quello che potremmo utilizzare.

Il pannello fotovoltaico è l’unico generatore elettrico che quando viene messo in corto circuito non si danneggia ma eroga il massimo della corrente che le celle possono generare.

Una cosa da tenere ben presente: non mettere mai in cortocircuito batterie o altri generatori elettrici !!!

REGOLATORE MPPT

La portata di un regolatore MPPT viene calcolata tenendo conto della Potenza massima (Watt) del Fotovoltaico e dalla tensione (V) delle batterie. Per cui la corrente (Ampere) deve essere uguale o inferiore alla massima portata dell’MPPT riportata nelle specifiche.

Nel nostro progetto la Potenza del Fotovoltaico è di 1000Watt e il pacco batterie è 24Volt. Usando questa regola troveremo il valore:

Imax= P fotovoltaico (W) / Tensione batteria (V) = 1000/24= 42 Ampere 

Per compensare i picchi di tensione che possono avvenire nelle giornate fredde e soleggiate aumenteremo la portata del 25%,  per cui diventerebbe:

I(A)=(P/V)* 1,25= (1000/24)*1,25= 52 A

Dove: Icorrente massima in ingresso al controllo di caricaPpotenza totale del fotovoltaicoVtensione pacco batteria1,25 = 25% di incremento.

Per il nostro impianto sceglierò un Regolatore  MPPT da 60 Ampere

Da non trascurare per dimensionare un regolatore MPPT esistono due limiti che non vanno superati :

  • La massima tensione del fotovoltaico a circuito aperto (Voc a STC)
  • La corrente massima di cortocircuito del fotovoltaico (Isc a STC)

Questi due valori non devono superare quelli di targa imposti dalla casa costruttrice, che trovo nella scheda tecnica.

Nel nostro caso la massima tensione a circuito aperto sarà dato dal valore Voc per i pannelli messi in serie nella stringa.

Voc=49,40*2=98,8 Volt  che aumenteremo del 25% = 98,8 * 1,25= 124 Volt e va bene in quanto i limiti di targa sono 150 Volt.

NOTA

Quando acquistate un regolatore di carica dovete farlo in funzione al tipo di batteria che volete installare. Per cui non collegate una batteria al piombo acido a un regolatore di carica progettato solo per quelle al litio e viceversa. Questo potrebbe compromettere la sicurezza e la longevità delle batterie poiché gli algoritmi di carica e le impostazioni di voltaggio sono diversi.

Alcuni regolatori si possono utilizzare sia per le batterie al piombo che quelle al Litio settando in modo opportuno il regolatore.

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CAPACITA’ DI ACCUMULO DELLA BATTERIA

Se non vogliamo sprecare l’Energia che produce l’impianto fotovoltaico e averla a disposizione  anche quando non arriva dal pannello solare: la batteria è indispensabile, ed è l’elemento più critico del sistema in quanto è l’unica parte che ha bisogno di manutenzione. La durata è di circa 7/8 anni e dipende dal numero di cicli di carica/scarica e la ridotta auto scarica.

A mio parere le batterie che si usano per gli impianti fotovoltaici (stazionarie) le più idonee sono quelle al piombo gel, adatte a lavorare con correnti limitate per tempi prolungati sia per la carica che la scarica e al rapporto prezzo e prestazioni. Le batterie al Litio, che rappresentano l’ultima generazione, hanno un ciclo di carica e scarica elevato (circa 6000 cicli), ma per contro il loro costo è ancora elevato.

Sarebbe bene quando si collegano le batterie in serie o in parallelo che siano uguali (gemelle), che abbiano lo stesso grado di carica, che i cavi elettrici usati per il collegamento siano di sezione adeguata e il più corti possibile.

COME CALCOLARE LA CAPACITA’ DELLA BATTERIA 

Si chiama capacità di una batteria la misura della quantità di energia elettrica che essa riesce ad immagazzinare, e si esprime in Ampere-ora ( abbreviato in Ah).

Per la maggior parte delle batterie a ciclo profondo è buona norma scaricarle al 50% della capacità nominale se si tratta di batterie al piombo, o all’80% se si tratta di batterie al Litio(Vedi Calcolo matematico)

CALCOLO DELLA CAPACITA’ DI ACCUMULO IN Ah

Se l’uso è solo per il periodo estivo è sufficiente che la batteria mantenga la carica per 3 o 4 giorni, se invece ci serve anche in inverno è il caso di raddoppiare i giorni.

Per il calcolo della capacità, quando le batterie sono al piombo acido o piombo gel  e che scaricheremo al 50% , con un’efficienza del  92% della capacità nominale, potete utilizzare il calcolatore automatico per la capacità di accumulo o usare questa regola:

Dove: CBcapacità batteria in AhEtconsumo di energia in WhNgnumero dei giorni di utilizzoVFV=Tensione fotovoltaico0,5profondità di scarica0,92efficienza.

Per il calcolo della capacità quando le  batterie sono al Litio e che scarichiamo all’ottanta per cento (80%)  (in questo caso non terremo conto dell‘Efficienza) potete utilizzare il calcolatore automatico per la capacità di accumulo o usare questa regola:

Dove: CBcapacità batteria in AhEtconsumo di energia  in WhNgnumero dei giorni di utilizzoVFV=Tensione fotovoltaico0,8profondità di scarica.

CALCOLO DELLA CAPACITA’ CON I VALORI DEL NOSTRO PROGETTO

Et=1700 Wh;  Nggiorni 6; VFV= 24 Volt

Se usiamo le  batterie al Litio le scaricherò all’80% e il risultato sarà:

Se usiamo le  batterie al piombo acido o piombo gel  le scaricherò al 50%  e il risultato sarà:

Vedi anche: TEMPO DI CARICA E SCARICA DI UNA BATTERIA

COLLEGAMENTO DELLE BATTERIE

Le batterie possono essere collegate in Serie , in Parallelo, o Serie/Parallelo. In Serie si somma la Tensione e rimane invariata la capacità in Ampere-ora (Ah),

in Parallelo si sommano le capacità in Ampere-ora e rimane invariata la Tensione,

in Serie/Parallelo si somma sia la Tensione del ramo in serie che le capacità in Ampere-ora del ramo in parallelo. 

La capacità delle batterie in commercio (singole o banco batteria)  sono a esempio queste:

12 Volt (AGM)

120 Ah, 157 Ah, 200 Ah, 400 Ah, ecc. 

24 Volt (AGM)

100 Ah, 120 Ah, 140 Ah, 160 Ah, 200 Ah, 240 Ah, ecc. 

12 Volt (Litio)

100 Ah, 200 Ah, 300 Ah, ecc.

24 Volt (Litio)

100 Ah, 200 Ah, ecc.

Per il nostro progetto potremmo utilizzare 3 batterie ( Litio) da 200 Ah, 24 Volt in parallelo, con la scarica all’80% della sua capacità nominale. 

Oppure potremmo utilizzare batterie da 200 Ah, 24 Volt al piombo gel , in parallelo, con la scarica al 50% della sua capacità nominale.

Ed è quello che utilizzerò per il nostro progetto.

SCHEMA DEL COLLEGAMENTO BATTERIE

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DIMENSIONAMENTO DELL’INVERTER

Se l’impianto Fotovoltaico lo voglio usare solo per l’illuminazione posso utilizzare le lampadine a 12/24/48 Volt che collegherò all’uscita apposita del regolatore,

ma se voglio alimentare apparati come a esempio il televisore, la lavatrice, il PC, ecc., devo per forza utilizzare un Inverter che trasforma la corrente continua in alternata a 230 Volt, 50 Hz, che sarà collegato al pacco batteria.

N.B. Oltre i 6 kW l’uscita in corrente alternata è Trifase (380 Volt).

SCELTA DELL’INVERTER

Il dimensionamento viene fatto in base alla potenza massima richiesta dall’utenza, tenendo conto degli spunti.

Nel nostro progetto se funzionano contemporaneamente tutti gli apparati si avrebbero 375 Watt senza spunti.

  • 2 Lampade:           10 Watt
  • 2 Computer :    260 Watt
  • 1 Router:                 20 Watt
  • 1 Stampante:       55 Watt
  • 1 Switch:                30 Watt
  • TOTALE            : 375  Watt

La scelta avviene in base agli apparati disponibili sul mercato che possono essere a onda quadra o sinusoidale. Se si sceglie la sinusoidale potete optare per un apparato con lo Stand-By.

Nel nostro caso abbiamo abbondato e utilizzeremo uno da 1000 Watt di picco, forma d’onda in uscita sinusoidale pura, Tensione in uscita: 230V, Tensione di ingresso: 12/ 24/ 48 VoltFrequenza di uscita: 50Hz, Tasso di conversione: 98%, con 6 tipi di protezione intelligente contro sovraccarico, alta tensione, bassa tensione, surriscaldamento, inversione di polarità, cortocircuito.

Nel nostro progetto installeremo un Inverter di 1000 W, 24 Volt (se ci fossero delle pompe, o altri apparecchi con spunto di corrente all’accensione occorre raddoppiare la potenza nominale, nel nostro caso siamo più che a posto essendo già doppia).

NOTA BENE: la tensione elettrica prodotta in uscita dall’inverter, è di valore pericoloso (230Volt) e quindi tutti i collegamenti elettrici DEVONO ESSERE  eseguiti da persone esperte e qualificate.

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PROTEZIONI DA CORTOCIRCUITI E SOVRACCARICHI

Quando si progetta un impianto fotovoltaico bisogna anche prevedere dei dispositivi sia di sezionamento che di protezione per tutti i prodotti installati, anche se alcuni hanno già all’interno delle protezioni come l’Inverter e il Regolatore di carica.

La International Electrotechnical Commission (IEC) riconosce
il fatto che la protezione degli impianti fotovoltaici sia diversa rispetto
a quella delle installazioni elettriche standard. Questo viene evidenziato nel
documento IEC 60269-6, che definisce le caratteristiche specifiche
che deve possedere il fusibile utilizzato per proteggere gli impianti fotovoltaici.

In linea generale per selezionare i fusibili, esempio per la protezione delle stringhe, anche se si dovrebbe tener conto di tutti i parametri con uno studio a fondo, si possono utilizzare i seguenti criteri:

I valori ottenuti coprono la maggior parte delle variazioni di  corrente e tensione dell’impianto.

Di norma, per tutti gli impianti fotovoltaici che hanno tre o più stringhe collegate in parallelo, viene consigliata una protezione per ciascuna stringa che proteggerà cavi e moduli da guasti dovuti a sovracorrente. Se ne hanno di meno la corrente che possono generare non è in grado di danneggiare i moduli in caso di guasto se il conduttore è dimensionato correttamenteio li metterei ugualmente sia sul filo positivo che su quello negativo . Per la sicurezza, oltre il fusibile è utile anche un sezionatore che permette di lavorare in tranquillità a valle dei pannelli in caso di guasto.

SPECIFICHE DEL FUSIBILE

Se le stringhe in parallelo sono minori o uguale a tre potrebbe bastare che il cavo sia dimensionato per sopportare una corrente almeno uguale a: 1,56 x Isc (Corrente di corto circuito), ma come detto in precedenza io per sicurezza metterei un fusibile su ogni stringa, che deve avere i seguenti requisiti:

  • la corrente di cortocircuito Isc x 1,56
  • la tensione  Voc x 1,20 x Ns (Ns=numero di moduli in serie per stringa).

Gli stessi requisiti valgono se le stringhe sono maggiori di tre.

Nel nostro progetto la Isc6,15 AVoc= 49,40 Volt. Per cui il fusibile dovrà avere le seguenti caratteristiche:

i fusibili possono essere inseriti   nei connettori MP4,

o in porta fusibili.

Il Sezionatore serve a dividere la parte a monte dalla parte a valle dell’impianto elettrico senza il rischio di una rimessa in tensione accidentale, e consentire la manutenzione senza rischi per l’installatore, sia come ulteriore protezione degli apparati da sovratensioni o corto circuiti, nel nostro caso è da 50 A.

PROTEZIONI  GENERATORE FOTOVOLTAICO 

Come detto in precedenza se le stringhe in parallelo sono minori o uguale a tre potrebbe bastare che il cavo sia dimensionato in modo adeguato, io per sicurezza, nel mio progetto, metterei un fusibile in ogni stringa sia sul filo positivo che sul negativo, che in questo caso sono da 10 A ognuno.

Nel nostro caso la corrente prodotta dal fotovoltaico è calcolata utilizzando la legge di Ohm : I=P/V=1000/24=41 A che porteremo a 50A.

  • Il fusibile 2 è da installare tra l’uscita del regolatore di carica (dove c’è il simbolo della lampadina) e gli utilizzatori a 12, 24, o 48 Volt. L’amperaggio (A) dovrà essere calcolato in base all’assorbimento massimo in Watt delle utenze collegate che, comunque, non dovrà superare la portata massima del regolatore usando la formula: I=P/V=A.

SCARICATORI DI SOVRATENSIONI PER GENERATORI FOTOVOLTAICI DI MEDIE DIMENSIONI 

I pannelli solari degli impianti fotovoltaici occupano uno spazio che è proporzionale alla potenza che si vuole ottenere, e quando l’area occupata diventa significativa i sistemi sono più soggetti agli effetti delle fulminazioni, soprattutto a quelle indirette. Per evitare danni sarebbe bene installare scaricatori di sovratensione per ogni polarità verso terra nel posto più vicino alle stringhe. La scelta della tensione degli scaricatori SPD (Surge Protection Device) lato corrente continua negli impianti isolati da terra si può calcolare utilizzando la formula seguente:

VC (SPD)= VOC STC x K

Nel nostro caso la tensione a circuito aperto (VOC) è di 49,40 Volt che moltiplicato per K (1,20) risulta che la VC (SPD) è uguale a: 60 Volt, e potremmo usare gli scaricatori OVR PV.

SCATOLA DI GIUNZIONE FOTOVOLTAICA

Un sistema più professionale per collegare i pannelli solari al regolatore di carica è la SCATOLA DI GIUNZIONE FOTOVOLTAICA.

Apparato che semplifica di molto il cablaggio di ingresso all’armadio e del regolatore di carica.

Inoltre contiene la protezione con un fusibile da 10 Ampere per ogni stringa, protezione da sovratensione, sovracorrente, diodi antiriflussoprotezioni  antiriflesso e antiriflussointerruttori automatici di sicurezza, protezioni contro i fulmini/sovratensioni (1000 Volt), e messa a terra.

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CARATTERISTICHE DEI CAVI ELETTRICI

Scegliere la sezione giusta è importante in quanto il passaggio della corrente  nel cavo produce calore e se questo non è ben dimensionato si potrebbe surriscaldare. Le caratteristiche dei cavi usati per gli impianti fotovoltaici devono essere a norma CEI 20-91.

L’ anima del cavo è in rame e rivestita da una guaina di isolamento e deve sopportare temperature che vanno da -40 gradi a +120 gradi centigradi. I cavi devono avere una tensione nominale di 1000 Volt per la corrente alternata, e 1.500 Volt per la corrente continua. La certificazione del cavo è stampigliato sulla guaina, ad esempio la sigla “PV20” certifica che il cavo ha una durata di 20.000 ore a 120 °C.

La sezione minima non deve essere inferiore a 0,25 mm²/A per cavi fino a 50 metri di lunghezza (norma UNEL 35023). In linea di massima possiamo dire che la corrente non dovrebbe superare i 4 A / mm².

Quindi se assorbe 40 A occorre un conduttore di almeno 10 mm² (40/4=10).

Quando si progetta un impianto fotovoltaico si deve rispettare la norma che impone una sezione minima dei cavi di 1,5 mm².

Questo in linea generale, ora cerchiamo di capire come arrivare alla sezione del cavo più idonea partendo dai concetti di base:

la legge di Ohm mette in relazione tre grandezze elettriche: la Tensione (Volt), la Corrente (Ampere), la Resistenza (Ohm) con la seguente formula: V=R*I

Possiamo anche dire che fissata una intensità di corrente Iun cavo elettrico produce una caduta di tensione che è direttamente proporzionale alla resistenza RPer cui maggiore è la resistenza del cavomaggiore sarà la caduta di tensione, provocata da una determinata corrente che vi scorre.

Essendo la caduta di tensione un effetto indesiderato sarà nostro compito cercare di ridurre al minimo la resistenza del cavo tenendo conto anche del materiale di cui è composto e si chiamerà: resistività elettrica, anche detta resistenza elettrica che è una grandezza fisica che varia a seconda dei materialie questa è la formula:

Dove: Rresistività elettrica (Ω)ρ= resistività del materiale (Ω*m)Llunghezza del materiale (m)Ssezione del materiale (m²).

La resistività differisce dalla resistenza in quanto è una proprietà specifica del materiale e dipende principalmente dalla struttura microscopica del mezzoal contrario la resistenza R è una proprietà dell’intero conduttore in esame (proprietà macroscopica).

Ma le misure espresse in tale unità risultano tuttavia piuttosto piccole per i normali materiali conduttori (esempio il rame), per cui nella pratica molto spesso si usa come unità di misura l’ohm per mm2 (Ω*mm²) di sezione, e il metro di lunghezza (Ω∙mm2/m).

Mentre la caduta di tensione si calcola con la formula seguente:

Dove:

V è la caduta di tensione (V)ρ è la resistività del materiale (Ω∙mm2/m)I è la corrente che lo attraversa (A), L è la lunghezza complessiva del cavo (andata e ritorno) espressa in metri (m);  S è la sezione in mm².   

Oppure:

Dove: I= corrente che lo attraversa; L= lunghezza cavo andata e ritorno; rL= resistenza unitaria (resistenza del cavo per un metro di linea riferita alla sezione desiderata)  

Ora vediamo come calcolare la caduta di tensione se avessimo, come nel nostro progetto, un Inverter di 1000 Watt e una tensione di banco delle batterie di 24 Volt,  e un cavo in rame alla temperatura di 20°C, lungo 2 metri (andata e ritorno) con una sezione di 6 mm². Per prima cosa calcoliamo la corrente circolate con la formula:

I= W/ V= 1000/24= 41,6 Ampere

poi calcoliamo la caduta di Tensione:

che è mediamente la stessa usando l’altra formula:

La potenza con la caduta di tensione sarà: W=V x I= 0,242 x 41,6= 10 Watt (che è la perdita di potenza) per cui con un cavo di rame lungo 2 metri e con una sezione di 6 mm² avrò una perdita di 10 Watt di potenza. Se dovessimo raddoppiare la sezione la perdita di dimezzerebbe (5 Watt), e così via. Questo parametro è importante per la progettazione dell’impianto.

La soluzione per diminuire la caduta di tensione sono due: o aumentare la sezione dei cavi, oppure diminuire la lunghezza.

In linea generale per calcolare la sezione di un cavo, conoscendo la sua lunghezza totale, la corrente che lo attraversa, e la caduta di tensione , si può applicare la formula seguente:

Esempio: quale dovrebbe essere la sezione di un cavo con anima in rame alla temperatura di 20°C, dalla lunghezza andata e ritorno di 2 metri, dove transita una corrente di 41 Ampere, e la caduta di tensione è di 0,3 Volt.

In questo esempio il cavo che useremo avrà una sezione di 4,8 mm², e useremo un da 6 mm².

 

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CALCOLO SEZIONE CAVI DAL PANNELLO FOTOVOLTAICO AL REGOLATORE DI CARICA

Per calcolare la sezione dei cavi che partono dai o dal pannello fotovoltaico e si collegano al Regolatore di carica usiamo il programma di calcolo inserendo i seguenti dati (che si trovano nelle specifiche del pannello fotovoltaico): numero dei pannelli solaritensione al punto massimo (Vmp)corrente al punto massimo (Imp)lunghezza del cavo partendo dai pannelli al regolatore andata e ritorno(m) ;caduta di tensione (cV)tensione del sistema(V).

Nel nostro progetto: i pannelli sono 4; la corrente 5,95 A; la tensione 42 V; lunghezza 10 m ; caduta di tensione 0,48 V( 2% di 24 V), tensione del sistema 24 VoltIl risultato è: 8,9 mm². Useremo cavi da 10 mm² tipo FG21.

Come da sezioni commerciali dei cavi in figura:

Arriviamo allo stesso risultato con la formula:

Dove ρ= resistività:0,0175I = corrente massima (Isc) circolante, nel nostro caso 5,95 x 2=11,9 A essendo i pannelli in parallelo; L= lunghezza cavo (10×2=20 m)V=caduta di tensione(stimata a 0,48 V= 2% di 24 V).

Chiaramente se la lunghezza varia, come conseguenza, varia la sezione. Esempio se la lunghezza fosse di 10 metri (andata e ritorno), la sezione sarebbe:

CADUTA DI TENSIONE IN FUNZIONE DELLA LUNGHEZZA DEL CAVO

Come detto prima la caduta di tensione deve stare nel 2% vediamo se la condizione è stata rispettata e usiamo questa formula:

 

ΔV= caduta di tensione in %; Pmax= potenza massima del fotovoltaico;  (ρ)= resistività a 20°C; Lc= lunghezza del cavo (andata e ritorno); S= sezione del cavo; Vmax = tensione alla massima potenza.

                                               ΔV%=1,98 inferiore a 2, per cui va bene.

CARATTERISTICHE DEL CAVO FG21

CALCOLO SEZIONE CAVI DALLA BATTERIA ALL’ INVERTER

Se devo calcolare la sezione dei cavi (6 metri di lunghezza tra andata e ritorno) che partono dalla batteria (24 volt) all’Inverter (1000 Watt), e la caduta di tensione è il 2%, avrò con il  programma di calcolo:  la sezione del cavo sarà di 9,27 mm² che porterò a 16mm² tipo FG21.

Il risultato è lo stesso se usiamo la formula:

nota: I=W/V=1000/24=42 A

CALCOLO SEZIONE CAVI DAL REGOLATORE DI CARICA ALLA BATTERIA

La sezione dei cavi che partono dal regolatore alla batteria è uguale a quella che dal fotovoltaico va al regolatore in quanto la corrente non può essere più alta (max 11,9 A), per cui va bene 10 mm² se la distanza è la stessa, se fosse meno, esempio 4 metri andata e ritorno, la sezione sarebbe di 1,7 mm².

Il risultato della formula è 1,7 mm² che porterò a 4  mm².

SCHEMA COMPLETO DEL PROGETTO FOTOVOLTAICO

RAPPORTO TRA IL RENDIMENTO DEL PANNELLO FOTOVOLTAICO E LA SUPERFICIE DISPONIBILE

Il dimensionamento dell’area disponibile per installare i pannelli fotovoltaici in funzione della potenza che vi necessita può essere la vera discriminate. Vediamo quanti metri quadri servirebbero per avere una potenza di 1 kWp usando la formula.

Con pannelli Monocristallino occorrono circa 6,25 m²con pannelli Policristallino 6,25 m²25 m² con pannelli in Silicio amorfo con un rendimento al 4%11 m² con pannelli in Silicio amorfo con microgranuli rendimento 9%, 8,3 m² con pannelli in Silicio amorfo con leghe CIGS rendimento 12%. 

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METODO DA USARE QUANDO SI COLLEGA IL REGOLATORE                  ALL’IMPIANTO FOTOVOLTAICO

1° COLLEGARE LA BATTERIA

2° COLLEGARE PANNELLO SOLARE

3° COLLEGARE IL CARICO

Quando si scollega l’impianto fare la procedura inversa 

COMMUTATORE 24/48 V, DA SOLARE A RETE ELETTRICA

Questo tipo di impianto casalingo è stato concepito per non trasferire l’energia in eccesso alla rete elettrica, ma per chiudere il cerchio del mio progetto devo prevedere anche la possibilità, nel caso che il regolatore di carica  scolleghi le batterie in quanto scariche: a esempio nei mesi invernali quando i giorni senza sole superino quelli che abbiamo stabilito, di evitare di trovarci senza energia. Una soluzione può essere quella di installare un Commutatore che permette di deviare automaticamente il prelievo di corrente: passando dalle batterie alla rete elettrica esterna, e quando si saranno ricaricate, o il gruppo fotovoltaico avrà ripristinato le sue capacità di fornire energia, scollegherà la corrente elettrica prelevata esternamente.
Si specifica che l’energia non viene mai immessa nella rete elettrica, ma viene solo prelevata quando serve.

COME FUNZIONA IL COMMUTATORE

Il regolatore di carica , oltre ad assolvere le funzioni di controllo della carica/scarica delle batterie, viene utilizzato per comandare automaticamente la commutazione tra l’inverter e la rete elettrica esterna, grazie al fatto che ai morsetti d’uscita del regolatore (contrassegnati dal simbolo della lampadina) è presente una tensione in grado di attivare la bobina del relè del commutatore soltanto se le batterie dell’impianto risultano avere un valore di tensione di carica sufficiente, se invece scende sotto un predeterminato valore, il regolatore di carica interrompe la tensione ai morsetti d’uscita disattivando la bobina del commutatore, generando la deviazione del prelievo di corrente da batterie a rete elettrica esterna.

QUANDO IL REGOLATORE DI CARICA RICEVE ENERGIA DALLE BATTERIE

QUANDO IL REGOLATORE DI CARICA NON RICEVE ENERGIA DALLE BATTERIE

SCHEMA COMPLETO

RIASSUNTO CON CALCOLO AUTOMATICO

Per il calcolo della Potenza Totale (Wp) di un Impianto Fotovoltaico fai da te usate il CALCOLATORE AUTOMATICO.

Per il dimensionamento del Regolatore di Carica seguire le istruzione della pagina

Per il dimensionamento dell’Inverter vedere la pagina apposita.

 Quello che vi ho descritto è soltanto un esempio di come iniziare a produrre autonomamente una piccola autoproduzione energetica a energia solare. Questi tipi di impianti fotovoltaici autonomi, anche se limitati nella disponibilità energetica, sono una esperienza personale che contribuirà comunque a migliorare l’ambiente producendo meno CO2.

Queste precisazioni sui piccoli impianti fotovoltaici a batteria non devono essere percepite come una perdita di tempo e denaro, o uno sfizio, ma uno sprone a un continuo e costante miglioramento delle “performance” energetiche e di risparmio. Nel tempo potrete, come vedrete nei successivi esempi, aumentare il numero di pannelli solari e batterie, aumentare la potenza dell’inverter e del regolatore di carica diminuendo sempre di più la dipendenza dal gestore attuale, e anche fornirgli l’energia superflua: riducendo sempre di più l’impatto ambientale dovuto all’utilizzo di energia prodotta da fonti inquinanti da parte dei gestori.

 INVERTER IBRIDO PER IMPIANTI FOTOVOLTAICI A ISOLA

L’inverter ibrido è un inverter fotovoltaico “ampliato” che converte la corrente continua in alternata, e gestisce e coordina i flussi di energia elettrica provenienti dal fotovoltaico, dalla batteria, dalla Rete elettrica o dall’UPS .

Esistono diverse tipologie di inverter ibridi per impianti fotovoltaici ad isola. Vediamone alcuni:

INVERTER IBRIDI TUTTI IN UNO 

Sono inverter a onda pura completi di Inverterregolatore di carica (PVM o MPPT), il caricabatteria di rete, e la funzione UPS.

Con questo Inverter è possibile su un’unica macchina collegare i pannelli fotovoltaici, le batterie, il carico, e la rete elettrica o l’UPS.

Esempio: L’inverter ibrido può  alimentare i carichi prelevando l’energia direttamente dall’impianto fotovoltaico e nel caso in cui l’energia elettrica proveniente dall’impianto fotovoltaico non è sufficiente, l’inverter la preleverà  dalle batterie, oppure commuterà sulla rete elettrica o a un generatore quando l’energia del fotovoltaico o quella proveniente delle batterie non sono in grado di alimentare il carico.

FUNZIONAMENTO OFF-GRID

In zone dove non è presente la rete elettrica nazionale, l’inverter ibrido è una delle soluzioni migliori quando si vuole costruire un impianto fotovoltaico a isola, tale apparato contiene al suo interno l’inverter e il regolatore di carica. In questa modalità è necessario il collegamento delle batterie all’inverter in modo da fornire l’energia quando non viene generata dal fotovoltaico.

INVERTER IBRIDO SENZA BATTERIE

La particolarità di questo inverter ibrido solare è di poter lavorare anche senza BATTERIA, ma è indispensabile che siano collegati all’inverter sia i pannelli solari fotovoltaici che la rete elettrica nazionale.

FUNZIONAMENTO COME BACK UP DELLA LINEA ELETTRICA

In caso in cui si voglia evitare un disservizio per una interruzione della linea elettrica si può programmare l’inverter come UPS. La commutazione dalla rete alle batterie è di qualche millisecondo evitando così lo spegnimento dei carichi.

 

 DIMENSIONAMENTO DEL NOSTRO PROGETTO CON L’INVERTER IBRIDO

Lo stesso progetto visto in precedenza sarà realizzato con un inverter ibrido. I valori saranno gli stessi:

La potenza dei pannelli fotovoltaici li calcoliamo con la seguente formula:

PFVPotenza effettiva del fotovoltaico in WpWhwattora utilizzati hse/g = ore sole equivalenti0,64 =efficienza effettiva (64%) data dalle perdite di sistema.

Se l’impianto fotovoltaico fosse utilizzato solo in primavera/estate/autunno è sufficiente una potenza di 700 Wse deve essere usato per tutto l’anno è necessario una potenza di 1000 W (1 kW) ed è quello che terremo come parametro di riferimento. 

DIMENSIONAMENTO DELL’INVERTER IBRIDO

In linea generale la potenza nominale dell’inverter ibrido deve essere coerente con il numero dei pannelli e stringhe che si vogliono installare. Per fare un esempio se avessimo 6 pannelli da 100 Watt ognuno la potenza nominale dell’impianto fotovoltaico sarebbe 600 Watt, per cui dovremmo scegliere un inverter che supporti una potenza nominale DC proveniente dal fotovoltaico di almeno 800 Watt.

Criteri generali per la scelta dei moduli fotovoltaici da collegare all’Inverter:

  • La tensione a circuito aperto Voc dei moduli fotovoltaici non deve superare la  tensione a circuito aperto (Voc) tollerata dall’inverter.
  • La tensione di massima potenza (Vmp) dei moduli fotovoltaici dovrebbe avvicinarsi il più possibile alla  tensione di lavoro in corrente continua (Vcc) dell’inverter, oppure nell’intervallo di lavoro ideale per ottenere migliori prestazioni.
  • Se il singolo modulo fotovoltaico non può soddisfare questo requisito, è necessario avere più moduli in serie.

L’efficienza dei pannelli fotovoltaici viene esaltata se la tensione dell’impianto fotovoltaico si avvicina alla Vmp ottimale del regolatore di carica all’interno dell’inverter ibrido.

E per dimensionare il campo fotovoltaico si potrebbe usare questo metodo:

Numero massimo di pannelli per stringa:

Dove:  Vmp pannello FvTensione di massima potenza (valore di targa del pannello fotovoltaico ); Vmp ottimale inverter = Tensione di lavoro dell’inverter.

Per sapere il numero massimo di stringhe in parallelo:

Dove: Impcorrente alla massima potenza del pannello FV.

Esempio: se avessimo un Inverter da 1,6 kWCorrente max ingresso=50 ATensione nominale= 24 VoltTensione lavoro= da 30 a 32 VccVoc= 60 Vcc.

Per cui la Voc del campo fotovoltaico non dovrebbe superare i 60 Vcc, mentre la Vpm del campo fotovoltaico deve stare tra i 30 Vcc e i 32 Vcc, avendo il pannello le caratteristiche come sotto:

Pannello fotovoltaico da: 260 WpImp=8,42Vmp=30,9Isc= 8,89Voc=37,7.

Il numero massimo di pannelli per stringa sarà: 

Il numero massimo di stringhe in parallelo sarà:

Per cui il dimensionamento dovrebbe essere:

  • 1 pannello per stringa,
  • 6 stringhe in parallelo,
  • 6 Pannelli in totale.

I Pannelli saranno collegati all’inverter ibrido.

Ora dovremo calcolare la capacità delle batterie e utilizziamo la formula seguente:

Dove: QBcapacità batteria in AhEt= consumo in WhNg= numero dei giorni di utilizzo; Tensione fotovoltaico0,5profondità di scarica0,92efficienza.

Quindi inserirò come Et= 1700 Whcome tensione del fotovoltaico: 24Volt, e giorni 3,  0,5: essendo le batterie batterie al piombo acido o piombo gel  saranno scaricate al 50%, 0,92= efficienza 92% .

462 Ah che porteremo a 400 Ah mettendo in parallelo  batterie al piombo gel  da 200 Ah-24 Volt.

Collegamento delle batterie all’inverter:

Inverter ibrido con collegato il carico:

Inverter ibrido con backup sul gruppo elettrogeno o con la rete elettrica:

PROTEZIONI 

(1) Il sezionatore serve per “sezionare” una parte dell’impianto elettrico che vogliamo isolare senza il rischio di una rimessa in tensione accidentale, e consentire la manutenzione senza rischi per l’installatore, sia come ulteriore protezione degli apparati da sovratensioni o corto circuiti da 60A.

(2) Fusibile tra Inverter e batteria, essendo la corrente nominale 66 A ne metteremo uno dello stesso amperaggio.

(3) e (4)  Interruttori  magnetotermici. (3) consigliato 20 A (Il massimo assorbimento degli apparati elettrici a 230 Volt nel nostro esempio è di 400Watt). (4) nel caso l’inverter fosse collegato alla rete o al generatore.

SEZIONE CAVI

La dimensione dei cavi che collegano l’inverter alla batteria è consigliato almeno una sezione di 14 mm²; per i cavi che dal fotovoltaico all’inverter dovrebbero avere almeno 9 mm² di sezione in quanto transita una corrente di 50 A; i cavi all’ingresso della rete devono avere almeno una sezione di 2 mm².

GESTIONE CON DIVERSI ORDINI DI PRIORITA’ DELL’IMPIANTO FOTOVOLTAICO

L’energia prodotta dai pannelli solari sarà gestita con diversi ordini di priorità:

  • Si favorisce quella che proviene dai pannelli, e quando non c’è richiesta di elettricità il sistema carica le batterie.

  • Viceversa, quando gli apparecchi casalinghi richiedono elettricità verrà data la priorità alla produzione fotovoltaica.

  • E quando i pannelli non producono verranno utilizzate le batterie.

  • Quando gli accumulatori sono scarichi il sistema preleva, se è collegato, dalla rete elettrica esterna.

 

Vedere anche fotovoltaico collegato alla rete elettrica