PROGETTI TEORICI PER PICCOLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI

Quello che vi voglio illustrare sono alcuni progetti teorici che hanno lo scopo di mettere l’accento su un argomento a me caro: cercare di inquinare meno l’ambiente anche con piccoli gesti. Focalizziamoci su un argomento che interessa la maggior parte di noi: Internet.

Nel 2018 (dati di Wearesocial) le persone connesse a Internet nel mondo sono state 4 Miliardi, e 5 Miliardi di utenti mobili. In Italia gli utenti connessi nel 2018 sono stati 43 milioni, e quelli mobili 49 milioni e, sempre in Italia, il tempo medio giornaliero di connessione a Internet da qualsiasi dispositivo è di 6 ore.

Ammettiamo, in modo empirico, che nel mondo 4 miliardi di persone siano collegate a Internet con un computer portatile per 6 ore, e che 5 miliardi di persone possiedono uno Smartphone e lo ricaricano giornalmente (media del tempo di ricarica un’ora), i consumi energetici, se ipotizziamo che i 5 miliardi di persone sono collegate con il loro computer portatile alla rete, e ogni computer consumi una media di 30 Watt, avremo un consumo totale per ognuno di 180 watt/ora (30 Watt x 6 ore) che moltiplicato per 5 miliardi avremo circa 900 miliardi di Watt/ora (9x10⁵ Megawattora: Mwh). Pensate a quanta CO2 non verrebbe immessa nell’atmosfera se utilizzassimo energie non dipendenti dal fossile.

Ma in pratica cosa potremmo fare nel nostro piccolo? Potremmo, ad esempio, utilizzare un’energia disponibile gratuitamente che non inquina: i raggi solari. E quando avremo a disposizione la corrente elettrica continua fornita dal pannello solare potremo ideare un’infinità di progetti. Vediamone alcuni.

PRIMO PROGETTO TEORICO

Ricaricare e alimentare Smartphone, Pad, MP3, Ebook, Macchine Fotografiche e tutto quello che si può alimentare con prese USB.

Ammettiamo di voler ricaricare 2 Smartphone contemporaneamente. Ogni telefono assorbe circa 7 Watt x 2 avremo 14 Watt x 1 ora avremo un consumo di 14 Watt/ora. Utilizzando il Calcolatore Automatico per la Potenza del pannello Fotovoltaico darà come risultato 4,3 Wp che aumenteremo a 10 Wp.

                                                         PROCEDIMENTO

Per prima cosa acquisteremo un Pannello Fotovoltaico da 10 Watt/ 12 Volt.

Caratteristiche:

-potenza di picco: 10W
-tensione massima di alimentazione: 17.5 V
-corrente di potere massima: 0.57 A
-tensione aperta del circuito: 21,6 V
-corrente di cortocircuito: 0.61 A
-gamma di indennità di alimentazione: +/-3%
-Dimensioni: 34 x 24 x 1,7 cm
-Peso: 1,2 kg; 5 m di cavo da 1.5 mm.

Costo: circa 22 Euro.  

Secondo acquisto: un Regolatore di Carica  con integrato 2 USB. Per scegliere il prodotto giusto ci dobbiamo basare sulla Tensione e la Corrente di cortocircuito del Fotovoltaico. Nel nostro caso la Isc= 0,61 A. Abbondo, e scelgo un regolatore di carica PWM da 20 A, 12/24 Volt, che eventualmente potrò usare anche per pannelli fotovoltaici con potenza superiore.circa: 35 Euro.

 

 

 

Costo

A questo punto se mi trovo all’aperto o se sono in casa, metto il pannello a sole pieno e posso contare su una corrente continua che posso utilizzare, a esempio,  per ricaricare 2 Smartphone,

oppure uno Smartphone e un mini ventilatore USB in metallo da 4 pollici, con un consumo energetico: 2 +/- 0,25 Watt, funzionante a 5 V c.c.

Costo circa 12 Euro.

Oppure uno Smartphone e un Ebook, e tutto quello che si può collegare alle prese USB.

Ma il Regolatore  usato solo per alimentare due prese USB è poco sfruttato. Oltre alle suddette uscite il regolatore ha un’uscita a 12 Volt e il collegamento alla batteria: vediamo come sfruttarle.

All’uscita 12 Volt possiamo collegare ad esempio una lampada a 12 Volt/6 Watt.

Chiaramente tutto questo funziona se c’è il sole, ma se dovesse mancare non avremo più a disposizione l’energia, per cui varrebbe la pena mettere una batteria che ha un duplice scopo: immagazzinare energia che andrebbe sprecata quando è superiore al bisogno, e fornirla nel momento in cui manca il sole.

Ammettiamo di voler disporre di una potenza totale di 30 Watt/ora usando il Calcolatore per la capacità della batteria avremo che per generare i Watt/ora richiesti dovremo installare una batteria di 12 Volt/30 A/h e, in mancanza di sole, la batteria  erogherà energia per alcuni giorni.

Costo circa 60 Euro. 

 

Costo totale circa 140 euro comprensivi di cavo, connettori e protezioni.

SECONDO PROGETTO TEORICO

Alimentare 1 P.C. portatile, 1 Router, 1 Lampada a 12/24 Volt, Ricaricare Smartphone, Pad, MP3, Ebook, Macchine Fotografiche e tutto quello che si può alimentare con prese USB.

Consumi teorici:

  • Computer portatile  : 30 Watt x 6 ore                 =  180  Watt/ora
  • 2 Smartphone              : 14 Watt (7×2) x 1 ora     =     14  Watt/ora
  • Router                               : 24 Watt x 6 ore                 =  144 Watt/ora 
  • 1 Lampadina 12 Volt :    6 Watt x 6 ore                 =     36 Watt/ora           

TOTALE                            : 74 Watt                                        374  Watt/ora 

Per semplicità ipotizziamo 80 Watt di assorbimento, e 380 Watt/ora.

Per prima cosa acquisteremo un Pannello Fotovoltaico.

Con il calcolatore automatico della Potenza del Pannello Fotovoltaico troviamo la potenza necessaria che è di circa 120 Wp, e utilizzerò un Pannello solare fotovoltaico da 150 Watt, 12 V, in silicio policristallino.

Caratteristiche tecniche:

 Tolleranza di potenza: -/+3%

Corrente a Pmax (Imp): 8.6A

Corrente di corto circuito (Isc): 9.2 A

Dimensioni: 148 x 67 x 3.5 cm

Potenza di picco (Pmax): 150 W

Rating massimo di fusione: 15 A

Tensione a Pmax (Vmp): 17.46 V

Tensione di circuito aperto (Voc): 21.8 V

Peso: 11 kg

Costo circa 90 Euro

 

Il secondo acquisto è un Regolatore di Carica  con integrato 2 USB, per scegliere il prodotto giusto ci dobbiamo basare sulla Tensione e la Corrente di cortocircuito del Fotovoltaico. Nel nostro caso la Isc= 9,2 A. Abbondo, e scelgo un regolatore di carica PWM da 20 A, 12/24 Volt, che eventualmente potrò usare anche per pannelli fotovoltaici con potenza superiore.

Costo circa: 35 Euro.

A questo punto avrò disponibile la corrente necessaria ad alimentare le due prese USB.

Ora sistemiamo la lampadina 12 Volt/ 6 Watt che collegheremo all’uscita 12 Volt.

 

Ora ci serve alimentare il Computer e il Router per fare questo ci serve un Inverter, ma prima di entrare nel dettaglio una precisazione: chiaramente tutto questo funziona se c’è il sole, ma se dovesse mancare non avremo più a disposizione l’energia, per cui varrebbe la pena mettere una batteria che ha un duplice scopo: immagazzinare energia che andrebbe sprecata quando è superiore al bisogno, e fornirla nel momento in cui manca il sole.

 Per calcolare la capacità della batteria useremo il calcolatore  inserendo i Watt/ora totali (380) e la tensione del pannello (12 Volt): il risultato è 237 Ah che arrotonderemo a 250 Ah/12 Volt. questo consentirà, in mancanza di sole, di alimentare gli apparati per più giorni (circa 6).

Costo circa 255 Euro.

Ora passiamo all’Inventer  che consente di convertire la corrente continua in alternata e il suo dimensionamento deve essere calcolato sulla base delle Potenze massime richieste. Nel nostro caso la potenza massima totale contemporanea ( quando tutti gli apparati sono collegati) è di 80 Watt  e opteremo per un Inverter di 12 V per 220 V 1500 Watt.

COSTO 50 Euro.

Caratteristiche tecniche:

  • Potenza affidabile una varietà di prodotti AC domestici, come stereo portatili, computer portatili, videocamere e telefoni cellulari, etc.
  • Proteggere i circuiti elettrici
  • Sistema ventola di raffreddamento intelligente, microprocessore CPU per eseguire protezione multipla
  • Si chiuderà automaticamente in caso di corto circuito, potenza batteria bassa, sovraccarico tensione d’ingresso CC, sovraccarico tensione di uscita DC, temperatura eccessiva
  • display LED mostra la tensione DC e AC.

N.B. I fusibili (1) hanno la stessa portata in Ampere del regolatore di carica. Il fusibile (2) ha la portata in Ampere che dipende dalla potenza dell’Inverter.

Costo totale circa 450 euro comprensivi di cavo, connettori e protezioni.

OPZIONE CON ROUTER 4G

Se utilizzassimo un Router 4G  tipo TP-Link M7350  oltre ad avere la possibilità di poterci collegare a Internet anche all’aperto in quanto è fornito di una batteria interna con un’autonomia di 10 ore e ricaricabile con presa USB, ci sarebbe una riduzione sensibile della potenza in Watt e Watt/ora e come conseguenza la riduzione dei costi.

Consumi teorici:

  • Computer portatile  : 30 Watt x 6 ore                 =  180  Watt/ora
  • 2 Smartphone              : 14 Watt (7×2) x 1 ora     =     14  Watt/ora
  • 1 Lampadina 12 Volt :    6 Watt x 6 ore                 =     36 Watt/ora           

TOTALE                            : 50 Watt                                        230  Watt/ora 

Per prima cosa acquisteremo un Pannello Fotovoltaico.

Con il calcolatore automatico della Potenza del Pannello Fotovoltaico troviamo la potenza necessaria che è di circa 72 Wp, e utilizzerò un Pannello solare fotovoltaico da 80 Watt12 V, in silicio policristallino.

PANNELLO FOTOVOLTAICO 80 Watt, 12 Volt

Caratteristiche tecniche:

  • Tolleranza di potenza: -/+3%
  • Corrente a Pmax (Imp): 4.32A
  • Corrente di corto circuito (Isc): 4.58A
  • Dimensioni: 78 x 67 x 3 cm
  • Potenza di picco (pmax): 80W
  • Rating massimo di fusione: 10A
  • Tensione a Pmax (Vmp): 18.5V
  • Tensione di circuito aperto (Voc): 22.6V
  • Peso: 5.9 kg

Costo circa 40 Euro

Il secondo acquisto è un Regolatore di Carica  con integrato 2 USB, per scegliere il prodotto giusto ci dobbiamo basare sulla Tensione e la Corrente di cortocircuito del Fotovoltaico. Nel nostro caso la Isc= 4,32 A. Abbondo, e scelgo un regolatore di carica PWM da 10 A, 12/24 Volt, che eventualmente potrò usare anche per pannelli fotovoltaici con potenza superiore.

Costo circa: 10 Euro.

PANNELLO FOTOVOLTAICO 80 Watt, 12 Volt

Ora ci serve alimentare il Computer per fare questo ci serve un Inverter, che consente di convertire la corrente continua in alternata e il suo dimensionamento deve essere calcolato sulla base delle Potenze massime richieste. Nel nostro caso la potenza massima totale contemporanea ( quando tutti gli apparati sono collegati) è di 50 Watt  e opteremo per un Inverter di 12 V per 220 V 300 Watt.

COSTO circa 30 Euro.

Caratteristiche tecniche:

  • Potenza affidabile una varietà di prodotti AC domestici, come stereo portatili, computer portatili, videocamere e telefoni cellulari, etc.
  • Proteggere i circuiti elettrici
  • Sistema ventola di raffreddamento intelligente, microprocessore CPU per eseguire protezione multipla
  • Si chiuderà automaticamente in caso di corto circuito, potenza batteria bassa, sovraccarico tensione d’ingresso CC, sovraccarico tensione di uscita DC, temperatura eccessiva

BATTERIA

Chiaramente tutto questo funziona se c’è il sole, ma se dovesse mancare non avremo più a disposizione l’energia, per cui varrebbe la pena mettere una batteria che ha un duplice scopo: immagazzinare energia che andrebbe sprecata quando è superiore al bisogno, e fornirla nel momento in cui manca il sole.

 Per calcolare la capacità della batteria useremo il calcolatore  inserendo i Watt/ora totali (230) e la tensione del pannello (12 Volt): il risultato è 144 Ah che arrotonderemo a 150 Ah/12 Volt. questo consentirà, in mancanza di sole, di alimentare gli apparati per più giorni (circa 6).

Costo circa 180 Euro.

N.B. I fusibili (1) hanno la stessa portata in Ampere del regolatore di carica. Il fusibile (2) ha la portata in Ampere che dipende dalla potenza dell’Inverter.

Costo totale circa 280 euro comprensivi di cavo, connettori e protezioni.