dimensionamento di un impianto fotovoltaico fotovoltaiciii.pdf · fotovoltaico” 35...

“CORSO SULLA TECNOLOGIA DEL SOLARE

FOTOVOLTAICO”

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NelNel dimensionamentodimensionamento didi massimamassima didi unun impiantoimpianto fotovoltaicofotovoltaico sisidevedeve teneretenere contoconto didi duedue aspettiaspetti::

-- lala superficiesuperficie utileutile disponibile,disponibile, dalladalla qualequale dipendedipende lala potenzapotenzamassimamassima installabileinstallabile;;

-- ilil fabbisognofabbisogno elettricoelettrico dell’utente,dell’utente, almenoalmeno cheche l’obiettivol’obiettivo nonnon siasia didicederecedere tuttatutta oo buonabuona parteparte dell’energiadell’energia prodottaprodotta inin reterete..

Potenza massima installabilePotenza massima installabile

P (kWp) = AREA UTILE (m2) / (8*2.5) (m2/kWp)Superfici piane:

Superfici inclinate: P (kWp) = AREA UTILE (m2) / 8 (m2/kWp)

Dimensionamento di un Dimensionamento di un impianto fotovoltaicoimpianto fotovoltaico

ing. Adriano Carrara

Dottore di ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale dell'Università degli Studi di Bergamo


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ProducibilitàProducibilità

L’irraggiamento, quindi l’energia solare disponibile al suolo, è diverso a L’irraggiamento, quindi l’energia solare disponibile al suolo, è diverso a

seconda della latitudine.seconda della latitudine.

Tale valore non solo varia molto tra l’equatore e i poli ma varia in modo Tale valore non solo varia molto tra l’equatore e i poli ma varia in modo

significativo anche tra il Nord e il Sud Italia.significativo anche tra il Nord e il Sud Italia.

Produbibilità

Nord 1.000 – 1.200 kWh/kWp

Centro 1.100 – 1.300 kWh/kWp

Sud 1.300 – 1.500 kWh/kWp

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/radmonth.php?lang=it&map=europe




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L’angolo di tiltL’angolo di tilt è l’inclinazione del pannello rispetto all’asse orizzontale. è l’inclinazione del pannello rispetto all’asse orizzontale.

Più l’angolo di incidenza della radiazione solare tende ad essere normale al Più l’angolo di incidenza della radiazione solare tende ad essere normale al

pannello minore sarà la componente riflessa e quindi maggiore la produzione pannello minore sarà la componente riflessa e quindi maggiore la produzione

del pannello.del pannello.

30°

Area geografica Angolo di tilt

Italia 30 – 35°

- Bolzano 35°

- Siracusa 30°

Polo Nord 90°

Equatore 0°





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Si definisce Si definisce angolo di azimutangolo di azimut lo scostamento rispetto al sudlo scostamento rispetto al sud

ORIENTAMENTO INCLINAZIONE (orizzontale = 0° - verticale = 90°)

Sud = 0° e Est/Ovest = 90° 0° 15° 30° 45° 60° 75° 90°

0° 0,89 0,97 1 0,99 0,93 0,83 0,69

15° 0,89 0,96 1 0,98 0,93 0,83 0,69

30° 0,89 0,96 0,99 0,97 0,92 0,82 0,70

45° 0,89 0,94 0,97 0,95 0,90 0,81 0,70

60° 0,89 0,93 0,94 0,92 0,87 0,79 0,69

75° 0,89 0,91 0,91 0,88 0,83 0,76 0,66

90° 0,89 0,88 0,87 0,83 0,78 0,71 0,62






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OmbreggiamentoOmbreggiamento e e diodi di bydiodi di by--passpass..


SeSe unun pannellopannello èè parzialmenteparzialmente ombreggiatoombreggiato puòpuò essereessere soggettosoggetto oo haha unun calocalo

didi produzioneproduzione oo all’annullamentoall’annullamento completocompleto delladella produzione,produzione, concon conseguenteconseguente

riduzioneriduzione oo completacompleta perditaperdita didi produzioneproduzione dell’interadell’intera stringastringa all’internoall’interno delladella

qualequale ilil pannellopannello èè inseritoinserito..

30°

30°

h

d = 3h





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INSTALLAZIONE IN VERTICALE

4 file e 3 diodi

OMBRA

INSTALLAZIONE IN ORIZZONTALE

4 file e 3 diodi

OMBRA

OmbreggiamentoOmbreggiamento e e diodi di bydiodi di by--passpass..





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Producibilità (kWh/Producibilità (kWh/kWpkWp))




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ProducibilitàProducibilità lordalorda (kWh/kWp)(kWh/kWp) == IrraggiamentoIrraggiamento (kWh/m^(kWh/m^22)) **rendimentorendimento pannellopannello ** superficiesuperficie alal kWpkWp (m^(m^22/kWp)/kWp)

ProducibilitàProducibilità nettanetta (kWh/kWp)(kWh/kWp) == producibilitàproducibilità lordalorda (kWh/kWp)(kWh/kWp) **((11 –– perditeperdite concentrateconcentrate –– perditeperdite distribuitedistribuite –– perditeperdite perperriflessioneriflessione –– perditeperdite perper temperatura)temperatura)





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IrraggiamentoIrraggiamento BresciaBrescia:: 11..400400 kWh/m^kWh/m^22

RendimentoRendimento pannellopannello policristallinopolicristallino:: 00,,1414

SuperficieSuperficie alal kWpkWp:: ~~ 88 m^m^22/kWp/kWp

2 2Pr _ ( ) 1.400( ) 0,14 8( ) 1.568( )oducibilà lorda kWh kWp kWh m m kWp kWh kWp= × × =

PerditePerdite:: temperaturatemperatura ((99,,55%%)) ++ riflessioneriflessione ((22,,55%%)) ++ concentrate,concentrate,distribuitedistribuite ee inverterinverter ((1414%%)) ++ trasformatoretrasformatore ((22%%)) == 2828%%




Producibilità netta (kWh/kWp) = 1.586 (kWh/kWp) * (1 - 0,28) = 1.142 (kWh/kWp)


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IrraggiamentoIrraggiamento AugustaAugusta (Sicilia)(Sicilia):: 22..000000 kWh/m^kWh/m^22

RendimentoRendimento pannellopannello policristallinopolicristallino:: 00,,1414

SuperficieSuperficie alal kWpkWp:: ~~ 88 m^m^22/kWp/kWp

2 2Pr _ ( ) 2.000( ) 0,14 8( ) 2.240( )oducibilà lorda kWh kWp kWh m m kWp kWh kWp= × × =

Pr _ ( ) 2.240( ) (1 0,295) 1.579( )oducibilà netta kWh kWp kWh kWp kWh kWp= × − =

PerditePerdite:: temperaturatemperatura ((99%%)) ++ riflessioneriflessione ((33,,55%%)) ++ concentrate,concentrate,distribuitedistribuite ee inverterinverter ((1414%%)) ++ trasformatoretrasformatore ((33%%)) == 2828,,55%%





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InIn casocaso didi azimutazimut ee tilttilt nonnon ottimaliottimali moltiplicomoltiplico lala producibilitàproducibilità attesaattesa perper iicoefficienticoefficienti didi riduzioneriduzione previstiprevisti dalladalla tabellatabella

ORIENTAMENTO INCLINAZIONE (orizzontale = 0° - verticale = 90°)

Sud = 0° e Est/Ovest = 90° 0° 15° 30° 45° 60° 75° 90°

0° 0,89 0,97 1 0,99 0,93 0,83 0,69

15° 0,89 0,96 1 0,98 0,93 0,83 0,69

30° 0,89 0,96 0,99 0,97 0,92 0,82 0,70

45° 0,89 0,94 0,97 0,95 0,90 0,81 0,70

60° 0,89 0,93 0,94 0,92 0,87 0,79 0,69

75° 0,89 0,91 0,91 0,88 0,83 0,76 0,66

90° 0,89 0,88 0,87 0,83 0,78 0,71 0,62





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SitoSito perper calcolocalcolo producibilitàproducibilità attesaattesa::



http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps3/pvest.php


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SitoSito perper calcolocalcolo producibilitàproducibilità attesaattesa::




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Le nuove tecnologie Le nuove tecnologie –– prodotti prodotti concorrenti del policristallinoconcorrenti del policristallino

PrincipaliPrincipali tecnologietecnologie alternativealternative alal siliciosilicio –– ilil filmfilm sottilesottile

�� filmfilm sottilesottile inorganicoinorganico::

•• CISCIS;;

�� filmfilm sottilesottile organicoorganico;;

•• CIGSCIGS;; •• CdTeCdTe;;

�� filmfilm sottilesottile organicoorganico // inorganicoinorganico;;

•• aa--SiSi (silicio(silicio amorfo)amorfo);;




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PrincipaliPrincipali produttoriproduttori didi filmfilm sottilesottile

•• FirstFirst SolarSolar;; •• FujiFuji EletricEletric;; •• NanosolarNanosolar;;

•• SanyoSanyo;; •• UniUni SolarSolar;; •• GG2424ii;;




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Film sottileFilm sottileVantaggiVantaggi deldel filmfilm sottilesottile::

�� elevataelevata flessibilitàflessibilità ––

facilmentefacilmente integrabileintegrabile;;

�� sottilisottili ee leggerileggeri;;

�� costicosti minoriminori (uso(uso didi materialimateriali

piùpiù economici)economici);;

�� bassibassi rendimentirendimenti =>=> ampieampie superficisuperfici occupateoccupate (doppie(doppie

oo triple)triple) aa paritàparità didi potenzapotenza installatainstallata..

SvantaggiSvantaggi deldel filmfilm sottilesottile::�� okok concon luceluce diffusadiffusa




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Film sottile Film sottile –– Silicio amorfoSilicio amorfo

CaratteristicheCaratteristiche deldel SilicioSilicio amorfoamorfo ––

tipotipo aa triplatripla giunzionegiunzione::

�� particolarmenteparticolarmente indicatoindicato perper ii tettitetti pianipiani;;

�� buonebuone prestazioniprestazioni nellanella stagionestagione estivaestiva;;

�� sostituiscesostituisce lala coperturacopertura inin guainaguaina

impermeabilizzanteimpermeabilizzante;;

�� superficiesuperficie occupataoccupata == 3030 mm22/kWp/kWp;;

�� buonebuone performanceperformance ancheanche concon orientamentoorientamento

sudsud \\ estest ee sudsud \\ ovestovest;;

�� perditeperdite didi performanceperformance nelnel tempotempo similisimili adad unun impiantoimpianto inin SiSi

cristallinocristallino..ing. Adriano Carrara



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Film sottile Film sottile –– Silicio amorfoSilicio amorfoProduttoriProduttori::

�� FlexcellFlexcell (svizzeri)(svizzeri);;

�� SunFilmSunFilm (tedeschi)(tedeschi);;

�� SharpSharp (giapponesi)(giapponesi);;

�� KanecaKaneca (giapponesi)(giapponesi);;

�� SolarSolar IntegratedIntegrated (statunitensi)(statunitensi);;

Le migliori prestazioni le offrono i moduli della Solar Integrated, realizzati a partire da

celle Uni-Solar a tripla giunzione, commercializzati in Italia sa Sika Italia (www.sika.it),

sono gli unici ad avere una producibilità per kWp (kWh/kWp) superiori anche al

cristallino.




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Film sottile Film sottile –– TeCdTeCd

ModuliModuli aa basebase didi telluriotellurio didi cadmiocadmio ((TeCdTeCd))

�� efficienzaefficienza 1010%% ((3030%% spaziospazio inin piùpiù deldel siliciosilicio cristallino)cristallino)

�� supportosupporto rigidorigido;;

�� commercializzatocommercializzato inin ItaliaItalia dada ConergyConergy –– aa brevebreve ingressoingresso sulsul mercatomercato didi

ArendiArendi ((MarcegagagliaMarcegagaglia Energy)Energy);;

�� produzioneproduzione limitatalimitata (difficile(difficile reperibilità)reperibilità);;

�� produttoreproduttore principaleprincipale mondialemondiale FirstFirst SolarSolar (USA)(USA);;




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�� costocosto alal kWpkWp minoreminore deldel cristallinocristallino ee deldel siliciosilicio amorfoamorfo aa triplatripla giunzionegiunzione;;

�� potenzialepotenziale didi riduzioneriduzione deidei costicosti didi produzioneproduzione nelnel tempotempo >>>> deidei modulimoduli

inin siliciosilicio;;

�� cadmiocadmio èè tossico,tossico, legatolegato alal telluriotellurio èè inerteinerte;;

�� finefine vitavita costocosto smantellamentosmantellamento proprietario,proprietario, costocosto smaltimentosmaltimento didi

ConergyConergy;;

�� sensibilitàsensibilità allaalla luceluce diffusadiffusa >> SiSi cristallinocristallino mama << deldel SiSi amorfoamorfo;;

ModuliModuli aa basebase didi telluriotellurio didi cadmiocadmio ((TeCdTeCd))

Film sottile Film sottile –– TeCdTeCd




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Film sottile Film sottile –– CIGSCIGS

ModuliModuli aa basebase didi telluriotellurio didi ramerame –– indioindio –– galliogallio ee

selenioselenio�� efficienzaefficienza 99 -- 1212%% -- ilil piùpiù altoalto tratra ii filmfilm sottilisottili ((3030%% spaziospazio inin piùpiù

deldel siliciosilicio cristallino)cristallino)

�� supportosupporto flessibileflessibile;;

�� produttoriproduttori principaliprincipali mondialimondiali NanosolarNanosolar ee GlobalGlobal SolarSolar FirstFirst SolarSolar (USA)(USA);;

�� costocosto alal kWpkWp minoreminore deldel cristallinocristallino ee deldel siliciosilicio amorfoamorfo;;

�� aa voltevolte didi difficiledifficile reperibilitàreperibilità sulsul mercatomercato;;




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Film sottile Film sottile –– CISCIS

ModuliModuli aa basebase solfurosolfuro didi ramerame ee indioindio

�� supportosupporto rigidorigido;;

�� produttoriproduttori principaliprincipali mondialimondiali WürthWürth SolarSolar (Germania)(Germania) ee AvancisAvancis (USA)(USA);;

�� costocosto alal kWpkWp pocopoco minoreminore deldel cristallinocristallino;;

�� ScarsaScarsa possibilitàpossibilità didi ulterioreulteriore riduzioneriduzione deldel prezzoprezzo nelnel tempotempo;;




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Vantaggi del fotovoltaicoVantaggi del fotovoltaico

InIn sintesisintesi lala tecnologiatecnologia fotovoltaicafotovoltaica presentapresenta vantaggivantaggi ee

risultarisulta attraenteattraente perper ii seguentiseguenti fattorifattori::�� fontefonte rinnovabilerinnovabile didi energiaenergia (pulita(pulita ee inesauribile)inesauribile);;

�� produzioneproduzione didi energiaenergia elettricaelettrica senzasenza usouso didi combustibilecombustibile;;

�� assenzaassenza didi emissioniemissioni nocivenocive;;

�� assenzaassenza didi produzioneproduzione didi COCO22 (effetto(effetto serra)serra)

�� facilitàfacilità didi integrazioneintegrazione nelnel contestocontesto urbanourbano;;

�� modularitàmodularità deldel sistemasistema;;

�� nessunanessuna parteparte inin movimentomovimento (manutenzioni(manutenzioni limitate)limitate)..




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Svantaggi del fotovoltaicoSvantaggi del fotovoltaico

InIn sintesisintesi lala tecnologiatecnologia fotovoltaicafotovoltaica èè caratterizzatacaratterizzata dada

33 aspettiaspetti principaliprincipali cheche nene limitanolimitano lolo sfruttamentosfruttamento ee lala

diffusionediffusione::

�� altialti costicosti didi investimentoinvestimento rispettorispetto adad altrialtri sistemisistemi cheche

generanogenerano energiaenergia elettricaelettrica;;

�� rendimentirendimenti didi conversioneconversione bassi,bassi, intornointorno alal 1010÷÷1515%%;;

�� stagionalitàstagionalità delladella fontefonte energeticaenergetica (insolazione)(insolazione)..




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Potenza installaPotenza installa




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Potenza installaPotenza installa



http://www.gse.it/it/Conto%20Energia/Risultati%20incentivazione/Pages/default.aspx


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Produzione elettricaProduzione elettrica



http://www.gse.it/it/Statistiche/RapportiStatistici/Pagine/default.aspx

SitoSito GSE,GSE, statistichestatistiche sullesulle fontifonti rinnovabilirinnovabili::

dimensionamento di un impianto fotovoltaico fotovoltaiciii.pdf · fotovoltaico” 35...

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