impianti fotovoltaici autori:kim nagel isa zanetti fonti:corso post diploma e.00 energy management...

Impianti fotovoltaici

Autori: Kim Nagel

Isa Zanetti

Fonti: Corso Post diploma E.00 Energy ManagementCorso E.13 Architettura e E solare – parte 2 fotovoltaicoGli impianti fotovoltaici – Domenico Chianese

Testo SCAT 720.472Progettazione di impianti solari fotovoltaiciScatizzi, Venturelli & Matera – Maggioli Editore (2008)

SUPSIScuola Universitaria Professionaledella Svizzera Italiana

DipartimentoAmbienteCostruzioni eDesign

Istituto diSostenibilitàApplicata all’AmbienteCostruito

Sistemi solari attivi a scala di edificio: fotovoltaico: modulo 2 _ lezione 3

1

UNIVERSITÀDELLASVIZZERAITALIANA

ACCADEMIA DIARCHITETTURA

Indice

Impianti collegati alla rete o in isola

Elementi di un’installazione collegata alla rete

Struttura di fissaggio

Impianto fotovoltaico

Indicazioni per allestire un progetto di massima



Istituto diSostenibilitàApplicata all’AmbienteCostruito 2




Tipi di impianti PV

PV

user Accumulo (se necessario)

Impianti autonomi10% degli impianti installati“stand-alone system”“Off-Grid”

regolatore

PV

user

Rete elettrica

Impianti collegati alla rete90% degli impianti installati“grid-connected system”“On-Grid”

dc/ac(inverter)







Impianto collegato alla rete

Scambio di energia nelle 2 direzioni:

Consumo locale dell’energia prodotta Immissione dell’eccedenza nella rete Acquisto dalla rete se l’energia prodotta è insufficiente







Principio di raccordo alla rete

Consumo d‘energiasolare

Lavatrice

CafféCucina

Cena

Immissionenella rete

Prelevamento dalla rete[kW]

Nuvole







Ubicazione degli impianti

Su edifici esistenti o integrati in nuovi (1..100kWp):tetti e facciate di case, edifici pubblici, commerciali, amministrativi, fabbriche, ecc.

Sul terreno (“open ground”) (100kW..1MW)

Su superfici non sfruttabili altrimenti (50kW..100kW): tracciati autostradali, ferroviari, barriere foniche, ecc.







Ubicazione degli impianti

Elementi di un’installazione collegata alla rete1. Struttura portante / fissaggio

2. Moduli PV

3. Cablaggio

4. Ondulatore

5. Contatore d‘energia

6. Protezioni (parafulmini, sovratensioni, ecc.)







Struttura di fissaggio

Se l’impianto collegato alla rete è concepito per produrre il massimo di energia, prestare attenzione ai seguenti punti:

inclinazione e orientamento dei moduli ottimale. Tetti orientati a sud (± 30°) con un’inclinazione di 30° (10-60°).

buona ventilazione (per moduli c-Si)

evitare il più possibile le ombre parziali







Struttura di fissaggio: tetti piani e tetti a falda (applicato)

Moduli FV

Tetto a fa

lda

Strutture di supporto adatte a vari tipi di copertura e agganciabili direttamente alla struttura in legno sottostante







Struttura di fissaggio: tetti piani e tetti a falda (integrato)







Building integrated Photovoltaics

Abbinamento fisico / elettrico dei moduli PV

1 serie di 6 moduli: Iserie = Imodulo; Userie = ΣUmodulo

3 serie di 6 moduli: Itot = ΣIserie; Utot = ΣUserie

Geometria del cablaggio (serie e parallelo)

• In funzione delle ombre

• In funzione degli ondulatori disponibili (tensioni d’entrata ondulatore temperatura)

• In funzione dello spazio (largh x lung) (superficie e dimensione moduli a disposizione)







Collegamento in serie o in parallelo

Più celle identiche connesse in parallelo forniscono una corrente complessiva pari alla somma delle correnti prodotte dalla singole celle.

Il collegamento in parallelo di più stringhe è finalizzato ad ottenere la corrente desiderata in uscita.

Più celle identiche connesse in serie forniscono una differenza di potenziale (voltaggio) pari alla somma delle differenze di potenziale fornite dalle singole celle.

I moduli vengono collegati elettricamente in serie, costituendo una stringa, al fine di ottenere una determinata tensione.







Ondulatore (o inverter)

ONDULATORE PER LA RETE (≠ ondulatore autonomo)Converte la corrente continua (CC) del modulo PV in corrente alternata (CA) compatibile con la rete

elettrica.

Rendimento DC/CA tipico 90%

Immette in ogni istante tutta la potenza disponibile del campo PV (MPP)

Si sincronizza con la rete

Si disinserisce automaticamente in caso di mancanza di rete

Per scegliere l’ondulatore devo conoscere:

Tipologia d’impianto

Ombre vicine

Cablaggio

Importante: affidabilità (garanzia: 1 - 3 anni; raro 5 anni)







Impianti fotovoltaici

Le ombre sono da evitare assolutamente

Possibile “limitare i danni” con:• Protezione tramite diodi• Cablaggio adeguato

Piccola ombra = grande perdita







Disposizione dei moduli

Inclinazione: 30 – 45°

Orientamento: 0° SUD ± 30°

Senza perdite notevoli

Considerare anche:orizzonte

ombremeteo particolare

“ERRORI” PIÙ FREQUENTI:COME EVITARLI

•Ombre parziali

•Ventilazione dei moduli c-Si insufficiente.

•Inclinazione e orientamento.

•Ondulatore sovradimensionato

•Cablaggio con moduli di tipo diverso

•Dimensionamento e posizione cavi.

•Utilizzatori inadatti /sovradimensionati / inutili.







Criteri

Costo dell’energia [kWh/mq]

Energia [kWh] op. copertura del fabbisogno (%)

Spazio [mq]

Finanze [CHF]

Costruzione (inclinazione, orientamento, temperatura, architettura)

Luogo (meteo, orizzonte, ombre parziali)

Periodo d’utilizzo (Δt)

Visibilità







Spazio (valori tipici riferiti a 1 m2)

(*) Costo moduli: costo medio moduli acquistati LEEE; (**) Costo energia: su 25 anni, senza computo interessi







Potenza (valori tipici riferiti a 1 W)

(*) Costo moduli: costo medio moduli acquistati LEEE; (**) Costo energia: su 25 anni, senza computo interessi







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