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

Impianti fotovoltaici

Autori: Kim Nagel Isa Zanetti Fonti: Corso Post diploma E.00 Energy Management Corso E.13 Architettura e E solare – parte 2 fotovoltaico Gli impianti fotovoltaici – Domenico Chianese Testo SCAT 720.472

Progettazione di impianti solari fotovoltaici Scatizzi, Venturelli & Matera – Maggioli Editore (2008)

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Indice

Impianti collegati alla rete o in isola Elementi di un’installazione collegata alla rete Struttura di fissaggio Impianto fotovoltaico Stringhe in serie o parallelo Indicazioni per allestire un progetto di massima

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Tipi di impianti PV

PV PV

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SI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana dc/ac (inverter) user regolatore user Rete elettrica

Impianti collegati alla rete

90% degli impianti installati “grid-connected system” “On-Grid”

Impianti autonomi

10% degli impianti installati “stand-alone system” “Off-Grid” Accumulo (se necessario) Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all’ Ambiente Costruito

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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

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Principio di raccordo alla rete

[kW] Prelevamento dalla rete Cucina C affé Consumo d‘energia solare Immissione nella rete Nuvole Lavatrice Cena

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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.

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Ubicazione degli impianti Elementi di un’installazione collegata alla rete

1. Struttura portante / fissaggio 2. Moduli PV 3. Cablaggio 4. Ondulatore 5.

Contatore d‘energia 6. Protezioni (parafulmini, sovratensioni, ecc.)

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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

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

Moduli FV

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SI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all’ Ambiente Costruito Strutture di supporto adatte a vari tipi di copertura e agganciabili direttamente alla struttura in legno sottostante

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

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Abbinamento fisico / elettrico dei moduli PV

1 serie di 6 moduli: I serie = I modulo ; U serie = Σ Umodulo

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SI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all’ Ambiente Costruito 3 serie di 6 moduli: I tot = ΣI serie ; U tot = ΣU serie 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 )

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Collegamento in serie o in parallelo

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 .

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

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

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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

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SI

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

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Impianti fotovoltaici Piccola ombra = grande perdita

Le ombre sono da evitare assolutamente Possibile “limitare i danni” con: • Protezione tramite diodi • Cablaggio adeguato

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Disposizione dei moduli

Inclinazione: 30 – 45° Orientamento: 0 ° SUD ± 30° Senza perdite notevoli Considerare anche: orizzonte ombre meteo particolare

“E

RRORI

”

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.

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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

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Spazio (valori tipici riferiti a 1 m

2

)

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

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

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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