Impianto Pilota Sperimentale a celle Fotovoltaiche con accumulo di energia

Calcolo

Esempio di calcolo del rendimento di un impianto con 4 pannelli fotovoltaici da 250 W , pari ad una potenza totale di 1 KW di picco con un’area di 6,5683 mq.

• • • • • Analizzare la zona dove vengono montati i pannelli e la loro inclinazione Elaborare i dati con software dedicati che tengono conto dell’irraggiamento ciclico mensile Inserire le zone d’ombra e gli ostacoli interposti tra i pannelli e l’irraggiamento solare Inserimento dei coefficienti di Albedo Calcolare la producibilità tenendo conto dell’area dei pannelli e del rendimento medio

Rendimento % = (Potenza / Superficie / 1000) * 100

La potenza è la potenza di picco espressa in W, la superficie è la superficie del pannello in metri quadrati compresa la cornice, 1000 è l’irraggiamento di 1000W/mq, 100 serve per ottenere il rendimento in percentuale.

Rendimento % = (1000 w/6,5683/1000)*100 =15,2 % Il rendimento di picco dei pannelli è del 15,2 %, questo significa che in un momento della giornata con irraggiamento al suolo di 1000W/mq e temperatura 25°C il nostro pannello convertirà in energia elettrica il 15,2% della radiazione solare. Le dimensioni e la potenza di picco sono rilevabili sulle schede tecniche dei pannelli o sulle etichette degli stessi.

Indagine sulla zona oggetto dell’installazione dei pannelli e del loro orientamento

Elaborazione dati con software dedicato Ostacoli E Ombreggiamenti

S U N S I M =========== Simulazione eseguita in data 4/ 2/2015 11:44 Dati di ingresso del sito Dati solari: UNI 10349 - Castelbelforte Via Aldo Moro 15 Orizzonte: 2.90 Albedo medio (non pesato): 18 % Latitudine: 45.2 gradi Dati di ingresso del generatore fotovoltaico Inclinazione: 30.0 gradi Azimut: 130.0 gradi Angolo limite: 5.0 gradi Radiazione media giornaliera calcolata [kWh/g] Mese Dir. Diff. Rifl. Totale Gen 0.27 0.54 0.01 0.82

Feb Mar 1.61 1.19 0.04 2.84

Apr 0.94 0.81 0.02 1.78

1.95 1.56 0.05 3.56

Mag Giu 2.37 1.82 0.07 4.26

2.98 1.86 0.08 4.92

Lug Ott 3.37 1.70 0.08 5.16

Ago 2.66 1.58 0.07 4.31

Set 2.19 1.30 0.05 3.54

1.22 0.93 0.03 2.18

Nov 0.28 0.61 0.01 0.90

Dic 0.02 0.47 0.01 0.50

--------------------------------------- Med. 1.66 1.20 0.04 2.90

Risultato dell’elaborazione

ora Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic ora Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Irraggiamento Calcolato in W/mq nelle diverse ore del giorno 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 5 5 0 0 0 2 0 0 0 0 0 8 29 38 6 0 0 0 29 9 0 0 0 0 7 0 0 14 46 68 75 65 48 15 0 0 0 8 3 22 54 86 106 111 101 88 60 24 3 0 9 30 58 92 122 141 144 133 125 101 66 33 21 10 58 213 408 343 521 676 659 416 523 228 66 50 11 78 317 459 573 635 727 810 721 587 404 89 71 12 225 329 468 579 639 729 811 726 596 419 238 83 13 210 307 437 543 601 683 756 675 554 389 248 106 14 100 255 371 468 524 596 652 577 465 320 95 76 15 66 171 277 364 418 475 510 442 343 210 74 58 16 40 68 162 242 293 333 345 286 195 78 45 31 17 9 34 67 108 152 177 160 113 74 38 10 3 18 0 3 27 59 81 87 77 61 30 3 0 0 19 0 0 0 19 42 50 40 19 0 0 0 0 20 0 0 0 0 7 13 7 0 0 0 0 0 Con 4 pannelli aventi area di 6,5683 mq, e il rendimento del 15,2 % la produzione presunta in Watt/ora, in condizioni atmosferiche ideali 21 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 22 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 23 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 24 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 0 0 2 0 0 0 0 1 5 0 8 29 38 29 9 0 6 0 0 0 0 0 7 0 0 14 46 8 3 22 54 86 9 92 122 10 407 342 11 30 58 58 213 78 225 210 100 316 328 307 255 66 171 458 572 12 467 578 13 436 542 14 370 467 15 277 363 16 40 68 162 242 17 9 34 67 108 68 106 75 111 141 520 634 638 144 675 726 728 600 523 417 293 682 595 474 332 152 177 65 48 101 88 133 125 658 415 809 720 810 725 755 674 651 576 509 441 344 286 160 113 15 60 101 522 586 595 553 464 342 195 74 0 0 0 24 3 0 66 228 33 66 403 418 89 238 388 319 248 95 210 74 21 50 71 83 106 76 58 78 45 31 38 10 3 18 0 3 27 59 81 87 77 61 30 3 0 0 19 0 0 0 19 42 50 40 19 0 0 0 0 20 0 0 0 0 7 13 7 0 0 0 0 0 21 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 22 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 23 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 24 W/g 0 818 0 1774 0 2831 0 3554 0 4251 0 4911 0 5149 0 4299 0 3537 0 2175 0 900 0 498

Confronto tra producibilità mensile di calcolo e produzione vera Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic W/g Coeff A 818 0,8 Coeff B 0,7 Coeff C 0,9 Kw/mese* 13 Kw/mese() 1774 2831 0,8 0,8 0,7 0,7 0,9 0,9 25 44 3554 4251 0,8 0,8 0,7 0,7 0,9 0,9 54 66 4911 5149 4299 3537 2175 900 498 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 74 80 67 53 34 14 8 8 17 49 61 69 91 77 73 62 31 9 5

Tot 533 550 *

Calcolo previsione producibilità mensile

()

Produzione effettivamente realizzata nel 2014 A B C Coefficiente che tiene conto del rendimento accumulatori Coefficiente che tiene conto delle condizioni atmosferiche medie Coefficiente che tiene conto del rendimento dell'inverter

Schema logico distribuzione energia prodotta e Registrazione dati

W/mq FV T° 60 v 24 v 220 v Collegamenti sensori A1 Regolatore di carica V1 Accumulo A2 Datalogger Rilevatore Stato Accumulo Inverter R Misura ENEL Dispenser Rilievo consumo Utenze

W/mq Sensore di luminosità : T° Sensore di temperatura : A1 Sensore di Corrente FV : A2 Sensore di Corrente Inverter : V1 Sensore di tensione Accumulo: Per determinare la quantità di luce disponibile e indirettamente la producibilità energetica dai pannelli fotovoltaici.

Per tenere conto del rendimento di trasformazione energetica che dipende in gran arte dalla temperatura.

Rilievo corrente e tensione prodotte dai pannelli fotovoltaici.

Rilievo corrente e tensione assorbite da inverter .

Rilievo stato di carica degli accumulatori, in caso di supero del set di minimo il relè R interrompe l’esercizio elle utenze Quindi il software è in grado di conoscere la quantità di luce disponibile e quindi la producibilità di corrente , che andrà a confrontare con quella realmente prodotta. In caso di forti differenze una segnalazione indicherà il probabile calo di rendimento dei pannelli.

Il confronto tra la potenza prodotta e inviata al regolatore di carica (Tensione pannelli e Corrente pannelli) e la potenza assorbita dall’inverter (Corrente e tensione in alimentazione inverter), determinerà il rendimento dell’impianto (Inverter escluso)

Impianto Pilota Fotovoltaico da 1 KW

1) Schema impianto e collegamenti con distinta sezioni 2) Descrizione sintetica dei vari punti 3) Analisi produttività, vantaggi e svantaggi 4) Foto impianto 5) Materiali utilizzati e specifiche

1 250 W 250 W 250 W 250 W 11 10A 10A 4 mmq 12 10A 3 60 A 0000 V 4 0,5 A 0000 A 5 5 2

60 A 6 10 9 0,5 A Charge Control 7 FTV 1 KW ENEL 3 KW 0000 A 0000 V 5 4 UTENZE 8

Corrente Pannelli Fusibili Stringhe Sezion.Stringhe

Tensione Pannelli

Quadro Generale

Corrente Inverter Sezion. Inverter Magnetotermico Differenziale uscita Inverter Tensione Accumulo

Stringa 1 + Stringa 2 + Stringa 1 Stringa 2 -

Q1

10 mm 4 mm Schema Quadro Generale shunt 0000 0000 Fuse 1 Fuse 2 Stringa 1 Stringa 2 0000 0000 shunt A Inverter Da Batterie Utenze 220 v Dispenser CA da Inverter A Regolatore di c.

Display con le condizioni di taratura e intervento 7

Charge Control

PIC 16F876 Relè ad impulso per attivazione WiFi Relè bifase 24 volt (bobina) Per interruzione di entrambe le fasi In uscita Inverter (Contatti 220 v 10 A)

Schema Charge Control

Da regolatore di carica Da Inverter A Utenza R1 Toglie alimentazione FTV a Dispenser con comando WiFi.

Resta alimentato il cavo che porta al dispenser e quindi alle luci esterne e il laghetto R2 Toglie alimentazione FTV a Dispenser e al cavo che lo alimenta.

Il lagheto e le luci esterne, restano senza alimentazione Scheda Elettronica Controllo stato di Carica Batterie R2 R1 WiFi

Sezionamento Ingressi Enel ed FTV Protezione Ingressi Enel ed FTV PLC Logo 6 Siemens Presenza rete Enel Presenza rete FTV Accumulatori scarichi Contattori per scambio Enel o FTV 8

Energy Dispenser

IN FTV IN ENEL OUT 1 2 3 4 11 Amplificatore operazionale R2 R1 + 12 5 ENEL 6 FTV 7 8 10 9

FOTOV ENEL R1 R3 12 V CC R2 K1 K2 R1 R2 R3 K2 K1 R1 R3 R2

1 Pannelli Solari da 250 W numero 4. Collegati su due stringhe con una tensione finale di 60 volt e una corrente massima di C.C. di 16 A. (SHARP) 11 Protezione con fusibili da 10 A per singola stringa 12 Sezionamento elettrico per singola stringa con interruttore magnetico da 10 A 2 Sistema di accumulo con 8 batterie a 12 v con una capacità di 100 Ah cadauna, pari ad un quantitativo di energia immagazzinabile di 9,6 Kw (Di varie marche)

3 Regolatore di carica della potenza di 1 Kw (40 A ) Tensione alimentazione sino a 100 v c.c.

uscita 24 v. Tecnologia MPPT (EP Solar) 4 Voltmetro digitale della PARSIC 300 v 5 Amperometro digitale con relativo Shunt da 100 A della PARSIC 6 Inverter ad onda pura (Ba-Power inverter pure sinewave 24/230V-1000W)

9 Interruttore magnetotermico differenziale da 25 A 7 Charge Control Scheda elettronica per il controllo di minima tensione batterie e sgancio FTV al supero della soglia minima. Il ripristino è automatico al raggiungimento della soglia tarabile, che garantisce il sistema di accumulo in grado di erogare corrente senza scendere mai al di sotto del 50% della capacità di carica. Tutto ciò per salvaguardare la vita degli accumulatori 8 Dispenser, in grado di dosare correttamente la produzione di energia FTV all’impianto domestico, in alternativa ad ENEL, quanto la richiesta dell’utenza è compatibile con la produzione dell’impianto fotovoltaico. In caso di mancanza di ENEL l’impianto è in grado di garantire la completa autonomia. In caso di batterie scariche il sistema commuta su ENEL Automaticamente. Nel passaggio non esiste il ritardo e quindi l’utenza non apprezza sbalzi di tensione.

450 400 350 300 250 200 150 100 ENEL 50 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Ora 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Caratteristica consumi ENEL nelle varie ore della giornata, totale 5600 W/g circa 2100 KW/anno

Senza FTV in marcia

200 150 100 50 450 400 350 300 250 FTV ENEL 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Ora Caratteristica consumo misto ENEL + FTV nelle varie ore della giornata, totale 4100 W/g di ENEL circa 1500 KW/anno, e 1640 W/g da FTV 600 Kw/anno. La riduzione dei costi ENEL e del 28%

Con FTV in marcia

Disposizione Impianto

Misura energia prodotta Registratore di Dati Comunica con PC Regolatore di carica Inverter Sistema di Accumulo