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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
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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
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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)
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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
Consumo d‘energiasolare
Lavatrice
CafféCucina
Cena
Immissionenella rete
Prelevamento dalla rete[kW]
Nuvole
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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 rete1. 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
Tetto a fa
lda
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)
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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)
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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.
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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
Importante: affidabilità (garanzia: 1 - 3 anni; raro 5 anni)
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Impianti fotovoltaici
Le ombre sono da evitare assolutamente
Possibile “limitare i danni” con:• Protezione tramite diodi• Cablaggio adeguato
Piccola ombra = grande perdita
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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.
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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 m2)
(*) Costo moduli: costo medio moduli acquistati LEEE; (**) Costo energia: su 25 anni, senza computo interessi
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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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