La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Studio comparativo di tecnologie fotovoltaiche differenti in condizioni realistiche Antonio Stella Relatore: Paolo Gambino.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Studio comparativo di tecnologie fotovoltaiche differenti in condizioni realistiche Antonio Stella Relatore: Paolo Gambino."— Transcript della presentazione:

1 Studio comparativo di tecnologie fotovoltaiche differenti in condizioni realistiche Antonio Stella Relatore: Paolo Gambino

2 INTRODUZIONE Progetto Minilab EnergEticaMente in collaborazione con ENFASI s.c.a.r.l - studio delle prestazioni di un impianto fotovoltaico in condizioni di lavoro realistiche - confronto tra diverse tecnologie fotovoltaiche. Minilab Energeticamente Tetto dellIstituto di Fisica di Torino.

3 Confronto tra tecnologie Linee guida e scopi dello studio Irraggiamento artificiale Laboratorio Valori nominali Irraggiamento naturale Posizionamento esterno CONDIZIONI REALISTICHE Valori effettivi Come variano le prestazioni in presenza di ombreggiamenti? Come cambia lefficienza in funzione di un irraggiamento variabile? CONDIZIONI STANDARD

4 Leffetto fotovoltaico Materiale semiconduttore (silicio) Elettrone di valenza in banda di conduzione Interazione di un fotone Drogaggi n e p Creazione di un campo elettrico (giunzione n-p) Flusso di elettroni = corrente

5 Tecnologie fotovoltaiche Monocristallino: unico cristallo cilindrico di silicio purissimo alta efficienza (16-17%), longevità alto costo di produzione, grande spreco di materiale, fragilità. Policristallino: silicio fuso, colato in uno stampo cubico, poi tagliato efficienza inferiore (15%), fragilità. costi di produzione inferiori, minori sprechi, longevità SILICIO CRISTALLINO FILM SOTTILE Sottilissimo strato di materiale semiconduttore depositato per vaporizzazione su superficie metallica o plastica efficienza minore, vita più breve, maggiori costi di installazione meno materiale usato, costi di produzione inferiori, flessibilità Micromorfo: Silicio amorfo + silicio microcristallino. Eff % CIS: Giunzione tra CIS drogato-p e ZnO drogato-n. Eff %

6 Condizioni di laboratorio STC (Standard Testing Conditions) Irraggiamento 1000 W/mq T modulo = 25°C Vento = 0m/s Spettro solare = AM 1.5 INTRODUZIONE

7 Il Minilab Silicio CRISTALLINO Film sottile CIS Film sottile MICROMORFO 4 moduli (1mono e 3poli) Pnom = 900 Wp Sup = 6,5 mq Eff.nom = 13,6% 5 modulii Pnom = 375 Wp Sup = 3,6 mq Eff.nom = 10,4% 8 moduli ( 4 e 4 in parallelo) Pnom = 960 Wp Sup = 11,44 mq Eff.nom = 8,4% INTRODUZIONE

8 Studio della risposta dei moduli allombreggiamento Obbiettivi Procedura sperimentale Studiare come variano le prestazioni di un singolo modulo (in termini di Isc e Voc) in funzione di un progressivo ombreggiamento della supeficie del pannello. In particolare studiare le differenze tra: ombre verticali (nette e diffuse) ombre orizzontali (nette e diffuse) Misurazione di Isc e Voc nelle diverse configurazioni di ombreggiamento tramite multimetro digitale. Normalizzazione dei valori sperimentali ottenuti da ciascun modulo rispetto ai rispettivi valori nominali. Confronto dei valori normalizzati tra le diverse tecnologie.

9 I moduli Caratteristiche costruttive Studio della risposta dei moduli allombreggiamento Silicio Cristallino Film sottile CISFilm sottile Micromorfo

10 Silicio cristallino: Isc pressochè costante fino a 2/3 della sup. ombreggiata. Voc cala di circa il 20% con andamento quasi-lineare. Film sottile CIS: Isc crolla del 50% per una copertura del 25% e si azzera per una superficie ombrreggiata del 75%. Voc si mantiene quasi costante fino al 50% di ombra netta. Film sottile micromorfo: Isc crolla a 0A per ombreggiamento del 30%. Voc cala linearmente del 15-20% per ombre del 70%. Risultati sperimentali - ombre verticali Studio della risposta dei moduli allombreggiamento

11 Silicio cristallino: ombra su 1/3 del modulo causa lazzeramento della Isc. La Voc cala circa del 15% per 1/3, e del 25% per 2/3 di superficie ombreggiata. Film sottile CIS: Isc cala quasi linearmente con lombreggiamento. Voc si mantiene pressochè costante. Film sottile micromorfo: Isc diminuisce quasi linearmente con lombreggiamento Voc pressochè costante. Risultati sperimentali - ombre orizzontali Studio della risposta dei moduli allombreggiamento

12 Conclusioni Studio della risposta dei moduli allombreggiamento Moduli in silicio cristallino Caso estremo: - ombra netta: basta 1/3 - 1/2 della superficie coperta per azzerare la Isc. - ombra diffusa: per quanto riguarda la Isc andamento analogo alle ombre nette ma valori leggermente superiori (del 5% -10%). In generale i pannelli risentono delle ombre che interrompono il circuito Moduli a film sottile (in generale) Ombre ORIZZONTALIOmbre VERTICALI In generale il calo prestazionale non è proporzionale alla superficie ombreggiata! Caso estremo: - ombra netta: 1/3 della supeficie ombreggiata causa lazzeramento della Isc e un calo del 10-15% della Voc. - ombra diffusa: basta1/3 della superficie ombreggiata per causare un crollo della Isc del 90%! Voc cala del 5% circa.

13 Studio dellefficienza al variare dellirraggiamento Obbiettivi Procedura sperimentale Studiare il discostarsi dellefficienza effettiva da quella nominale in condizioni di irraggiamento naturale variabile. Misurazione dellirraggiamento e delle Idc e Vdc prodotte da unintera stringa di moduli. Calcolo della potenza prodotta dalla stringa e quindi dellefficienza. Normalizzazione delle efficienze di ciascuna stringa rispetto al corrispondente valore nominale e conseguente confronto tra tecnologie.

14 Cielo terso, giornata ventilata. Ore , T=26-30°CCielo terso, giornata ventilata. Ore , T=25-30°C Cielo sereno. Ore , T=6-8°C 29 aprile: alte prestazioni, anche sopra i valori nominali (moduli nuovi) 31 agosto: eff. <20% rispetto alla nominale. Alte temperature dei moduli. 25 novembre: c-Si e micromorfo stabili su uneff <20% rispetto alla nominale. CIS migliora le prestazioni rispetto allestate grazie alle basse temperature. Studio dellefficienza al variare dellirraggiamento Alto irraggiamento ( W/mq)

15 Leggera velatura. Ore , T=25-28°C Velatura chiara uniforme. Ore , T=25°C Cielo leggermente coperto. Ore , T=4-7°C 1 giugno: leggera velatura chiara. Buone prestazioni, i moduli non ne risentono. 28 giugno: presa dati mattutina, spettro solare spostato su rosso e infrarosso. Grande calo prestazionale per il micromorfo. 26 novembre: leggera copertura del cielo. Studio dellefficienza al variare dellirraggiamento Medio irraggiamento ( W/mq)

16 Cielo leggermente velato. Ore , T=30°C Cielo leggermente coperto. Ore , T=28-30°C Cielo nuvoloso. Ore , T=4-7°C 25 giugno: presa dati serale, spettro solare spostato verso il rosso. Il micromorfo ne risente molto. 2 luglio: presa dati serale 26nov: cielo nuvoloso. In condizioni di basso irraggiamento nella fascia centrale della giornata (spettro solare piccato sul blu), i moduli in c-Si hanno un crollo prestazionale. Studio dellefficienza al variare dellirraggiamento Basso irraggiamento (0-400 W/mq)

17 Riassunto e conclusioni Studio dellefficienza al variare dellirraggiamento Moduli in silicio cristallino Moduli a film sottile micromorfo Moduli a film sottile CIS Marcato calo prestazionale mattino e sera, con spettro solare sul rosso. Più stabili in presenza di cielo coperto (quindi luce diffusa) Prestazioni più stabili nellarco della giornata. Marcato calo prestazionale con cielo nuvoloso. Più stabili in presenza di cielo coperto (quindi luce diffusa) Apprezzabile calo prestazionale con spettro solare spostato sul rosso.

18 Errori, dubbi e spunti per il futuro Capitolo ombre Proseguire nello studio degli effetti delle ombre sul funzionamento di unintera stringa! (Necessario tenere conto del funzionamento dellinverter). Capitolo irraggiamento Errore di valutazione iniziale: molte più variabili in gioco di quelle che si pensassero! Analizzare dipendenza da nuvolosità e spettro solare separatamente! Necessario maggiore background di conoscenze nel campo della fisica della materia e delloptoelettronica.

19 RINGRAZIAMENTI Grazie a Frenkie, Paolino, Giacomo e Donato per il lavoro svolto insieme, per i consigli e per aver condiviso gioie e dolori (ma soprattutto buono e cattivo tempo) sul tetto di Fisica. Al prof Gambino per il In fondo dagli errori si impara di più quando nulla sembrava avere un senso. AllIng. Luca Nespoli per la pazienza, la disponibilità e per i suoi insegnamenti telefonici. Al Dott. W. Ferrarese, al Dott. L. Visca e al prof. Balestra per il grande aiuto e per la costante disponibilità. A tutti quanti i compagni. E al bastone della mia vecchiaia che (quando non ha bastonato) mi ha sostenuto dallinizio alla fine di questo lavoro.


Scaricare ppt "Studio comparativo di tecnologie fotovoltaiche differenti in condizioni realistiche Antonio Stella Relatore: Paolo Gambino."

Presentazioni simili


Annunci Google