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 180 90 135 225 270 45 315 Orientamento Pannelli 130°

Elaborazione dati con software dedicato Ostacoli E Ombreggiamenti

Risultato dell’elaborazione 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 0.94 0.81 0.02 1.78 Mar 1.61 1.19 0.04 2.84 Apr 1.95 1.56 0.05 3.56 Mag 2.37 1.82 0.07 4.26 Giu 2.98 1.86 0.08 4.92 Lug 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 Ott 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

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

Confronto tra producibilità mensile di calcolo e produzione vera W/g Coeff A Coeff B Coeff C Kw/mese* Kw/mese() Gen 818 0,8 0,7 0,9 13 8 Feb 1774 25 17 Mar 2831 44 49 * Calcolo previsione producibilità mensile Apr 3554 54 61 () Produzione effettivamente realizzata nel 2014 Mag 4251 66 69 Giu 4911 74 91 Lug 5149 80 77 Ago 4299 67 73 Set 3537 53 62 Ott 2175 34 31 Nov 900 14 9 Dic 498 5 Tot 533 550 A Coefficiente che tiene conto del rendimento accumulatori B Coefficiente che tiene conto delle condizioni atmosferiche medie C Coefficiente che tiene conto del rendimento dell'inverter

Schema logico distribuzione energia prodotta Registrazione dati

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

W/mq Sensore di luminosità : W/mq Sensore di luminosità : Per determinare la quantità di luce disponibile e indirettamente la producibilità energetica dai pannelli fotovoltaici. T° Sensore di temperatura : Per tenere conto del rendimento di trasformazione energetica che dipende in gran arte dalla temperatura. A1 Sensore di Corrente FV : Rilievo corrente e tensione prodotte dai pannelli fotovoltaici. A2 Sensore di Corrente Inverter : Rilievo corrente e tensione assorbite da inverter . V1 Sensore di tensione Accumulo: 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 Schema impianto e collegamenti con distinta sezioni Descrizione sintetica dei vari punti Analisi produttività, vantaggi e svantaggi Foto impianto Materiali utilizzati e specifiche

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

0000 0000 6 7 FTV 1 KW ENEL 3 KW 9 10 UTENZE A V 5 4 8 2 X 25 A 0,5 A Charge Control 60 A 6 10 mmq 6 mmq 7 FTV 1 KW ENEL 3 KW 9 2 X 25 A 10 0000 0000 UTENZE A V 5 4 8

Quadro Generale Corrente Pannelli Corrente Inverter Sezion. Inverter Fusibili Stringhe Magnetotermico Differenziale uscita Inverter Sezion.Stringhe Tensione Accumulo Tensione Pannelli

Q1 0000 0000 0000 0000 Schema Quadro Generale Fuse 1 Fuse 2 Diff shunt 10 mm 0000 4 mm 0000 0000 0000 A Inverter Stringa 1 + Fuse 1 Da Batterie Stringa 2 + Fuse 2 Stringa 1 - Stringa 1 Utenze 220 v Dispenser Diff Stringa 2 - Stringa 2 CA da Inverter shunt A Regolatore di c.

Charge Control Scheda WiFi 7 PIC 16F876 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)

Da regolatore di carica A Utenza Schema Charge Control Da Inverter Da regolatore di carica 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 Scheda Elettronica Controllo stato di Carica Batterie R2 R2 Toglie alimentazione FTV a Dispenser e al cavo che lo alimenta. Il lagheto e le luci esterne, restano senza alimentazione R1 WiFi

Contattori per scambio 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

Amplificatore operazionale 11 R1 1 2 3 4 + 12 Alimentatore 24V CC - ENEL FTV 5 6 7 8 9 10 IN FTV IN ENEL OUT

FOTOV ENEL R2 K1 K2 R1 R2 R3 K2 K1 WIFI R2 Ampli R1 R3 Alimentatore R1 12 V CC K1 K2 R1 R2 R3 Alimentatore K2 K1 R1 R3 WIFI Ampli 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.

Senza FTV in marcia Watt Ora Caratteristica consumi ENEL nelle varie ore della giornata, totale 5600 W/g circa 2100 KW/anno Senza FTV in marcia

Con FTV in marcia Watt 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