Università Degli Studi Bologna Facoltà di ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Elettrica Circuiti elettronici di potenza ALLESTIMENTO E CARATTERIZZAZIONE DI UN SISTEMA FOTOVOLTAICO A DOPPIO CAMPO DI PANNELLI Tesi di laurea di : Relatore: GUY ROGER TCHINDA TAGU Chiar.mo Prof. GABRIELE GRANDI Correlatore: Dott.ing. MARCO LANDI Anno Accademico 2006/2007

Gli Scopi della tesi : 1- Analisi sulla conversione e sulla tecnologia fotovoltaica 2- Allestimento del sistema fotovoltaico con connessione dei pannelli in parallelo 3- Caratterizzazione elettrica del sistema 4- Elaborazione dei risultati e considerazioni.

CONVERSIONE E TECNOLOGIA FOTOVOLTAICA Cos’è l’effetto fotovoltaico? L'effetto fotovoltaico fu osservato da Edmond Becquerel nel 1839. 1954, prima cella fotovoltaica commerciale (Si) in USA E’ la conversione diretta della radiazione solare in corrente elettrica continua sfruttando il fenomeno fisico dell’interazione della radiazione luminosa con gli elettroni di valenza di alcuni materiali (il più usato è il silicio). Per avere un flusso di cariche, si crea un campo elettrico all’interno della cella . Il DROGAGGIO

Cos’è il drogaggio? E’ l’introduzione di atomi di un altro elemento nel cristallo di silicio per modificarne le sue proprietà elettriche. Tipo P Drogato con boro (3 elettroni di valenza) Tipo N Drogato con fosforo (5 elettroni di valenza) Giunzione P-N

Tipologie di celle fotovoltaiche

Circuito elettrico equivalente di una cella fotovoltaica Rs : Resistenza dei strati di materiale + resistenza ohmica dei contatti Rsh : Resistenza shunt , rappresenta le perdite dovuto a correnti di dispersione all’interno della cella NB: IL dipende dal numero di fotone con energia hv>Eg

Caratteristiche elettriche di una cella fotovoltaica Se si applica un carico a resistenza variabile ai capi di una cella fotovoltaica , si ottiene

Gli impianti fotovoltaici Ci sono 2 tipi : 1- Sistemi isolati ( Stand –Alone)

2- Sistemi connessi alla rete ( grid - connected)

Schema dell’impianto allestito interruttori

Configurazione dei pannelli Pannello da 72 celle 24 celle Diodi by-pass 72 celle 24 celle 24 celle

Schema del campo fotovoltaico Diodi di blocco Diodi di by pass Pannello 8 Carico

12 resistenze da 5 Ω – 300 W ciascuna Banco di resistenze 12 resistenze da 5 Ω – 300 W ciascuna

Il collegamento in parallelo, perché? E’ stato scelto per 2 motivi : 1- Potere lavorare in bassissime tensione in modo da garantire la sicurezza . 2- In caso di ombreggiamento parziale di uno o più pannelli , questi continuano ad erogare energia anche se ridotta . …Ecco cosa succederebbe nel collegamento in serie

Scatola di interconnessione dei pannelli Diodi di blocco Cavi

Confronto fra caratteristica V-I del campo 1 e quella di un singolo pannello ICCtot ≈ 8*Iccs T =28 °C Irr = 707 W/m² Iccs Vcot ≈ Vcoi min

Caratteristiche elettriche V-I e V-P Caratteristiche del campi 1 ( 8 pannelli) Caratteristiche V-I e V-P campo 1 T= 28°C Irr=707 W/m² V-P

Caratteristiche del campo 2 ( 8 pannelli ) ICCtot ≈ 8*Iccs Caratteristiche V-I e V-P campo 2 T= 28 °C Irr= 707 W/m² V-p Vco ≈ Vcoi min

Caratteristiche campo 1 e 2 in parallelo Icctot T =28 °C Irr = 680 W/m² Vco V-P

Caratteristiche campo 1 e campo 2 in serie ICCtot T = 24 °C Irr = 670 W/m² V-P Vco ≈ 2 Vcoi min

Conclusioni Vantaggi > Modularità del sistema > Potenze piccole e medie con bassa tensione nel collegamento in parallelo > Nel caso di ombreggiamento parziale o totale di un pannello, la potenza generata dal sistema è pari alla somma della potenza dei pannelli non oscurati più la quota parte di quelli parzialmente oscurati Possibile estensione della potenza installata Criteri di sicurezza garantito

Necessità cavi di grosse sezione svantaggi Correnti altissimi Necessità di diodi di blocco per ogni pannello Necessità cavi di grosse sezione

GRAZIE