LE ENERGIE RINNOVABILI:
LA NUOVA RIVOLUZIONE ENERGETICA
Ing. Mattia Fantini
Ing. Matteo Sarti
21 Maggio 2013
Facoltà di Ingegneria
di Cesena
Indice
1) Teoria del fotovoltaico
2) Struttura dell’impianto fotovoltaico
3) La realizzazione pratica
4) E adesso diamo i numeri…
Teoria del fotovoltaico
La radiazione solare si
suddivide in:
-Energia riflessa
-Energia assorbita
-Energia diffusa
-Energia diretta
Teoria del fotovoltaico
In un solo giorno la Terra riceve
dal Sole energia pari a 30 volte
quella consumata dalla
popolazione mondiale in un
anno
1367 watt per m^2
Sulla superficie terrestre arrivano circa 1000 watt/m^2
La capacità di conversione FV è circa del 14%
140 watt/m2
Teoria del fotovoltaico
kWh/m2
DEF. Wh: Energia fornita dalla
potenza di 1 watt per un’ora
In condizioni ottimali:
• tilt 30°
• azimut 0°
1kWp di fotovoltaico
produce 1300 kwh/anno
Teoria del fotovoltaico
Angolo di Azimut
Angolo di Tilt
Teoria del fotovoltaico
Teoria del fotovoltaico
Teoria del fotovoltaico
•Gli elettroni possono esistere solo in stati
energetici ben definiti
MODELLO A BANDE
•Numero di atomi elevato
•Sovrapposizione dei livelli
•Formazione di bande di energia
Banda
conduzione
Livello di
Fermi
Banda
valenza
Metalli
Semiconduttori
Isolanti
Teoria del fotovoltaico
EFFETTO FOTOELETTRICO
Si-c Si-a
per liberare elettroni:
hν > Eg
hc/λ > Eg
λ < hc/Eg
λ < 1242/Eg
Teoria del fotovoltaico
GIUNZIONE P-N
La conversione della radiazione solare in energia elettrica avviene sfruttando l’effetto
indotto da un flusso luminoso che incide su una regione di carica spaziale in cui è
presente un campo elettrico in grado di separare le cariche elettriche che si
producono.
Ef
Ef
Ef
Teoria del fotovoltaico
E
Teoria del fotovoltaico
Schematizzazione della cella
Generatore di corrente
Teoria del fotovoltaico
LA CELLA FOTOVOLTAICA
Teoria del fotovoltaico
LA CELLA FOTOVOLTAICA
Teoria del fotovoltaico
TIPI DI SILICIO
RENDIMENTO
CELLE
SILICIO
MONOCRISTALLINO
SILICIO
POLICRISTALLINO
SILICIO AMORFO
14% - 17%
12% – 14%
6% - 8%
VANTAGGI
•Molto stabile nel
tempo
SVANTAGGI
•Complessità in fase
di produzione
•Costi maggiori
•Elevato numero di
produttori
•Processi produttivi più
semplici
•Costo inferiore
•Miglior
sfruttamento dello
spazio
•Rendimento
leggermente inferiore
•Minor rendimento
•Degrado iniziale
•Necessità di grandi
superfici
Teoria del fotovoltaico
SILICIO MONOCRISTALLINO
Isofoton
Teoria del fotovoltaico
PROCESSO PRODUTTIVO
Teoria del fotovoltaico
SILICIO POLICRISTALLINO
Trina Solar
Teoria del fotovoltaico
SILICIO AMORFO
Nexpower
Indice
1) Teoria del fotovoltaico
2) Struttura dell’impianto fotovoltaico
3) La realizzazione pratica
4) E adesso diamo i numeri…
Struttura dell’impianto fotovoltaico
IMPIANTO
FOTOVOLTAICO
CARATTERISTICHE DEI VARI
COMPONENTI
RETE
ELETTRICA
CAVI IN CC
CAVI IN AC
CONTATORE
SCAMBIO
kWh
INVERTER
CONTATORE
PRODUZIONE
kWh
PROTEZIONE E
SEZIONAMENTO
SEZIONE IN CC
PROTEZIONE E
SEZIONAMENTO
SEZIONE IN AC
UTENZA
Struttura dell’impianto fotovoltaico
GENERATORE FOTOVOLTAICO
Stringa
Generatore fotovoltaico
Modulo
Cella
Pm= 1.8W
Pm= 250W
Pm= 3000W
Pm= 6000W
Voc= 0.6V
Voc= 37.6V
Voc= 451V
Voc= 451V
Isc= 3A
Isc= 8.81A
Isc= 8.81A
Isc= 17.6A
Struttura dell’impianto fotovoltaico
MATERIALI
VETRO TEMPRATO
SILICIO
ARGENTO
EVA
ALLUMINIO
SCATOLA GIUNZIONE PLASTICA
Struttura dell’impianto fotovoltaico
IMPIANTO
FOTOVOLTAICO
IMPIANTI STAND ALONE
CAVI IN CC
CAVI IN AC
UTENZA
INVERTER
PROTEZIONE E
SEZIONAMENTO
REGOLATORE DI
CARICA
PROTEZIONE E
SEZIONAMENTO
ACCUMULATORI
Struttura dell’impianto fotovoltaico
Accorgimenti:
Lontananza assoluta da OMBRE:
• camini
• parabole/antenne
• piante e/o edifici adiacenti
PAUSA CAFFE’
Indice
1) Teoria del fotovoltaico
2) Struttura dell’impianto fotovoltaico
3) La realizzazione pratica
4) E adesso diamo i numeri…
La realizzazione pratica
FASE 1:
SOPRALUOGO
FASE 2:
PROCESSI
AUTORIZZATIVI
FASE 3:
INSTALLAZIONE
FASE 4:
GSE
La realizzazione pratica
FASE 1:
SOPRALUOGO
OMBRE
STRINGHE
TIPO DI POSA
STIMA ENERGIA
PRODOTTA
[kWh]
La realizzazione pratica
FASE 2:
PROCESSI
AUTORIZZATIVI
COMUNE
ENEL
PROTOCOLLO
VERBALI
ENEL
La realizzazione pratica
FASE 3:
INSTALLAZIONE
INSTALLAZIONE IMPIANTO FV
ADEGUAMENTO IMP. ELETTRICO
IMPIANTO
INSTALLATO
La realizzazione pratica
FASE 4:
GSE
Richiesta incentivo Statale
Invio della documentazione dimostrante la tipologia di
impianto
Indice
1) Teoria del fotovoltaico
2) Struttura dell’impianto fotovoltaico
3) La realizzazione pratica
4) E adesso diamo i numeri…
E adesso un po’ di numeri
Domanda nel corso delle 24 ore
Produzione fotovoltaico
E adesso un po’ di numeri
Potenza
Consumo orario
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Ora
Consumi totali
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Ogni GWp di fotovoltaico è in grado di generare
una riduzione del prezzo dell'energia elettrica pari
a 500 milioni di €, mentre costa in incentivi 450
Milioni di €.
Cioè per ogni GWp installato la bolletta
energetica complessiva cala di 50 milioni di €!
Fonte: CNR
E adesso un po’ di numeri
CURVA “ORDINE DI MERITO”
SVILUPPO DI IMPIANTI GRID-CONNECTED COME RETE
INTERNET
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L’ATTENZIONE
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