Fotovoltaico: etimologia

TIPI DI IMPIANTI
FOTOVOLTAICI
Impianto o sistema fotovoltaico
è un insieme di componenti meccanici, elettrici e elettronici che concorrono
a captare e trasformare l’energia solare rendendolo disponibile sotto forma
di energia elettrica
ISOLATI
( STAND ALONE )
CONNESSI ALLA RETE
( GRID CONNECTED )
IMPIANTI A ISOLA O STAND ALONE
Gli impianti fotovoltaici a isola sono caratterizzati dall'assenza dell'allaccio
alla rete di distribuzione dell'elettricità e sono dotati di un sistema di accumulo
dell’energia elettrica.
L'impianto fotovoltaico provvede direttamente alla produzione e all'erogazione
dell'elettricità necessaria per l'intero fabbisogno energetico.
Hanno un'ampia applicazione e diffusione nel settore della segnaletica
stradale e visiva. Il pannello fotovoltaico cattura l'energia solare nelle ore
diurne ed alimenta una batteria accumulatore. Nelle ore notturne l'energia
accumulata viene rilasciata per alimentare la lampada e il sistema elettronico
di controllo.
Altre applicazioni sono:
Apparecchiature di pompaggio dell’acqua ( agricoltura )
Ripetitori e stazioni radio
Illuminazione stradale
IMPIANTI A ISOLA O STAND ALONE
IMPIANTI A ISOLA O STAND ALONE
Campo fotovoltaico
Regolatore di carica
COMPONENTI
Batterie di accumulo
Inverter
IMPIANTI A ISOLA O STAND ALONE
Campo fotovoltaico
E' il sistema dedicato alla
raccolta dell'energia
solare. In genere i moduli
fotovoltaici orientati in
direzione del sole
IMPIANTI A ISOLA O STAND ALONE
Regolatore di carica
E' il sistema in base al quale l'energia prodotta viene poi gestita e
stabilizzata. Normalmente l'energia elettrica ha una tensione stabilizzata di
12 o 24 Volts. Il regolatore di carica provvede a distaccare il campo
fotovoltaico dalla batteria nel caso in cui quest'ultima sia carica e nei casi di
bassa tensione (es. fascia oraria serali) o di ritorni di tensione dalla batteria
al pannello.
IMPIANTI A ISOLA O STAND ALONE
•
•
•
•
CARATTERISTICHE
Elevata efficienza ( rapporto tra
energia
fornita
e
energia
immagazzinata )
Lunga durata ( elevato numero di
cicli di carica e scarica
Bassa manutenzione
Basso valore di autoscarica
Batterie di accumulo
E' il sistema dedicato ad
accumulare l'energia,
prodotta dai moduli
fotovoltaici, per consentire
un uso differito nel tempo.
IMPIANTI A ISOLA O STAND ALONE
Con il termine Inverter si definisce il
sistema di conversione della corrente
continua in corrente alternata. La
corrente in uscita dal Inverter ha
normalmente una tensione standard
pari a 110 o 220 volt per consentire
l'alimentazione delle utenze.
Se
le
utenze
sono
alimentate
direttamente in continua l’inverter non è
necessario.
Inverter
IMPIANTI GRID CONNECTED
Gli impianti fotovoltaici grid connected in genere non sono provvisti di
sistemi di accumulo in quanto l’energia prodotta viene immessa in rete.
Nei periodi durante i quali l’insolazione è scarsa o nulla il carico è alimentato
direttamente dalla rete.
Questi impianti fotovoltaici sono situati laddove già esiste un'utenza della rete
nazionale in AC. L'elettricità consumata è conteggiata a debito, al contrario
quella prodotta dai pannelli solari fotovoltaici è conteggiata a credito. Prima
d'essere immessa nella rete elettrica l'energia prodotta dai pannelli è
opportunamente convertita in corrente alternata.
Un impianto di questo tipo risulta più affidabile di uno “ stand alone “ che in
caso di guasto non ha possibilità di alimentazione alternativa.
IMPIANTI GRID CONNECTED
IMPIANTI GRID CONNECTED
COMPONENTI
Il generatore fotovoltaico, costituito da un campo di una o più serie (stringhe) di
moduli fotovoltaici, disposte in parallelo tra loro;
L’inverter, dispositivo di conversione da corrente continua (prodotta dal campo
fotovoltaico) ad alternata (della rete elettrica), necessario per scambiare con la rete
nazionale l’energia prodotta dal campo fotovoltaico;
I dispositivi di connessione ed eventualmente di protezione nel punto di consegna;
I contatori , di cui uno contabilizza l’energia elettrica prodotta dal campo
fotovoltaico, e l’altro quella che fluisce da e verso la rete (bidirezionale).
IMPIANTI GRID CONNECTED
Gli inverter per il
funzionamento in parallelo alla
rete elettrica sono
concettualmente e
funzionalmente differenti dagli
inverter per impianti stand
alone.
INVERTER
Obiettivo primario: convertire l’energia elettrica da corrente continua prodotta dai
moduli fotovoltaici a corrente alternata ed iniettarla in rete nel modo più efficiente
possibile.
Gli inverter per il collegamento alla rete elettrica sono dotati di un dispositivo
elettronico che permette di estrarre la massima potenza , istante per istante, dal
generatore fotovoltaico ( Maximun Power Point Tracker ) ed ha lo scopo di adattare
le caratteristiche di produzione del campo fotovoltaico alle esigenze del carico.
IMPIANTI GRID CONNECTED
M.P.P.T.
MPPT è un acronimo che sta per Maximum Power Point Tracking
Vuol dire che il regolatore di carica è in grado di inseguire costantemente il
punto di massima potenza che il pannello è in grado di erogare in quel
momento, a seconda dell'irraggiamento solare.
I regolatori MPPT usano tutta la potenza generata dal pannello per caricare
la batteria, a differenza dei regolatori tradizionali che inviano alla batteria la
corrente generata dal pannello.
La potenza di un pannello è il risultato della seguente moltiplicazione;
(Corrente erogata dal pannello) x (Tensione generata dal pannello)
La tensione di lavoro generata dal pannello è tipicamente intorno ai 16-18V
(non 12V, come la tensione di batteria): questo surplus di tensione non
viene considerato nei regolatori di tensione tradizionali, mentre nei
regolatori MMPT sì.
M.P.P.T.
ESEMPIO 1 - Maggior corrente di ricarica erogata alla batteria
Corrente generata da un pannello fotovoltaico = 3 .
Regolatore tradizionale trasferisce alla batteria 3 A.
MPPT analizza invece la potenza generata dal pannello (P = V x I ), e
considera quindi anche la tensione del pannello: se pertanto supponiamo
che la tensione del pannello sia in quel momento 17V la potenza erogata
dal pannello è 17V x 3A= 51W.
Tensione della batteria = 13 V
Potenza massima = 51 W
Corrente di carica trasmessa da MPPT alla batteria = 51W / 13V= 3,9 A.
M.P.P.T.
M.P.P.T.
ESEMPIO 2 - Ampio range di tensione in input
Possibilità di caricare una batteria 12V con un pannello progettato per
lavorare a 24V, senza perdita di potenza.
Pannello progettato per lavorare a 24V, che ha valori di tensione di lavoro
tipici di 32-36V (valore tipico per potenza pannello superiore a 160W)
Corrente erogata = 3 A.
Potenza erogata dal pannello è 32 V x 3 A = 96 W
Corrente di carica della batteria corrispondente 12 V di tensione della
batteria è 96 W / 12 V= 8 A
M.P.P.T.