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CORSO PROGETTISTA  CORSO PROGETTISTA DI IMPIANTI  IMPIANTI FOTOVOLTAICI


16/06/2014

25/06/2014

02/07/2014

09/07/2014 DA DEFINIRE

Dimensionamento di un impianto fotovoltaico  Analisi tecnico‐economica Analisi tecnico economica degli  impianti fotovoltaici degli impianti fotovoltaici Impianti Fotovoltaici Grid Connect. Cavi ed organi di  protezione. Il sistema di protezione di interfaccia. Esempi di protezione. Il sistema di protezione di interfaccia. Esempi di  dimensione manto. Esercizio: Progetta il tuo Impianto Fotovoltaico! Il Meccanismo dello Scambio sul Posto e del Ritiro Dedicato  Detrazioni Fiscali ‐ Certificati Bianchi  Incentivi e Detrazioni. ESERCITAZIONE CON Software free ESERCITAZIONE CON Software free  Pratiche di Connessione ENEL, Il sistema Gaudì, Pratiche  GSE. Esame Finale: Progetto di un Impianto Fotovoltaico. VISITA IMPIANTO FOTOVOLTAICO


Le percentuali di rinnovabili da utilizzare negli interventi  restano quindi quelle indicate dagli scaglioni temporali restano quindi quelle indicate dagli scaglioni temporali  previsti dal Decreto Legislativo 28/2011: ‐ il 20% per le richieste di titolo edilizio presentate dal 31  maggio 2012 al 31 dicembre 2013; ‐ il 35% il 35% per le richieste di titolo edilizio presentate l i hi t di tit l dili i t t dal 1° d l 1° gennaio 2014 al 31 dicembre 2016; ‐ il 50% se il titolo edilizio è rilasciato dal 1 il 50% se il titolo edilizio è rilasciato dal 1° gennaio 2017. gennaio 2017. Il mancato rispetto delle percentuali causa il diniego del  titolo edilizio.


L obbligo di installazione di un sistema da fonti  L'obbligo di installazione di un sistema da fonti rinnovabili (dunque, non necessariamente il  fotovoltaico che sfrutta l'energia solare) per la  produzione di almeno 1 kW nelle unità abitative  civilie 5 kW per i fabbricati industriali, nasce in  ottemperan a del Decreto Rinno abili Att a ione ottemperanza del Decreto Rinnovabili, Attuazione  della direttiva 2009/28/CE sulla promozione dello  sfruttamento delle energie rinnovabili, espresso sfruttamento delle energie rinnovabili, espresso  all'art.11 del Dlgs n. 28/2011


RITIRO DEDICATO  RITIRO DEDICATO SCAMBIO SUL POSTO SCAMBIO SUL POSTO DETRAZIONI FISCALI DETRAZIONI FISCALI CERTIFICATI BIANCHI CERTIFICATI BIANCHI


Elenco impianti IN ESERCIZIO al 27/01/2013 Ambito territoriale = Calabria Ambito territoriale = Calabria Classe di potenza = Tutte Numero Impianti = 14.431 Potenza Impianti = 377.640 kW

http://atlasole gse it/atlasole/ http://atlasole.gse.it/atlasole/


Elenco impianti IN ESERCIZIO al 20/09/2012 Ambito territoriale = Calabria ==> Cosenza Classe di potenza = Tutte

Numero Impianti = 5.254 Potenza Impianti = 146.882 kW

Elenco impianti IN ESERCIZIO al 27/01/2013 Ambito territoriale = Calabria ==> Cosenza Classe di potenza = Tutte

Numero Impianti 5 717 Numero Impianti = 5.717 Potenza Impianti = 188.171 kW


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IMPIANTO FOTOVOLTAICO IMPIANTO FOTOVOLTAICO


Impianto fotovoltaico “impianto impianto fotovoltaico fotovoltaico” o  o “sistema sistema solare fotovoltaico solare fotovoltaico”:: è un  è un impianto di produzione di energia elettrica mediante conversione  diretta della radiazione solare, tramite l'effetto fotovoltaico.  Un impianto fotovoltaico è composto principalmente da un  i i insieme di moduli fotovoltaici piani, uno o più gruppi di  di d li f t lt i i i i iù i di conversione della corrente continua in corrente alternata e altri  componenti elettrici minori; componenti elettrici minori;  Possiamo suddividere un impianto fotovoltaico in tre principali  componenti. Esatto. Tre principali componenti. •Generatore fotovoltaico •Sistema di Conversione •Linee elettrica e sistemi di protezione Li l tt i i t i di t i


Impianti Fotovoltaici MODULI

STRUTTURE DI SOSTEGNO

INVERTER


Impianti Fotovoltaici Impianti Fotovoltaici Gli impianti fotovoltaici sono generalmente suddivisi in due  grandi famiglie: impianti "grid‐connect": sono impianti connessi ad una rete  di distribuzione esistente e gestita da terzi; esistente e gestita da terzi; impianti "ad isola" (detti anche "stand‐alone“ ): non sono  connessi ad alcuna rete di distribu ione, per cui sfruttano connessi ad alcuna rete di distribuzione, per cui sfruttano  direttamente sul posto l'energia elettrica prodotta.


Oggi trasformare la luce solare in energia elettrica  O i f l l l i i l i non è solo possibile ma anche molto conveniente. 


kW ( kilowatt ), kWh (kilowattora), kWp (kilowatt di picco) Nel sistema di misura internazionale la potenza viene misurata  N l it di i i t i l l t i i t in W (watt) e nei suoi multipli kilowatt kW, megavatt MW e così  via. A titolo informativo devi sapere che il watt equivale ad 1 via. A titolo informativo devi sapere che il watt equivale ad 1  joule al secondo 1 W = 1 J/s Quello che mi preme sottolineare è  che con il watt misuriamo la potenza. Quindi quando parliamo  di potenza, riferite al nostro impianto fotovoltaico, faremo  riferimento al watt. Differente cosa è l'energia.  Nel sistema internazionale l'unità di misura dell'energia è il kWh (kilowattora). Per definizione 1 kilowattora corrisponde alla potenza (kilowattora). Per definizione 1 kilowattora corrisponde alla potenza  di 1000 watt esercitata per un'ora. L'energia elettrica viene appunto  misurata in kWh e di conseguenza anche i consumi di energia  elettrica vengono misurati in kWh. 


La potenza di un impianto fotovoltaico viene misurata in Wp watt  di picco . Il watt di picco è un particolare tipo di watt, infatti  misura si la potenza ma in condizioni prestabilite. l d bl Il watt di picco è la potenza teorica massima producibile dal  generatore fotovoltaico Il Wp è la grandezza che caratterizza ogni  generatore fotovoltaico. Il Wp è la grandezza che caratterizza ogni modulo e sulla base della normativa IEC 904‐3 (1989), questo  valore indica la potenza erogata da un modulo in condizioni  p g standard ovvero:  irraggiamento di 1000 W/m2 temperatura di cella di 25 °C posizione del sole a 1 5 AM posizione del sole a 1,5 AM


L'effetto fotovoltaico consiste nella conversione  della radiazione solare in energia elettrica della radiazione solare in energia elettrica.  Tale conversione avviene quando un flusso di energia  Tale conversione avviene quando un flusso di energia luminosa investe un materiale semiconduttore  opportunamente drogato opportunamente drogato.  Per drogaggio si intende l’aggiunta al semiconduttore puro di  piccole percentuali di atomi non facenti parte del semiconduttore  stesso.  stesso


Ai fini del funzionamento delle celle, i fotoni di cui è composta la  luce solare non sono tutti equivalenti: per poter essere assorbiti e  partecipare al processo di conversione un fotone deve possedere partecipare al processo di conversione, un fotone deve possedere  un’energia superiore a un certo valore minimo Eg (Per il Silicio Eg =  1,1 eV , ), che dipende dal materiale di cui è costituita la cella. In  ), p caso contrario, il fotone non riesce ad innescare il processo di  conversione.

f ii d di lib I fotoni in grado di liberare  cariche nel semiconduttore  sono quelli avente lunghezza sono quelli avente lunghezza  d’onda inferiore a 1,1μm


Caratteristica Corrente Tensione Caratteristica Corrente‐Tensione La corrente di cortocircuito Isc è un parametro caratteristico della  cella PV e aumenta con I'area della giunzione. La tensione a vuoto Uoc dipende essenzialmente dal materiale  semiconduttore: per Ie i d I celle al silicio Uoc ll l ili i U ≈ 0,5 V ... 0,6 V 05V 06V II punto di  funzionamento della funzionamento della  cella chiusa su una  resistenza R è  rappresentato  dall'intersezione d ll della retta V = RI con  tt V RI la caratteristica  correnle tensione correnle‐tensione della cella


Caratteristica Corrente Tensione Caratteristica Corrente‐Tensione

Dipendenza della caratteristica  della cella I‐V in funzione della  t temperatura di funzionamento t di f i t


Caratteristica Corrente Tensione Caratteristica Corrente‐Tensione

Dipendenza della caratteristica della cella I‐V in  funzione dell’irraggiamento u o e de agg a e to


C ll f t Celle fotovoltaiche in Silicio lt i h i Sili i Le celle in silicio cristallino (mono e policristallino) rappresentano  ( p ) pp circa il 90% del mercato fotovoltaico ; il resto e suddiviso tra celle a  film sottile e celle di seconda e terza generazione. Una cella di un modulo al  silicio monocristallino è costituita da un singolo  cristallo di silicio, il che garantisce una massima  ll d l l h conducibilità dovuta al perfetto allineamento  degli atomi di silicio allo stato puro ed degli atomi di silicio allo stato puro ed  è realizzata a partire da un wafer la cui struttura  cristallina è omogenea (monocristallo) g Il rendimento dei  moduli al silicio monocristallino si aggira  attorno al 14% – 16% e le celle fotovoltaiche sono di colore  attorno al 14%  16% e le celle fotovoltaiche sono di colore blu scuro a forma ottagonale


C ll f t Celle fotovoltaiche in Silicio lt i h i Sili i Nelle celle al silicio policristallino, il  wafer non è strutturalmente omogeneo  ma organizzato in grani localmente ma organizzato in grani localmente  ordinati; si ottiene riciclando componenti  elettronici scartati, ossia il cosiddetto  , “scraps di silicio” il quale viene rifuso per  ottenere una composizione cristallina  compatta. il rendimento di un modulo policristallino si aggira intorno all’ 13%  – 15% e le celle sono di colore blu intenso di forma quadrata


C ll f t Celle fotovoltaiche in Silicio lt i h i Sili i IlIl silicio solidifica in forma di lingotto cilindrico di  monocristallo  ili i lidifi i f di li tt ili d i di i t ll dal diametro 13 – 20 cm con una lunghezza che può  raggiungere i 200cm raggiungere i 200cm  SSuccessivamente il lingotto viene  i il li i tagliato con speciali seghe a filo in  fettine dette wafers con spessore  con spessore fettine dette wafers di 250 – 350 μm .  A causa delle ridotte dimensioni si  ha una estrema fragilità.


C ll fil Celle a film sottile ttil Uno strato semiconduttore di pochi micron viene depositato,  tramite processi fisici e chimici, su di una superficie di supporto,  donde il nome di celie a"film sottile" per distinguerle dalle celte a silicio cristallino che hanno uno spessore di centinaia dalle celte a silicio cristallino che hanno uno spessore di centinaia  di micron . Un risparmio di materiale semiconduttore è notevole. II supporto Un risparmio di materiale semiconduttore è notevole. II supporto  può essere anche flessibile e questo amplia il campo di  applicazione delle celle a film sottile.


C ll fil Celle a film sottile ttil Le celle a film sottile utilizzano semiconduttori particolari,  come il CdTe (tellururo di cadmio), il CIS (solfururo di indio e  rame), il CIGS (solfururo di rame, indio e gallio) o, più frequentemente, il silicio amorfo. Nelle applicazioni dove e richiesta un'alta efficienza di  conversione per 10 spazio limitato si utilizzano celle conversione. per 10 spazio limitato, si utilizzano celle  all'arseniuro di gallio (GaAs), Ie quali possono raggiungere una efficienza del 25%. una efficienza del 25%.


Effi i Efficienza delle celle fotovoltaiche d ll ll f t lt i h p Tipo di Cella

Efficienza %

Monocristallino

14 ‐ 16

l ll Policristallino

13 ‐ 15

CdTe (tellururo di cadmio)

10 ‐12

CIS (solfururo di indio e rame)

10 ‐12

CIGS (solfururo di rame, indio e  di rame indio e CIGS (solfururo gallio)

10 ‐12 10 12

Silicio amorfo Silicio amorfo

7 7‐9

Arseniuro di gallio (GaAs)

25 %


C ll Collegamento celle : Serie e Parallelo t ll S i P ll l


M d li F t Moduli Fotovoltaici lt i i Una cella fotovoltaica eroga una potenza di qualche watt:  Una cella fotovoltaica eroga una potenza di qualche watt: troppo piccola per i comuni impieghi. Piu celle (uguali) vengono quindi collegate elettricamente e  assemblate meccanicamente per formare un modulo, il  quale costituisce il componente base, commercialmente  djsponibile sul mercato, per la realizzazione di impianti  s l mercato per la reali a ione di impianti fotovoltaici. 


M d li F t Moduli Fotovoltaici lt i i La tensione totale  del modulo è data dalla tensione delle celle  collegate in serie (blocchi di celle ), la corrente invece è data dalla  somma dei blocchi di celle collegati in parallelo.


M d li F t Moduli Fotovoltaici lt i i Le celle che costituiscono un modulo sono incapsulate con un  sistema di assemblaggio che: • isola elettricamente Ie isola elettricamente Ie celle verso I celle verso I'esterno; esterno; • protegge Ie celle dagli agenti atmosferici e dalle sollecitazioni  meccaniche • resiste ai raggi ultravioletti , alle basse temperature, agli sbalzi  di temperatura e all' abrasione;  •smaltisce facilmente il calore, per evitare che !'aumento di  temperatura riduca a potenza fornita dal modulo

Tali proprietà devono permanere per la vita attesa del  modulo (oltre i trenta anni) modulo (oltre i trenta anni)


M d li F t Moduli Fotovoltaici lt i i La sezione di un modulo standard in silicio cristallino è composta da: • una lamina di protezione sui lato superiore esposto alla luce • una lamina di protezione sui lato superiore esposto alla luce,  caratterizzata da elevata trasparenza (il materiale pili utilizzato e il  vetro temprato); p ); • un materiale di incapsulamento; nei processi che utilizzano la fase di  laminazione si impiega spesso il VinilAcetato di Etilene (EVA); • un substrato di supporto  posteriore (vetro metallo posteriore (vetro, metallo,  plastica); • una cornice metallica (telaio),  usualmente in alluminio.


Le prestazioni di moduli diversi possono essere paragonate   solo a parità di condizioni ambientali e di irraggiamento solare,  da qui la necessità di stabilire a livello internazionale condizioni di prova standard (STC: Standard Test Conditions ) Le norme IEC/EN 60904 hanno assunto le seguenti condizioni di  p prova standard: ‐Irraggiamento solare ( sul piano del modulo ) : 1000W/mq ‐ Temperatura delle celle : 25 °C ‐ distribuzione spettrale corrispondente ad AM = 1,5 Per ricavare i dati nominali, in particolare la caratteristica Corrente – Tensione, il modulo viene posto in un simulatore solare, attrezzato  con lampade allo xenon.


Nella realtà impiantistica , i moduli funzionano spesso in condizioni   ambientali differenti da quelle standard. In particolare la cella si  q p trova ad operare a temperature diverse da quelle di 25°C. Si è perciò sentito il bisogno di introdurre la "temperatura della  cella in condizioni operative nominali" (NOCT: Nominal ll i di i i i i li" ( i l Operating i Cell Temperature) per calcolare I'influenza della temperatura sulla  potenza. potenza Tali condizioni operative nominali sono le seguenti: • irraggiamento solare: 800 W/m2; • temperatura ambientale (dell'aria): 20°C; • velocità dell'aria sui retro  l i à d ll' i i del modulo: 1 m/s; • modulo funzionante a vuoto • modulo funzionante a vuoto.


Etichetta moduli fotovoltaici Etichetta moduli fotovoltaici Ogni modulo deve disporre di una targa leggibile e indelebile  O i d l d di di t l ibil i d l bil su cui devono essere riportati i seguenti dati:  • nome o simbolo del costruttore; nome o simbolo del costruttore; • tipo o numero di modello; • numero di serie; • polarita dei terminali o dei conduttori; • massima tensione di esercizio per la quale il modulo è  d tt ( 1000V) adatto ( 1000V) • classe di impiego del modulo; • simbolo di classe II (per i moduli di classe A) simbolo di classe II (per i moduli di classe A)


Datasheet moduli fotovoltaici moduli fotovoltaici II costruttore del modulo deve inoltre fornire gli ulteriori dati necessari per  II costruttore del modulo deve inoltre fornire gli ulteriori dati necessari per l’impiego dei moduli:  • tensione a vuoto Uoc; • corrente di cortocircuito Isc; • massima potenza Pmax con indicazione delle tolleranze di produzione • massima potenza Pmax,  con indicazione delle tolleranze di produzione  • tensione e corrente nel punto di massima potenza (MPP) Umpp e Impp • corrente nominale massima dei dispositivi di protezione contro Ie sovracorrenti abbinabili al modulo (in genere fusibili); • numero massimo raccomandato di moduli collegabili in serie/parallelo • temperatura della cella in condizioni operative nominali (NOCT); temperatura della cella in condizioni operative nominali (NOCT); • massima corrente inversa tollerata; • coefficienti di temperatura per la tensione e la potenza.


S lt Scelta moduli fotovoltaici d li f t lt i i ‐Efficienza del modulo ‐ Coefficiente di Temperatura ‐ Integrazione architettonica  ‐ Sito ombreggiato ‐ Altre esigenze


Efficienza del modulo Efficienza del modulo L’efficienza  di conversione di un modulo è il rapporto tra  ll’energia energia solare raccolta dalla superficie di un modulo e la  solare raccolta dalla superficie di un modulo e la potenza di picco prodotta. Tale rapporto viene espresso in  p percentuale. 


Efficienza del modulo Efficienza del modulo

Supponiamo innanzitutto di essere nelle condizioni standard  STS, infatti come abbiamo visto i Watt di picco , fanno  riferimento alla potenza prodotta in condizioni standard. Per  semplicità supponiamo inoltre che il sole irradi una potenza di  1000 W/m2 e che la superficie del modulo sia di 1 m 1000 W/m e che la superficie del modulo sia di 1 m2.  Quindi  Quindi se il modulo producesse una potenza di 1000 Wpesso avrebbe  ( una efficienza del 100% (ovvero il massimo valore di efficienza  possibile) infatti : 


Quindi a parità di superficie produce di più un modulo a  p più alta efficienza. Conviene quindi acquistare un modulo  q q ad alta efficienza quindi? Dipende dalle esigenze. i d d ll i Quello che è sicuro che un modulo a più alta efficienza  Quello che è sicuro che un modulo a più alta efficienza non produce più energia di un modulo a bassa efficienza. 


Integrazione architettonica Integrazione architettonica 


Integrazione architettonica Integrazione architettonica 


Integrazione architettonica Integrazione architettonica 


Integrazione architettonica Integrazione architettonica 


Integrazione architettonica Integrazione architettonica 


Un inverter propriamente detto è un apparato  elettronico in grado di convertire una corrente  continua in una corrente alternata Tale corrente alternata deve presentare delle   l l d d ll caratteristiche di ampiezza e frequenza adatte  alla rete elettrica del distributore Perché alla rete elettrica del distributore. Perché,  occorre ricordarlo, oltre a poter utilizzare  l’energia elettrica prodotta, istantaneamente  g p per gli usi e consumi propri, possiamo  immettere in rete l’energia superflua, l’energia  che in particolari momenti della giornata non  h i i l i i d ll i utilizziamo o utilizziamo in parte. 


La scelta della potenza dell’impianto fotovoltaico non è  La scelta della potenza dell’impianto fotovoltaico non è collegata alla potenza nominale del contatore installato ma esclusivamente al consumo in kWh dell’utente ma esclusivamente al consumo in kWh dell’utente SSupponiamo installare un impianto fotovoltaico da 6 kWp.  i i t ll i i t f t lt i d 6 kW Tale impianto produrrà ogni ora, in condizione standard, 6 kWh

lezione-1-fv-parte-1  
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