Solare Fotovoltaico - Arturo de Risi
Solare Fotovoltaico - Arturo de Risi
Solare Fotovoltaico - Arturo de Risi
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<strong>Solare</strong> <strong>Fotovoltaico</strong><br />
<strong>Arturo</strong> <strong>de</strong> <strong>Risi</strong>,<br />
Università <strong>de</strong>gli Studi di Lecce<br />
Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Meccanica<br />
Storia <strong>de</strong>l <strong>Fotovoltaico</strong><br />
L'effetto fotovoltaico è noto fin dal 1839, dalle esperienze <strong>de</strong>l fisico<br />
francese Edmond Becquerel (1820-1891) che presentò alla<br />
Acca<strong>de</strong>mia <strong>de</strong>lle Scienze di Parigi la sua "Memoria sugli effetti<br />
elettrici prodotti sotto l'influenza <strong>de</strong>i raggi solari", scoperta avvenuta<br />
casualmente mentre effettuava <strong>de</strong>lle esperienze su una cella<br />
elettrolitica in cui erano immersi due elettrodi di platino. Si <strong>de</strong>ve<br />
aspettare fino al 1954 per avere la prima cella solare commerciale in<br />
silicio (Person, Fuller e Chapin) realizzata all'interno <strong>de</strong>i laboratori<br />
Bell. I costi iniziali di questa nuova tecnologia erano ingenti e ne<br />
restrinsero il campo d'azione a casi particolari, come l'alimentazione<br />
di satelliti artificiali. Le sperimentazioni vennero quindi portate avanti<br />
per tale scopo e solo verso la metà <strong>de</strong>gli anni settanta si iniziò a<br />
rivolgere l'attenzione verso utilizzi "terrestri".
<strong>Solare</strong> <strong>Fotovoltaico</strong><br />
Effetto fotovoltaico<br />
1. La radiazione solare (fotoni di diversa energia) investe una cella fotovoltaica<br />
2. La parte di radiazione assorbita ce<strong>de</strong> energia agli elettroni <strong>de</strong>lla cella (di materiale<br />
semiconduttore, generalmente silicio)<br />
3. Gli elettroni sono liberi di lasciare la loro posizione e si rendono disponibili per la conduzione<br />
4. Le posizioni lasciate libere (lacune) costituiscono una corrente di cariche positive opposta a<br />
quella di cariche negative costituita dagli elettroni<br />
I Semiconduttori<br />
Il silicio:<br />
IV periodo nel sistema periodico<br />
L'atomo ha 14 elettroni<br />
4 elettroni di valenza esterni ⇒ legame<br />
cristallino a grata<br />
Solido cristallino a grata: formato da 5<br />
unità di base: l'atomo centrale + 4 atomi con<br />
cui ripartisce gli elettroni di valenza<br />
Generazione <strong>de</strong>lle cariche + e – sul<br />
reticolo<br />
1.Fotone di energia sufficiente colpisce<br />
un elettrone di valenza<br />
2.Lo libera dal relativo legame atomico<br />
3.Resta così uno spazio nella struttura<br />
di cristallo in cui l’elettrone rise<strong>de</strong>va<br />
("vacanza o lacuna“)<br />
4.L'elettrone libero viaggia sulla grata<br />
cristallina e diventa parte <strong>de</strong>lla banda<br />
di conduzione<br />
5.L’atomo lasciato libero dall'elettrone<br />
diventa carica positiva (vacanza)<br />
6.Questa si muove quasi liberamente<br />
sulla grata di cristallo, poichè gli<br />
elettroni si scambiano reciprocamente<br />
gli atomi vicini. Queste cariche<br />
generate dalla luce, sia + che -,<br />
costituiscono l’elettricità
I Semiconduttori Drogati<br />
Campo elettrico nelle<br />
celle fotovoltaiche<br />
generato quando due semiconduttori con differenti<br />
caratteristiche elettriche vengono messi in contatto<br />
Tecnica per creare un campo elettrico in una cella<br />
cristallina PV di silicio: drogaggio<br />
Semiconduttore elettrico di tipo n: aggiunta al Si di<br />
piccola quantità di elemento <strong>de</strong>lla V colonna (P o As)<br />
Il P va ad occupare nella grata di cristallo lo stesso posto<br />
prece<strong>de</strong>ntemente occupato dall'atomo di Si.<br />
5° elettrone di valenza: rimane libero ed è disponibile <strong>de</strong>lla<br />
fascia di conduzione permanente <strong>de</strong>l cristallo (carica portante<br />
di maggioranza n)<br />
Semiconduttore elettrico di tipo p: aggiunta al Si di<br />
piccola quantità di elemento <strong>de</strong>lla III colonna (B o G)<br />
L’atomo <strong>de</strong>l B va ad occupare nella grata di cristallo lo stesso<br />
posto prece<strong>de</strong>ntemente occupato da un atomo di Si<br />
4° elettrone di valenza: manca e si crea una lacuna o vacanza<br />
(carica portante di maggioranza p)<br />
La Formazione <strong>de</strong>l Campo Elettrico<br />
Semiconduttori p ed n: elettricamente neutri se isolati (stesso n° di protoni ed elettroni)<br />
Elementi portanti <strong>de</strong>lla carica di maggioranza:<br />
1. hanno energia ecce<strong>de</strong>nte non vincolata agli elettroni di valenza <strong>de</strong>gli atomi vicini che permette<br />
loro di attraversare il reticolo cristallino<br />
2. sono quelli che fisicamente rispondono alla presenza di un campo elettrico<br />
Contatto p + n<br />
si forma un campo elettrico alla<br />
giunzione (giunzione PN)<br />
Alcuni elementi portanti <strong>de</strong>lla carica di maggioranza di ognuna <strong>de</strong>lle<br />
due parti p ed n passano sull’altro semiconduttore per effetto di due<br />
forze:<br />
1) Maggiore energizzazione <strong>de</strong>gli elementi portanti <strong>de</strong>lla carica di<br />
maggioranza che migrano attraverso la giunzione<br />
2) sono attratti elettricamente dalla carica opposta <strong>de</strong>gli elementi<br />
portatori di maggioranza attraverso la giunzione (elettrone di P<br />
riempie lacuna di B)<br />
3) sovrappopolazione di lacune sulla giunzione n e di elettroni sulla p<br />
4) concentrazione netta di carica sui lati <strong>de</strong>lla giunzione d’intensità<br />
proporzionale alla concentrazione di drogante
Quando un fotone di luce<br />
è assorbito da un atomo di<br />
silicio<br />
Il Campo Elettrico :<br />
l‘Azionamento <strong>de</strong>i Portatori di Carica<br />
si genera una coppia elettrone – lacuna che comincia a<br />
muoversi attraverso il semiconduttore. Se non correttamente<br />
indirizzati si ricombinerebbero in circa 10 -6 s e non sarebbero<br />
capaci di creare una corrente elettrica<br />
Quando un elemento portante di minoranza (di qualsiasi lato) si avvicina abbastanza da sentire la<br />
forza <strong>de</strong>l campo elettrico, è attratto all'interfaccia; se l'elemento portante ha energia sufficiente, è<br />
spinto verso l'altro lato. Gli elementi portanti di maggioranza sono respinti da questo stesso campo<br />
elettrico. In questo modo, il campo sceglie gli elettroni e le lacune generati dal fotone,<br />
spingendo i nuovi elettroni verso un lato <strong>de</strong>lla barriera e le nuove lacune dall'altro (questa forza<br />
genera il moto <strong>de</strong>i portatori di carica)<br />
Collegamento lati giunzione ad un circuito<br />
esterno: migrazione elettroni da n a p (attraverso il<br />
circuito) dove si ricombinano con le lacune per poi<br />
ripetere il processo.<br />
A circuito aperto ⇒ accumulo portatori<br />
di carica alle estremità <strong>de</strong>lla cella fino alla<br />
tensione di equilibrio<br />
L’energia di banda e massimo<br />
sfruttamento <strong>de</strong>ll’energia radiante<br />
Energia di banda: energia richiesta per muovere un elettrone <strong>de</strong>l guscio atomico<br />
esterno dalla banda di valenza a quella di conduzione. f (materiale , strutture atomiche)<br />
Il livello di banda <strong>de</strong>l materiale <strong>de</strong>termina quanta parte <strong>de</strong>llo<br />
Silicio = 1.1 electron – volt (eV) spettro di luce solare può essere assorbito per produrre<br />
energia elettrica<br />
Solo i fotoni aventi il livello energetico di banda sono capaci di liberare elettroni dalle ban<strong>de</strong> in cui<br />
sono vincolati nell’atomo (di valenza) a quelle di conduzione, producendo corrente elettrica<br />
E<br />
Energia singoli fotoni (Planck)<br />
E<br />
1,23<br />
eV<br />
λ<br />
troppo bassa: riscaldamento cella<br />
Troppo alta: salto elettronico + riscaldamento cella<br />
materiali<br />
Alta E b ⇒ alte V e basse I<br />
Bassa E b ⇒ basse V e alte I<br />
= Spettro radiazione solare, (IR – UV): 0.5 - 2.7 eV<br />
progettazione<br />
cella<br />
radiazione solare utilizzabile:<br />
0,2 < λ < 1,1 µm<br />
Rendimento cella < 45%<br />
Compromesso<br />
(1 < E b < 1.8 eV )<br />
(Si, G, Al)
La cella fotovoltaica<br />
Ai fini <strong>de</strong>l funzionamento <strong>de</strong>lle celle, i<br />
fotoni di cui è composta la luce solare non<br />
sono tutti equivalenti: per poter essere<br />
assorbiti e partecipare al processo di<br />
conversione, un fotone <strong>de</strong>ve posse<strong>de</strong>re<br />
un’energia superiore a un certo valore<br />
minimo, che dipen<strong>de</strong> dal materiale di cui<br />
è costituita la cella. In caso contrario, il<br />
fotone non riesce ad innescare il processo<br />
di conversione.<br />
La cella fotovoltaica<br />
La cella fotovoltaica, quando viene illuminata ha, un comportamento<br />
analogo a quello di un diodo a semiconduttore. In queste condizioni la<br />
tensione e la corrente sono legati da una relazione di tipo esponenziale<br />
ottenuta risolvendo l'equazione <strong>de</strong>lla conservazione <strong>de</strong>lla carica
La cella fotovoltaica<br />
<br />
<br />
All’aumentare <strong>de</strong>lla radiazione<br />
luminosa la variazione di<br />
corrente è molto più gran<strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>lla variazione <strong>de</strong>lla tensione<br />
a vuoto.<br />
Il punto di potenza massima si<br />
sposta solo leggermente verso<br />
<strong>de</strong>stra assicurando una<br />
tensione di uscita pressoché<br />
costante<br />
Efficienza <strong>de</strong>lla cella
La cella fotovoltaica<br />
La tipica cella fotovoltaica è costituita da un<br />
sottile wafer, di spessore di 0,25÷0,35 mm<br />
circa, di silicio mono o policristallino,<br />
opportunamente drogato.<br />
Essa è generalmente di forma quadrata e di<br />
superficie pari a circa 100 cm 2 e produce -<br />
nelle condizioni di soleggiamento standard<br />
(1 kW/m 2 ) e a 25°C – una corrente di 3A,<br />
con una tensione di 0,5 V, quindi una<br />
potenza di 1,5 Watt.<br />
La cella fotovoltaica
Le celle e i pannelli fotovoltaici<br />
Unità elementare <strong>de</strong>i pannelli:<br />
Cella fotovoltaica<br />
superficie = 100 cm 2<br />
V a circuito aperto = 0,6 V<br />
Potenza = 1 - 2 W<br />
Perdite<br />
1. Copertura<br />
2. Riflessioni<br />
3. Riscaldamento<br />
Più celle: moduli Più moduli: array Generazione di corrente continua<br />
Spesso è necessario<br />
utilizzare un dispositivo che<br />
converta la corrente<br />
continua in alternata<br />
(inverter)<br />
I moduli fotovoltaici<br />
I moduli in commercio attualmente più<br />
diffusi (con superficie attorno a 0,5-<br />
0,7 m 2 ), che utilizzano celle al silicio<br />
mono- e poli- cristallino, prevedono<br />
tipicamente 36 celle collegate<br />
elettricamente in serie. Il modulo così<br />
costituito ha una potenza che va dai<br />
50 agli 80 Wp, a seconda <strong>de</strong>l tipo e<br />
<strong>de</strong>ll'efficienza <strong>de</strong>lle celle, e tensione<br />
di lavoro di circa 17 Volt con<br />
corrente di circa 3 - 4 A. I moduli<br />
comunemente usati nelle applicazioni<br />
commerciali hanno un rendimento<br />
complessivo <strong>de</strong>l 12-13%.<br />
13%.
Curve caratteristiche V – I<br />
<strong>de</strong>i pannelli<br />
Funzione di:<br />
1) dimensioni <strong>de</strong>l pannello<br />
2) connessione tra i moduli<br />
3) irraggiamento solare sulla<br />
superficie<br />
V cella a circuito aperto = 0.6 V<br />
Connessione in serie di 34-36<br />
celle:<br />
V ≈ 20-21 V<br />
Per medi valori di irraggiamento, la<br />
tensione nel punto di ottimo<br />
<strong>de</strong>lla curva caratteristica, è pari a<br />
circa l’80% di quello a circuito<br />
aperto ⇒ d.d.p. di circa 16 -17 V<br />
Efficienza <strong>de</strong>i moduli
Influenza <strong>de</strong>lla Temperatura di Cella<br />
Sperimentalmente<br />
diminuzione di rendimento di circa 0,4 % /°C<br />
T<br />
cell<br />
= T<br />
ambient<br />
+ k ⋅P<br />
in<br />
k = 0,02 – 0,03 °C m 2 /W<br />
P in<br />
= radiazione solare inci<strong>de</strong>nte sul pannello in W/m 2<br />
Ad una temperatura di cella di 60° C (tipica in certi<br />
casi operativi), si arriva a valori di tensione pari a<br />
circa 14 -15 V, valore ottimo per caricare una tipica<br />
batteria lead-acid (normale al Pb) con tensione<br />
nominale di 12 V<br />
Commercialmente:<br />
moduli da 34 - 36 celle in serie (le batterie al piombo<br />
sono le più comunemente utilizzate come accumulatori<br />
per applicazioni fotovoltaiche di media gran<strong>de</strong>zza)<br />
Costi e prezzi<br />
I costi <strong>de</strong>i moduli fotovoltaici, sebbene ancora molto elevati, sono<br />
suscettibili di abbassarsi notevolmente, secondo il trend <strong>de</strong>gli ultimi due<br />
<strong>de</strong>cenni, grazie al progredire <strong>de</strong>lla ricerca, che certamente permetterà di<br />
trovare materiali sempre meno costosi e con rendimenti di conversione<br />
energetica sempre più interessanti.
Costi e prezzi Impianti Isolati<br />
Costi e prezzi<br />
Costo medio <strong>de</strong>ll’impianto: 7.500,00 €/kWp<br />
Costo <strong>de</strong>ll’energia: 0,16 €/kWh<br />
Pay-back semplice: 11 anni
Impianti Fotovoltaici<br />
CARATTERISTICHE GENERALI:<br />
•sono modulari: si può facilmente dimensionare il sistema, in base alle<br />
particolari necessità, sfruttando il giusto numero di moduli;<br />
•non richiedono combustibile, né riparazioni complicate;<br />
•manutenzione: questa è sostanzialmente riconducibile a quella <strong>de</strong>gli<br />
impianti elettrici consistente nella verifica annuale <strong>de</strong>ll’isolamento e <strong>de</strong>lla<br />
continuità elettrica. Inoltre i moduli sono praticamente inattaccabili dagli<br />
agenti atmosferici e si puliscono automaticamente con le piogge, come<br />
dimostrato da esperienze in campo e in laboratorio;<br />
•funzionano in automatico: non richiedono alcun intervento per<br />
l’esercizio <strong>de</strong>ll’impianto;<br />
•Vita utile: circa 20-25 anni<br />
Impianti Fotovoltaici<br />
Impianti isolati (stand-alone)<br />
nei quali l’energia prodotta alimenta direttamente un carico elettrico<br />
e, per la parte in ecce<strong>de</strong>nza, viene generalmente accumulata in<br />
apposite batterie di accumulatori, che la ren<strong>de</strong>ranno disponibile<br />
all’utenza nelle ore in cui manca l’insolazione.<br />
Impianti connessi ad una rete elettrica di distribuzione (gridconnected)<br />
: l’energia viene convertita in corrente elettrica alternata<br />
per alimentare il carico-utente e/o immessa nella rete, con la quale<br />
lavora in regime di interscambio.
Impianti Fotovoltaici<br />
Generatore:<br />
• Insieme di moduli fotovoltaici<br />
• Potenza: numero totale moduli<br />
• Tensione: numero di moduli in serie<br />
• Struttura meccanica<br />
• Sostenere, ancorare e orientare i moduli<br />
• Dimensionameto sul doppio <strong>de</strong>ll’intensità massima <strong>de</strong>l vento<br />
registrata negli ultimi due anni<br />
Sistema di condizionamento <strong>de</strong>lla potenza<br />
• Impianti isolati<br />
• Adatta le caratteristiche <strong>de</strong>l generatore PV all’utenza (V, I, d.c,<br />
a.c., ecc.)<br />
• Gestisce l’accumulo di energia<br />
• Impianti collegati alla rete<br />
• Converte la corrente continua in alternata<br />
• Adatta il generatore PV alla rete<br />
• Controlla la qualità <strong>de</strong>lla corrente immessa in rete<br />
Impianti Fotovoltaici<br />
Regolatore di Tensione<br />
Regolatori Soltek Mark IV 20 A<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Limita la corrente di carica per<br />
proteggere le batterie da fenomeni di<br />
surriscaldamento;<br />
Disconnette le batterie se il voltaggio<br />
scen<strong>de</strong> al di sotto o al di sopra di un<br />
valore soglia (tipicamente 10.6 V e 14<br />
V)<br />
Stabilizza la tensione con cui sono<br />
alimentate le batterie<br />
Reindirizza la potenza in esubero su<br />
altri carichi (riscaldamento acqua,<br />
forni elettrici, ecc.) per evitare<br />
sovraccarichi sulle batterie
Impianti Fotovoltaici<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Banchi di batterie sono una scelta usuale<br />
Nei locali batterie si libera idrogeno a<br />
seguito <strong>de</strong>l processo di ricarica –<br />
VENTILARE<br />
Le batterie per un funzionamento i<strong>de</strong>ale<br />
<strong>de</strong>vono lavorare a temperatura costante e<br />
superiore a 15°C<br />
Scariche complete o sovraccarichi riducono<br />
la vita utile => utilizzare regolatori di<br />
tensione<br />
Impianti Fotovoltaici
Funzionamento e<br />
Curva Caratteristica <strong>de</strong>gli Inverters<br />
Uscita <strong>de</strong>ll’inverter:<br />
1) V = voltaggio necessario in ingresso al carico elettrico applicato (motore,<br />
macchina elettrica ecc.) mentre<br />
2) frequenza variabile all’interno di un campo scelto (meno comuni) o fissa (50 o<br />
60 Hz a seconda <strong>de</strong>lle necessità <strong>de</strong>l carico elettrico applicato)<br />
1<br />
Rendimento <strong>de</strong>ll'inverter<br />
rendimento<br />
0.9<br />
0.8<br />
0.7<br />
0.6<br />
0.5<br />
0.4<br />
0.3<br />
0.2<br />
0.1<br />
inverter a frequenza variabile:<br />
scarso rendimento alle basse potenze<br />
oltre a costi relativamente alti<br />
Caduta di rendimento alle basse<br />
potenze<br />
Rendimento max = 90%<br />
Per potenze in ingresso < 10% ⇒<br />
rendimento inverter = 0<br />
0<br />
0 20 40 60 80 100 120<br />
% <strong>de</strong>lla potenza massima in ingresso<br />
GLI INSEGUITORI SOLARI (Solar Trackers ST):<br />
variazione mensile rispetto al piano orizzontale<br />
β<br />
consentono la variazione di inclinazione <strong>de</strong>i pannelli<br />
verso sud (“tilt”) per ottenere potenze maggiori dai sistemi<br />
fotovoltaici<br />
Potenza massimizzata nei vari mesi <strong>de</strong>ll’anno<br />
(funzione insolazione H T<br />
sul piano inclinato <strong>de</strong>l pannello)<br />
Per un sito a latitudine ϕ = 20° Nord, si trova β = 19°<br />
Con sistemi di orientamento automatico: calcolo inclinazione<br />
ottimale mensile<br />
GEN FEB MAR APR MAG GIU LUG AGO SET OTT NOV DIC<br />
Inclinazione β 41° 33° 22° 10° 0° 0° 0° 6° 18° 30° 39° 43°<br />
[W/mq]<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
19°<br />
41°<br />
[W/mq]<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
Irraggiamento sui pannelli a Luglio<br />
19°<br />
0°<br />
Aumento di radiazione<br />
inci<strong>de</strong>nte sul piano <strong>de</strong>i<br />
pannelli, evi<strong>de</strong>nte<br />
soprattutto nelle ore<br />
centrali <strong>de</strong>lla giornata<br />
100<br />
100<br />
0<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24<br />
ore<br />
0<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24<br />
ore
GLI INSEGUITORI SOLARI (Solar Trackers ST):<br />
variazione <strong>de</strong>ll’inclinazione durante la giornata<br />
Inseguimento <strong>de</strong>l sole durante il movimento diurno est – ovest<br />
Rotazione <strong>de</strong>l pannello lungo un asse inclinato <strong>de</strong>ll’angolo “tilt” (β) rispetto<br />
alla direzione nord – sud e formante con questo un piano normale alla<br />
direzione est – ovest<br />
• Sistema automatico di movimentazione molto più complesso e meno<br />
affidabile <strong>de</strong>l tilt<br />
• Elevati costi di acquisto e manutenzione ⇒ sconsigliabile per molte<br />
applicazioni. Utilizzato per sistemi al disotto <strong>de</strong>i 1000 W p<br />
(circa 10 m 2 di<br />
superficie pannelli) con peso abbastanza contenuto<br />
[W/mq]<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
Irraggiamento sui pannelli a Gennaio<br />
0<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24<br />
ore<br />
19°+solar tracking<br />
19°<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
Irragiamento sui pannelli a Luglio<br />
0<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24<br />
19°+solar tracking<br />
19° Forte aumento di<br />
irraggiamento nelle<br />
prime ore <strong>de</strong>l<br />
giorno e prima <strong>de</strong>l<br />
tramonto<br />
Effetto globale<br />
complementare<br />
rispetto a quello<br />
ottenibile col tilt<br />
Dimensionamento pacco batterie<br />
PV<br />
Module<br />
Controller<br />
Battery<br />
Inverter<br />
Load<br />
PV<br />
Modul<br />
e<br />
P-C<br />
Interface<br />
Controller<br />
C-B<br />
Interface<br />
Battery<br />
B-I,<br />
Interface<br />
Inverter<br />
12 to 120V<br />
1A to 10A<br />
I-L<br />
Load<br />
Power In,<br />
W<br />
208 W<br />
208 W<br />
=17.5 x<br />
11.9A<br />
=208 W<br />
148.1 W<br />
= 133.3/<br />
0.9 =<br />
148.1 W<br />
133.3 W<br />
=120/ 0.9 =<br />
133.3 W<br />
120 W<br />
120<br />
W<br />
Voltage In,<br />
V<br />
17.5 V<br />
17.5 V<br />
17.5 V<br />
13.8 V<br />
12 V<br />
12 V<br />
12 V<br />
120 V<br />
120 V<br />
Current In,<br />
A<br />
11.9 A<br />
11.9A<br />
=10.7A/<br />
0.9 =11.9<br />
A<br />
= 148.1/<br />
13.8 =<br />
10.7 A<br />
= 148.1<br />
W/ 12 V =<br />
12.3 A<br />
11.1 A<br />
= 133.3/ 12<br />
= 11.1 A<br />
1 A<br />
1 A<br />
Capacity,<br />
A-hour<br />
= 1181/<br />
10.7 =<br />
110<br />
hours<br />
=12.3 A x<br />
96 hr<br />
=1181 Ah<br />
Power<br />
Efficiency<br />
1<br />
(no loss)<br />
0.9<br />
1<br />
0.9 in x<br />
0.9 out<br />
1<br />
0.9<br />
1<br />
<br />
For four days, the battery must supply 1 A to the load requiring 592 Ah capacity
Impianti Isolati<br />
Esempi di applicazioni per utenze isolate sono:<br />
il pompaggio <strong>de</strong>ll’acqua, soprattutto in agricoltura;<br />
l'alimentazione di ripetitori radio, di stazioni di rilevamento e trasmissione dati<br />
(meteorologici, sismici, sui livelli <strong>de</strong>i corsi d’acqua), di apparecchi telefonici nel<br />
settore <strong>de</strong>lle comunicazioni;<br />
la carica di batterie, nella marina da diporto, nel tempo libero, per installazioni<br />
militari, ecc.;<br />
la segnalazione o prevenzione incendi, nei servizi di protezione civile;<br />
nei servizi sanitari, ad es. per l’alimentazione di refrigeratori, molto utili<br />
soprattutto nei paesi in via di sviluppo per la conservazione di vaccini e sangue;<br />
l'illuminazione e, in generale, la fornitura di potenza per case, scuole, ospedali,<br />
rifugi, fattorie, laboratori, ecc.;<br />
la potabilizzazione <strong>de</strong>ll’acqua;<br />
la segnaletica sulle stra<strong>de</strong>, le segnalazione di pericolo nei porti e negli aeroporti;<br />
la protezione catodica nell’industria e nel settore petrolifero e <strong>de</strong>lle strutture<br />
metalliche in generale.<br />
Impianti Isolati
Impianti collegati alla rete<br />
Tali impianti sono utilizzati dove la produzione di energia elettrica da fonte<br />
convenzionale è costosa e/o a elevato impatto ambientale.<br />
Tipiche applicazioni riguardano la generazione diffusa mediante piccoli<br />
impianti collegati alla rete elettrica di distribuzione in bassa tensione, che, a<br />
differenza <strong>de</strong>lle utenze isolate, non vedono l’utilizzo di batterie.<br />
Una applicazione alquanto recente in questo settore è quella relativa ai<br />
sistemi fotovoltaici integrati negli edifici. Questo tipo di utilizzazione richie<strong>de</strong><br />
l’impegno non solo <strong>de</strong>ll’industria fotovoltaica e <strong>de</strong>lle capacità progettuali di<br />
architetti ed ingegneri che ne rendano possibile l’integrazione tecnica, estetica<br />
ed economica nelle strutture edilizie, ma soprattutto <strong>de</strong>gli organi politici preposti<br />
all’emanazione di leggi che ne incentivino lo sviluppo e la diffusione.<br />
Impianti collegati alla rete<br />
La centrale fotovoltaica realizzata dall’ENEL a Serre (Sa) è, al momento,<br />
la più gran<strong>de</strong> <strong>de</strong>l mondo, occupa una superficie totale di 7 ettari, ha una<br />
potenza nominale di 3,3 MW e una produzione annua di progetto di 4,5<br />
milioni di kWh.
Impianti collegati alla rete<br />
<strong>Fotovoltaico</strong> ed architettura<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
L’inserimento <strong>de</strong>i moduli fotovoltaici nei tetti e nelle facciate rispon<strong>de</strong> alla natura<br />
distribuita <strong>de</strong>lla fonte solare.<br />
Il variegato mondo <strong>de</strong>lla casistica <strong>de</strong>ll’integrazione fotovoltaica può essere<br />
suddiviso in due categorie, quella <strong>de</strong>ll’integrazione negli edifici e quella nelle<br />
infrastrutture urbane.<br />
Fra le tipologie integrate negli edifici si evi<strong>de</strong>nziano le coperture (piane, inclinate,<br />
curve, a risega), le facciate (verticali, inclinate, a risega) i frangisole (fissi, mobili),<br />
i lucernai, gli elementi di rivestimento e le balaustre.<br />
Le principali tipologie integrate nelle infrastrutture urbane riguardano le pensiline<br />
(per auto, o di attesa) le grandi coperture, le tettoie, i tabelloni informativi e le<br />
barriere antirumore.
<strong>Fotovoltaico</strong> ed architettura<br />
<strong>Fotovoltaico</strong> ed architettura
<strong>Fotovoltaico</strong> ed architettura<br />
Impianto PV <strong>de</strong>ll’Università di<br />
Lecce<br />
<br />
<br />
L’impianto fotovoltaico <strong>de</strong>ll’Università di Lecce da 20 kWp è<br />
installato presso la se<strong>de</strong> “CODACCI-PISANELLI”;<br />
è <strong>de</strong>stinato ad immettere energia nella rete locale in bassa<br />
tensione a 400 V e 50 Hz;<br />
costo <strong>de</strong>ll’impianto: € 150.000
Impianto PV <strong>de</strong>ll’Università di<br />
Lecce<br />
La scelta <strong>de</strong>ll’immobile è <strong>de</strong>rivata da varie consi<strong>de</strong>razioni:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
l'immobile non è soggetto a particolari vincoli urbanistici o edilizi;<br />
la se<strong>de</strong> costituisce un punto di riferimento significativo <strong>de</strong>ll’attività <strong>de</strong>ll'Università,<br />
trovandosi in un punto centrale <strong>de</strong>l complesso urbano (su un'arteria principale<br />
<strong>de</strong>l traffico cittadino, in adiacenza a Porta Napoli) e molto frequentato dagli<br />
stu<strong>de</strong>nti;<br />
la struttura rappresenta l’utenza elettrica più importante <strong>de</strong>l patrimonio<br />
immobiliare <strong>de</strong>ll’Università <strong>de</strong>gli Studi di Lecce allocato nel polo urbano;<br />
la tipologia edilizia e strutturale <strong>de</strong>ll’immobile, con ampia copertura solare piana<br />
largamente disponibile dotata di parapetti, consente l’inserimento <strong>de</strong>ll’impianto<br />
senza particolari difficoltà tecniche e senza impatti visivi dall’esterno.<br />
I dati geografici <strong>de</strong>l sito sono:<br />
latitudine: 40°23’<br />
longitudine: 18°15 ’<br />
altitudine: 61 m s.l.m.<br />
Impianto PV <strong>de</strong>ll’Università di<br />
Lecce<br />
La potenza installata di 20.4 kWp è <strong>de</strong>rivata dai seguenti fattori:<br />
limitazione ad un massimo di 20 kW <strong>de</strong>lla potenza nominale<br />
<strong>de</strong>ll’impianto, in conformità alle prescrizioni <strong>de</strong>l bando <strong>de</strong>l<br />
Programma “Tetti fotovoltaici”;<br />
<br />
sufficiente disponibilità <strong>de</strong>lla superficie sulla copertura solare;<br />
inci<strong>de</strong>nza significativa, seppur inferiore, rispetto al fabbisogno di<br />
energia elettrica <strong>de</strong>ll’immobile.<br />
L’impianto è stato progettato secondo i seguenti criteri, tipici di<br />
molte applicazioni fotovoltaiche:<br />
modularità <strong>de</strong>ll’impianto;<br />
prefabbricazione <strong>de</strong>i componenti, tale da limitare al minimo le<br />
operazioni di cantiere;<br />
adattamento al sito di installazione specifico;<br />
consegna <strong>de</strong>ll'energia in accordo con la normativa vigente.
Impianto PV <strong>de</strong>ll’Università di<br />
Lecce<br />
LAYOUT IMPIANTO<br />
Piano quotato Scala 1:100<br />
Impianto PV <strong>de</strong>ll’Università di<br />
Lecce<br />
GENERATORE FOTOVOLTAICO<br />
(composto da n10 stringhe in parallelo)<br />
Condizioni di servizio<br />
Totale moduli installati<br />
Potenza nominale <strong>de</strong>l campo fotovoltaico<br />
Superficie totale moduli<br />
Tensione di circuito aperto<br />
Tensione al punto di massima consegna<br />
Vm<br />
Stringhe in parallelo<br />
Corrente massima di lavoro<br />
UNITA' DI<br />
MISURA<br />
°C<br />
N°<br />
Wp max<br />
m 2<br />
Voc<br />
V<br />
N°<br />
A<br />
VALORE<br />
-25° / +85°<br />
240<br />
20.400<br />
≈162,5<br />
535,2<br />
432<br />
10<br />
47,22
Impianto PV <strong>de</strong>ll’Università di<br />
Lecce<br />
LINEE ELETTRICHE - QUADRI<br />
Scala 1:100<br />
N. 3 cavi FG7R<br />
3 (1x16mmq) L=30m<br />
N. 10 cavi FG7R<br />
10 (1x6mmq) L=40m<br />
N. 10 cavi FG7R<br />
10 (1x6mmq) L=30m<br />
N. 2 cavi FG7R<br />
2 (1x16mmq) L=5m<br />
Azien<strong>de</strong> <strong>de</strong>l PV in Italia 1/5<br />
ALTRENERGIE p.s.c.<br />
Attività: Progettazione, commercializzazione e installazione di impianti per il risparmio energetico e<br />
l'utilizzo <strong>de</strong>lle fonti rinnovabili di energia<br />
Via Messina, 37 - 09126 Cagliari tel. 070 304644 fax 178.603.8644 e-mail: www.altrenergie.it<br />
ASTEL SARDA srl<br />
Attività: Progettazione e fornitura chiavi in mano di impianti fotovoltaci ed eolico. Agente Turbowinds<br />
per l’Italia<br />
Via Maroncelli, 2 - 07037 Sorso (SS) tel. 079 353386 fax 079 350165 e-mail: astelsar@tin.it<br />
www.astelsarda.it<br />
BP SOLAR<br />
Via Mentore Maggini, 50 - 00143 Roma tel. +39 06 51964087 fax +39 06 51964119 e-mail:<br />
rizzons@bp.com www.bpsolar.com<br />
CESI spa<br />
Attività: Progettazione e realizzazione di sistemi per il risparmio energetico e per la generazione da<br />
fonti rinnovabili: eolici, fotovoltaici e ibridi<br />
Via Rubattino, 54 - 20134 Milano tel. 02 21255710 fax 02 21255626 email: sanson@cesi.it www.cesi.it<br />
CONPHOEBUS scrl<br />
Attività: società <strong>de</strong>l Gruppo Enel attiva nel settore <strong>de</strong>lle tecnologie rinnovabili. Studio e progettazione,<br />
fornitura di servizi e sistemi chiavi in mano, collaudi e monitoraggio di impianti esistenti.<br />
Settori principali: solare termico e fotovoltaico, eolico, biomasse.<br />
Z. I. Passo Martino - 95121 (CT) tel. 095 7489111 fax 095 7489207-291246 e-mail: conphoeb@tin.it<br />
enelgreenpower.enel.it/it/gruppo/conphoebus.html<br />
DEA srl - Distribuzione Energie Alternative<br />
Attività: Società operante in ambito nazionale specializzata in progettazione - fornitura - installazione -<br />
collaudo e manutenzione post-vendita<br />
Via Anita Garibaldi, 22 04010 Giulianello di Cori (LT) tel. 06 9665265 fax 06 9665265 e-mail:<br />
<strong>de</strong>asrl@tiscali.it www.<strong>de</strong>asrl.it
Azien<strong>de</strong> <strong>de</strong>l PV in Italia 2/5<br />
ELETTRONICA SANTERNO spa<br />
Attività: Elettronica di potenza, sistemi fotovoltaici, piccola cogenerazione, sistemi di trazione elettrica,<br />
sistemi di telecontrollo.<br />
Via G. Di Vittorio, 3 - 40020 Casalfiumanese (BO) tel. 0542 668611 fax 06 666632 e-mail:<br />
sales@elettronicasanterno.it www.elettronicasanterno.it<br />
ELETTRO SANNIO snc<br />
Attività: Progettazione, fornitura e messa in opera di impianti FV ed eolici stand-alone e grid-connected.<br />
Via Fontanelle - 82020 Pietrelcina (BN) tel. 0824 991046 - fax 0824 997935 e-mail: info@elettrosannio.it<br />
www.elettrosannio.com<br />
ENEL GREEN POWER srl<br />
Attività: Geotermia, progettazione bioclimatica, eolico, solare fotovoltaico<br />
V.le Regina Margherita, 137 - 00198 Roma tel. 06 85901 www.enel.it<br />
ENEL.SI SpA<br />
Attività: società <strong>de</strong>l gruppo Enel attiva nel campo <strong>de</strong>lla realizzazione di impianti fotovoltaici e solari termici.<br />
Via <strong>de</strong>lla Bufalotta, 255 00139 Roma Numero Ver<strong>de</strong>: 800901515 e-mail: servizioclienti@enel.it<br />
www.enelsi.it<br />
ENERPOINT srl<br />
Attività: Sistemi solari termici e fotovoltaici (progettazione, distribuzione, installazione); sistemi per il<br />
risparmio energetico; pompe di calore geotermiche.<br />
Via I° Maggio, 34 – 20053 Muggiò (MI) tel. 039 2785311 fax 039 2785335 e-mail: info@enerpoint.it<br />
www.enerpoint .it<br />
Azien<strong>de</strong> <strong>de</strong>l PV in Italia 3/5<br />
EUROSOLARE spa<br />
Attività: Produttore di celle e moduli sia multicristallini che monocristallini<br />
Via Augusto D'Andrea, 6 - 00048 Nettuno (Roma) tel. 06 985259 fax 06 52061826 e-mail:<br />
eurosolare@eurosolare.agip.it www.eurosolare.it<br />
FEA srl<br />
Attività: <strong>Solare</strong> termico, fotovoltaico, progettazione bioclimatica, energia da biomasse<br />
Via Saluzzo, 49 - 12030 Scarnafigi (CN) tel. 0175 74134 fax 0175 74639 e-mail: fllifea@tin.it<br />
GREENSOLAR srl<br />
Attività: progettazione, vendita e installazione di impianti solari termici e fotovoltaici.<br />
Via Argine Ducale, 7 - 44100 Ferrara tel 0532 769722 fax 0532 711000 e-mail: greensolar@greensolar.it<br />
www.greensolar.it<br />
HELIANT snc di Vavalà<br />
Attività: Distributore esclusivo per l’Italia di lampeggianti stradali e marini solari Carmanah. Progettazione e<br />
fornitura di sistemi FV e termici.<br />
Via Tripoli, 12 - 10095 Grugliasco (TO) tel. 011 7709014 fax 011 7709016 e-mail: info@heliant.it www.heliant.it<br />
HELIOS TECHNOLOGY srl<br />
Attività: Sistemi solari fotovoltaici (produzione di celle e sistemi completi)<br />
Via Postumia, 11 - 55010 Carmignano <strong>de</strong>l Brenta (PD) tel. 049 9430288 fax 049 9430323 e-mail:<br />
info@heliostechnology.com www.heliostechnology.com<br />
LANA SOLAR srl<br />
Attività: Impianti solari fotovoltaci<br />
Via Roma, 2 - 39014 Postal (BZ) tel. 0473 293260 fax 0473 293261 e-mail: info@lanasolar.it
Azien<strong>de</strong> <strong>de</strong>l PV in Italia 4/5<br />
MULTI CONTACT ITALIA srl<br />
Attività: Sistemi per la connessione <strong>de</strong>i sistemi fotovoltaici<br />
Via Vetreria, 1 "COMO 90" – 22070 Grandate (CO) tel. 031 565252 fax 031 585262 e-mail: info@multicontact.it<br />
www.multi-contact.com<br />
RED 2002 – Renewable Energies Development srl<br />
Attività: Sviluppo, progettazione, installazione, direzione lavori, collaudo, impianti FV di primaria importanza ed<br />
elevata efficienza<br />
Via Luigi Perna, 51 – 00142 Roma tel. 06 54602759 fax 06 5431214 e-mail: d.inglieri@libero.it<br />
RISORSE SOLARI di Saporito Santolo<br />
Attività: Produzione pannelli solari misti aria-acqua. Impianti ad energia rinnovabile<br />
Via Piave, 27 – 21040 Lozza (VA) tel. 0332 264579 fax 0332 264579 e-mail: sapsanto@tin.it<br />
http://www.risorsesolari.com<br />
RIZZI ENERGY spa<br />
Attività: Ingegneria e realizzazioni impianti. <strong>Solare</strong> termico, dissalazione, generatori solari di vapore ad alta e<br />
bassa pressione, essicazione<br />
Via Nespolo, 6 - 25030 Adro (BS) tel. 030 7356761 fax 030 7450547 e-mail: rizzi@rizzienergy.com<br />
www.rizzienergy.com<br />
Azien<strong>de</strong> <strong>de</strong>l PV in Italia 5/5<br />
SEI - SISTEMI ENERGETICI INTEGRATI srl<br />
Attività: Progettazione, costruzione, installazione di sistemi e componenti fotovoltaici<br />
Via S. Jacopo, 32 - 59100 Prato tel. 0574 605415 fax 0574 39601 e-mail: info@sei-sist.it www.sei-sist.it<br />
SM SOLAR srl<br />
Attività: Distribuzione di moduli fotovoltaici e componentistica di piccoli generatori eolici e mini-idro<br />
Strada <strong>de</strong>lla Macallana, 8/A – 47895 Domagnano – Rep. San Marino tel. 349 6162817 fax 349 6102161 e-<br />
mail: info@smsolar.com www.smsolar.com<br />
SUNENERGY snc di Pietro Lo Cascio e C.<br />
Attività: Progettazione e realizzazione di sistemi solari fotovoltaici e termici. Energia eolica. Biomassa<br />
Via H. C. An<strong>de</strong>rsen, 4 – 90146 Palermo telefax 091 6881463 e-mail: tecnica@ergysun.com<br />
www.ergysun.com<br />
UFLEX srl – Divisione Energia<br />
Attività: Progettazione, dimensionamento, fornitura e messa in opera di impianti fotovoltaici per immissione<br />
in rete ed isolati.<br />
Via Milite Ignoto, 8/A – 16012 Busalla (GE) tel. 010 96201 fax 010 9620333 e-mail: ute@ultraflexgroup.it<br />
www.ultraflexgroup.it/ute<br />
WESTERN.CO.<br />
Electronics Equipments - Solar Systems<br />
Attività: Progetta e costruisce regolatori di carica, inverters, inseguitori solari, lampioni FV, impianti FV fino a<br />
1 kW<br />
Via Pasubio, 1 - 63037 San Bene<strong>de</strong>tto <strong>de</strong>l Tronto (AP) tel. 0735 751248 fax 0735 751254 e-mail:<br />
westcom@insinet.it www.western.it