12.03.2015 Views

Solare Fotovoltaico - Arturo de Risi

Solare Fotovoltaico - Arturo de Risi

Solare Fotovoltaico - Arturo de Risi

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

<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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!