Progettare ed installare un impianto fotovoltaico - Enea

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53 Il dimensionamento energetico degli impianti fotovoltaici degli angoli di tilt e azimut. Inoltre per una migliore valutazione della distanza tra le file si giunge spesso ad un compromesso tra ombreggiamento reciproco tra file e eccessiva distanza. Tipicamente si opta per avere assenza di ombre a mezzogiorno del solstizio invernale, che si traduce nel verificare la seguente condizione: D/A = sinβ·tg(23,5 + Φ) + cosβ ove D è la distanza fra le file, A l’altezza massima delle file, mentre con β e Φ sono indicati, rispettivamente il tilt e la latitudine. Ovviamente, anche qui, come per il caso di impianti connessi alla rete, con la disposizione a file parallele è minore l’energia solare incidente rispetto alla falda unica poiché: i moduli fotovoltaici non raccolgono la radiazione riflessa dal suolo (con l’esclusione della prima fila); parte della radiazione diretta non raggiunge i moduli se la distanza fra le file è ridotta; i moduli raccolgono una parte ridotta della radiazione diffusa poiché l’ango- Energia raccolta in relazione all’angolo di tilt lo di cielo visto da ciascun filare è limitato dalla presenza del filare antistante. [6.2.3] La scelta dell’angolo di tilt Per ciascun periodo dell’anno esiste un diverso valore dell’angolo di tilt ottimale, il quale cambia secondo che l’impianto sia a fila singola o a file parallele. Il picco invernale viene raccolto per angoli di tilt elevati (65°) mentre il picco estivo si ottiene per angoli di tilt piccoli (15°). Il picco su base annuale si ottiene invece per angoli di tilt leggermente inferiori alla latitudine del sito. L’angolo che rende massima l’energia raccolta da file parallele è sempre minore di quello corrispondente a fila singola poiché a parità di inclinazione è minore la radiazione raccolta da file parallele. Per l’inclinazione che rende massima l’energia raccolta in inverno, si raccoglie complessivamente nell’anno il 90% della massima energia. Se invece si inclinano i pannelli in modo da rendere massima l’energia raccolta in estate, nel periodo invernale l’energia raccolta è solo il 65% della massima ottenibile in quel periodo. In altre parole il diagramma annuale dell’energia si appiattisce se l’inclinazione è ottimizzata per il periodo invernale. Viceversa, se l’inclinazione è ottimizzata per il periodo estivo, il diagramma annuale dell’energia presenta un picco durante i mesi estivi. Per l’Italia si hanno regimi solari medioalti e con forti variabilità tra regioni continentali e meridionali. Ad esempio, su base annua l’insolazione media giornaliera (su di una superficie con una inclinazione pari alla latitudine) è dell’ordine di 3,6 kWh/m 2 per giorno nella pianura padana, sale 4,7 nel Centro-Sud ed arriva a 5,4 kWh/m 2 in Sicilia.
54 Progettare ed installare un impianto fotovoltaico Producibilità per differenti angoli di tilt e richiesta [6.2.4] La configurazione dell’impianto La configurazione dell’impianto è determinata essenzialmente dall’uso finale dell’energia prodotta ed è generalmente costituita, oltre che dal generatore fotovoltaico e dal carico, dal dispositivo di inseguimento del punto di massima potenza o convertitore DC/DC, dall’inverter, dal sistema di accumulo, e dal generatore ausiliario. Il convertitore DC/DC consente di ottenere dal generatore fotovoltaico il Configurazione sistema fotovoltaico massimo di energia utilizzabile, in funzione delle condizioni di funzionamento dei moduli e delle caratteristiche degli apparecchi utilizzatori. Tale dispositivo, opportunamente pilotato, può assolvere anche alla funzione di controllo di carica delle batterie. In impianti di piccola taglia il convertitore DC/DC viene sostituito, per motivi di costo, con regolatori di tensione tarati in modo da evitare l’eccessiva carica delle batterie. L’inverter consente di alimentare un’utenza funzionante in corrente alternata oppure di trasferire in rete la potenza erogata. Al fine, poi, di assicurare un adattamento ottimale del generatore alla rete o alle esigenze elettriche del carico è necessario corredare l’inverter di opportuni dispositivi che adattino la tensione d’uscita dell’inverter a quella della rete (trasformatore), e controllino la qualità della potenza immessa in rete, in modo che essa sia compatibile con gli standard richiesti dalla stessa (sistema di filtraggio delle armoniche e di rifasamento). Nel caso di una utenza isolata dalla rete di distribuzione dell’energia elettrica, poiché la potenza richiesta dall’utente non segue l’intensità dell’insolazione, vale a dire il valore dell’energia prodotta non coincide temporalmente con la richiesta dell’utenza, una parte dell’energia prodotta dal sistema deve essere immagazzinata per riuscire a soddisfare il carico in condizioni di irraggiamento insufficiente (il sistema fotovoltaico genera energia nelle ore centrali della giornata, l’utenza la richiede anche nelle ore notturne). Si impiega quindi, nel caso di utenze isolate, un sistema di immagazzinamento dell’energia elettrica costituito da un banco di accumulatori ricaricabili, dimensionato in modo tale da garantire un’autonomia di funzionamento di 4-5 giorni. Al fine di evitare un eccessivo sovradi-
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