Analisi e simulazione perdite degli ... - Electro Graphics

ApprofondimentiSoftware perProgettazione fotovoltaicaAnalisi degli ombreggiamenti prossimiSolergo permette di eseguire un’analisi dell’andamento dell’ombra di ostacoli quali camini, abbaini orecinzioni sul piano dei moduli nell’arco di una giornata. Attraverso la definizione di ostacoli tridimensionalisituati sul piano di posa dei moduli è possibile tracciare l’andamento dell’ombra e verificare o stimareil corretto posizionamento dei moduli.Per procedere all’analisi dei profili di ombra è necessario posizionare gli ostacoli sul layout. Con ilcomando Inserisci ostacolo è possibile definire un parallelepipedo che rappresenterà l’inviluppo dell’ostacoloda analizzare. È possibile introdurre le tre dimensioni fisiche dell’ostacolo, la sua rotazione sulla planimetriae un eventuale elevazione dal suolo. L’elevazione viene misurata come distanza dal centro dellabase dell’ostacolo alla superficie di posa dell’ostacolo. Altre informazioni importanti sono rappresentatedalla disposizione della superficie di analisi dell’ombra.Se sono già stati posizionati i moduli fotovoltaici sulla planimetria, orientamento e inclinazione dellasuperficie verranno già compilati con i precedenti settaggi.In qualsiasi momento è possibile modificare i parametri degli ostacoli mediante il comando Modifica ostacoloe selezionando successivamente l’elemento da modificare.Una volta posizionato l’ostacolo il programma provvede a disegnare il profilo d’ombra nel giorno impostato.Se si desidera analizzare la variazione delle ombre in un particolare giorno dell’anno è sufficienteselezionare Traccia profili d’ombra e modificare le impostazioni. Se l’ostacolo si trova, rispetto a sud,davanti ai moduli sarà necessario valutare l’influenza delle ombre in inverno (ombre più lunghe il 21dicembre), se invece l’ostacolo si trova lateralmente sarà necessario analizzare l’andamento delle ombrein un giorno estivo. È possibile impostare l’altezza minima del sole al di sotto della quale non si desideraprendere in considerazione il disegno delle ombre.Le ombre tracciate vengono colorate con tonalità più chiare nelle ore più lontane dal mezzogiorno solare.Ogni variazione di tonalità rappresenta un’ora di differenza.Il disegno dei profili d’ombra avviene solo ed esclusivamente sul piano di posa indicato nei dati dell’ostacolo.Non viene presa in considerazione ad esempio l’inclinazione effettiva dei moduli, in quanto le ombredisegnate rappresentano solamente la proiezione in pianta sulla superficie di analisi.Electro Graphics Srl - 049.9461138 - www.electrographics.it - info@electrographics.it

Approfondimenti - Analisi e simulazione perdite degli ombreggiamenti prossimiNel caso di ostacolo non complanare con il piano dei moduli (albero, campanile) è possibile ugualmentetracciare i profili d’ombra impostando l’opzione relativa nella scheda Avanzate. L’ostacolo in questo casoviene considerato posizionato al suolo ad un’altezza di riferimento pari a 0, ma il programma necessitadell’altezza reale di un punto di riferimento per collocare in uno spazio tridimensionale il piano dei modulifotovoltaici e quindi stabilire quanto influisce l’altezza dell’ostacolo.È necessario pertanto selezionare un punto del tetto o falda sulla piantina e impostare l’altezza di talepunto dal suolo (vedi figura seguente). Si potrà in tal modo valutare l’intersezione con i profili d’ombra cosìdisegnati ed il piano di posa dei moduli.Il comando Rimuovi profili d’ombra cancella dal layout tutte le ombre riportate.I comandi Porta i moduli in primo piano e Porta i moduli in secondo piano permettono di valutare lesovrapposizioni tra i profili d’ombra e i pannelli posizionati sulla planimetria.Simulazione delle perdite per ombreggiamenti prossimiPosizionati gli ostacoli è possibile analizzare il reale l’effetto del loro ombreggiamento sulla produzionedell’impianto fotovoltaico.Il software simula l’andamento delle ombre nel giorno tipico di ciascun mese dell’anno e traccia la variazionedi ombre dovute agli ostacoli presenti con una variazione temporale di un quarto d’ora. Ogni moduloè considerato suddiviso in un numero di elementi pari al numero di diodi di by-pass impostati, percui vengonoindividuati quanti elementi di modulo vengono interessati dall’ombra. In tal modo è possibile considerarela percentuale di ciascuna stringa “spenta” dalla presenza di ombre sulla sua superficie.L’operazione può richiedere alcuni istanti e nel procedere il programma visualizza l’andamento dell’ombranei periodi analizzati. Al termine dell’analisi viene visualizzata la tabella Perdite per ombreggiamento chedettaglia, per ogni mese di un anno, la produzione dell’impianto fotovoltaico senza ostacoli, la produzioneconsiderando gli ostacoli e quindi la perdita percentuale di energia dovuta all’ombreggiamento da essideterminato.Electro Graphics Srl - 049.9461138 - www.electrographics.it - info@electrographics.it

Approfondimenti - Analisi e simulazione perdite degli ombreggiamenti prossimiLa perdita stimata va ad influire sul valore Perdite per ombreggiamento visualizzabile nella finestraDispersioni. Naturalmente le perdite istantanee calcolate in tal modo vengono considerate durante l’interasimulazione solamente per gli istanti liberi da ostacoli lontani (ombreggiamenti nella scheda esposizioni)quando cioè il sole non ha ulteriori impedimenti per irraggiare l’impianto fotovoltaico.Simulazione delle perdite per ombreggiamenti prossimiIl modulo fotovoltaico è tipicamente composto da una un numero variabile di celle uguali collegate elettricamentetra loro, tipicamente in serie. La tensione totale è pertanto data dalla somma delle tensioni dellesingole celle.Un diverso irraggiamento, dovuto ad esempio quando una parte di celle è in ombra, produce una disuguaglianzatra le celle, che si comportano in tal caso come un diodo che blocca la corrente prodotta dallealtre celle. Diodo che inoltre è soggetto alla tensione delle altre celle, la quale può provocare surriscaldamento(hot spot) e danni al modulo.I diodi di by-pass di cui sono dotati i moduli limitano tale fenomeno, cortocircuitando la parte di modulo inombra o danneggiata. In genere vengono impiegati dai 2 ai 4 diodi di by-pass per modulo. Tipicamentetali diodi vengono posti nella scatola di giunzione nel retro della struttura e suddividono le celle nel sensolongitudinale del moduloElectro Graphics Srl - 049.9461138 - www.electrographics.it - info@electrographics.it

Approfondimenti - Analisi e simulazione perdite degli ombreggiamenti prossimiPer analizzare l’effetto di ombreggiamenti di ostacoli sulla produzione dell’impianto fotovoltaico, il programmaesegue una semplificazione del sistema, procedendo a simulare l’andamento delle ombre nelgiorno tipico di ciascun mese dell’anno.Si tenga presente che l’analisi viene effettuata cercando intersezioni tra i moduli e le ombre sulle relativeproiezioni al suolo. Pertanto l’effetto di piccoli ostacoli che sono nella realtà posti al di sotto della superficiedei moduli non possono essere adeguatamente rappresentati.Il software traccia la variazione di ombre dovute agli ostacoli presenti con una variazione temporale di unquarto d’ora. Ogni modulo è suddiviso in un numero di elementi pari al numero di diodi di by-pass impostati.Si tenga presente che in mancanza di tale dato in archivio il programma considera un numero didiodi pari a 3. Per ciascun istante vengono individuati quanti elementi di modulo vengono interessati daombra parziale. In tal modo è possibile considerare la percentuale di ciascuna stringa “spenta” dalla presenzadi ombre sulla sua superficie.Se la configurazione prevede un certo numero si stringhe collegate in parallelo al medesimo MPPT di uninverter, il programma verifica la condizione di stringa più sfavorevole e ripercuote la perdita su tutte lestringhe ad essa parallela (effetto di mismatch).Indispensabili considerazioni sono state poi elaborate al fine di individuare la stima del numero di giornisoleggiati a cui applicare le perdite sopra calcolate. L’effetto delle ombre causate da ostacoli vicini è difatto proporzionale al numero di “giorni di sole”.A questo scopo è stato utilizzato un parametro facilmente recuperabile dall’archivio dei dati climatici:l’indice di chiarezza (clearness index). Tale parametro rappresenta il rapporto tra la radiazione solare cheraggiunge la superficie e quella al di fuori dell’atmosfera terrestre ed è rappresentativo della nuvolosità delsito. In particolare sono state accettate le seguenti semplificazioni: il giorno completamente nuvoloso possiedeun indice di chiarezza medio inferiore allo 0,35, un giorno soleggiato superiore a 0,65. Disponendodell’indice medio mensile sulla base dei dati climatici e nell’ipotesi semplificativa di aver solamente giornidi queste due tipologie, alle perdite sopra calcolate è stato attribuito un coefficiente pari alla percentualedi giornate soleggiate presenti in ciascun mese.Naturalmente le perdite istantanee calcolate in tal modo vengono considerate durante l’intera simulazionesolamente per gli istanti liberi da ostacoli lontani (ombreggiamenti nella scheda esposizioni) quando cioèil sole non ha ulteriori impedimenti per irraggiare l’impianto fotovoltaico.Vai alla scheda di Solergo - Software per Progettazione fotovoltaica.Electro Graphics Srl - 049.9461138 - www.electrographics.it - info@electrographics.it