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DIMENSIONAMENTO DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO

Ci sono molte pagine e articoli su Internet in cui ti insegnano come calcolare quanti pannelli solari hai bisogno per la tua casa, oggi ti mostreremo come dimensionare un impianto solare fotovoltaico autonomo passo dopo passo

DIMENSIONAMENTO DI UN SISTEMA FOTOVOLTAICO

Nel caso di un  impianto di energia solare fotovoltaica autonoma  (isolato dalla rete), è essenziale disporre di un dimensionamento corretto sia per poter fornire garanzie sulla  domanda di energia  , sia per limitare i  costi economici  dell’installazione.

DIMENSIONAMENTO DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO

Ad esempio, prenderemo la necessità di elettrificare una  casa  senza una connessione elettrica alla rete  in una zona rurale, che verrà utilizzata da una famiglia di 4 persone nei fine settimana.

Vediamo i calcoli passo dopo passo:

Primo passo: calcolo del consumo stimato

Stabiliamo per il caso di esempio l’equipaggiamento di base necessario che consumerà energia:

Lampadine: 4 unità x 4 ore x 60 Watt (100%) = 960 Wh

Televisore: 1 unità x 3 hx 70 W (100%) = 210 Wh

Portatile: 2,5 hx 60 W (100%) = 150 Wh

Frigorifero: 24 hx 200 W (50%) = 2400 Wh

Microonde: 0,5 hx 800 W (100%) = 400 Wh

In questa sezione, dovrai stimare il consumo per il tuo caso specifico. Il consumo necessaria potrebbe essere stimato qui per altri tipi di installazioni quali la domanda di auto –  consumo  a parziale copertura delle esigenze di un  impianto connesso alla rete  o un impianto progettato per fornire un  punto di ricarica  per una bici, moto o auto elettrica , per caricare le batterie, ecc.

Più avanti realizzeremo articoli più specifici per questo altro tipo di casi, oggi ci concentreremo sul nostro esempio per una  casa isolata .

Quindi, se aggiungiamo i diversi consumi parziali, otteniamo il consumo totale stimato per la nostra casa di esempio:

Consumo totale per giorno stimato (Cde) = 4120 Wh / giorno

Applichiamo una  prestazione di installazione del  75% per calcolare l’  energia totale necessaria per soddisfare la domanda:

Energia totale richiesta (dieci) = Cde / 0,75 = 5493 Wh / giorno

Secondo passaggio: radiazione solare disponibile

Per ottenere la  radiazione solare incidente , è possibile utilizzare tabelle con stime già esistenti. Una buona fonte di queste stime è l’ applicazione PVGIS (Sistema fotovoltaico di informazione geografica – Commissione europea, Centro comune di ricerca), che ha una piattaforma online da cui è possibile ottenere facilmente e rapidamente dati sull’insolazione per tutta l’Europa.

Ad esempio, puoi farlo con qualsiasi città

Supponendo che la nostra installazione sia a Granada, utilizzando l’ applicazione  PVGIS  otteniamo i seguenti valori:

Latitudine: 37 ° 10’38 «Nord
Longitudine: 3 ° 35’54» Ovest
Potenza nominale dell’impianto solare fotovoltaico: 1kWp
Inclinazione dei moduli: 35 gradi.
Orientamento dei moduli: 0 gradi.

MeseEdEmhdHm
gennaio3.451074.35135
febbraio4.111155.25147
marzo4.701466.21193
aprile4.531366.05181
potrebbe4.761486.49201
giugno5.111537.14214
luglio5.261637.49232
agosto5.181607.34228
settembre4.691416.46194
ottobre4.391365.88182
novembre3.631094.66140
dicembre3.381054.27133
Totale4.431355.97182

Dove:

Ed: produzione media giornaliera di energia del sistema (kWh)
Em: produzione media mensile di energia elettrica del sistema (kWh)
Hd: somma media giornaliera dell’irradiazione globale per metro quadrato ricevuta dai moduli del sistema (kWh / m2)
Hm: somma media di irradiazione globale per metro quadrato ricevuta dai moduli di sistema (kWh / m2)

Il mese più sfavorevole di radiazione, osserviamo che è a dicembre con 4,27 kWh · m2 / giorno. Quindi  dimensioneremo l’installazione per le condizioni mensili di insolazione più sfavorevoli , e quindi ci assicureremo di coprire la domanda durante tutto l’anno.

Una volta che conosciamo la radiazione solare incidente, la dividiamo tra la radiazione solare incidente che utilizziamo per calibrare i moduli. (1 kW / m2) e otterremo la quantità di ore di  punta (HSP) . Ai fini pratici nel nostro caso questo valore non cambia, ma useremo il concetto di HSP (ore di punta del sole) che è il numero equivalente di ore che il sole dovrebbe brillare a un’intensità di 1000 W / m2 per ottenere il  totale insolazione  di un giorno, poiché in realtà il sole varia intensità durante il giorno.

HSP = tabelle di radiazione solare / 1kW / m2 = 4.27 HSP

Terzo passo: calcolo dei pannelli solari o dei pannelli necessari

Eseguiremo i calcoli per stabilire il numero di moduli (piastre o pannelli solari) in base alle condizioni di radiazione più sfavorevoli. Per eseguire questo calcolo abbiamo scelto moduli da 180 W. Questi dati sono riportati nelle  caratteristiche tecniche dei moduli  scelti in base a ciascun modello e produttore.

1. Per le installazioni di  uso quotidiano useremo la formula:

Numero di moduli = (energia necessaria) / (HSP * efficienza del lavoro * potenza di picco del modulo)

L’  efficienza di lavoro  tiene conto delle perdite causate da possibili incrostazioni e / o deterioramento dei pannelli fotovoltaici (normalmente 0,7 – 0,8).

Numero di moduli per l’installazione di uso quotidiano:

Nmd = (5493) / (4.27 * 0.8 * 180) = 8.9 Arrotondamento di 9 moduli

2. Per le strutture del fine settimana  useremo la formula:

Numero di moduli = (3 * energia necessaria) / (HSP * efficienza di lavoro * 7 * potenza di picco del modulo)

Numero di moduli per l’installazione per l’uso durante il fine settimana:

Nmfd = (3 * 5493) / (4.27 * 0.8 * 7 * 180) = 3.8 Rifare 4 moduli

Dato che il nostro esempio è per una casa che viene utilizzata nei fine settimana, avremo bisogno di quattro moduli da 180 W ciascuno. Tenendo conto del fatto che i bisogni di consumo che abbiamo stabilito sono molto basilari, se introduciamo un consumo maggiore nella prima sezione troveremo un numero maggiore di piatti.

Con i moduli scelti di 180 Watt di picco (Wp), otterremo un impianto solare totale di 720 Wp (4 x 180 Wp).

Tenendo conto del fatto che i  moduli funzionano a 12V , se vogliamo un’installazione che funziona a  24V , possiamo fare un’associazione in serie di gruppi di due piastre e quindi questi due gruppi di due piastre in serie, associarli in parallelo. La  tensione operativa  dipenderà dal sistema di accumulatori che scegliamo.

Quarto passo: capacità dell’accumulatore

Per progettare la capacità delle batterie di  accumulo , dovremo prima stabilire l’  autonomia  desiderata  in caso di giorni sfavorevoli senza insolazione a causa dell’abbondante nuvolosità.

Nel caso che ci riguarda, per i fine settimana è possibile stabilire la massima autonomia necessaria in 3 giorni (venerdì, sabato e domenica). Nell’elettrificazione  delle case rurali  per la fornitura giornaliera potrebbe essere impostato tra 4-6 giorni, tenendo conto che questo valore può essere ridotto nel caso in cui abbiamo un  gruppo elettrogeno di rinforzo .

Capacità della batteria = (energia richiesta * giorni di autonomia) / (Tensione * profondità di scarica della batteria)

La  profondità di scarica  dipende dal tipo di batteria scelta. Questi valori vanno da 0,5 a 0,8. È possibile consultare questi valori nelle caratteristiche tecniche per ciascun modello e produttore. Nel nostro caso, sceglieremo una batteria in grado di tollerare una scarica fino al 60% (0,6).

Capacità di accumulo = (5493 * 3) / (24 * 0.6) = 1144.38 Ah (c100)

Il valore c100 indica che la capacità della batteria sarà quella fornita da cicli di carica di 100 h, che è la frequenza di carico normalmente stabilita nell’elettrificazione rurale.

La selezione del  sistema di accumulo  richiede controlli diversi affinché il sistema duri e abbia prestazioni ottimali. I sistemi di accumulo richiedono un’intensità di carico minima per garantire che le batterie si carichino correttamente e impediscano loro di avere una durata inferiore al previsto.

Questo articolo vuole essere un esempio di base del calcolo dei parametri necessari per eseguire un’installazione, ma una volta che conosciamo la capacità necessaria per la nostra installazione, raccomandiamo di contattare gli specialisti per conoscere maggiori dettagli o informazioni sulle caratteristiche tecniche di un sistema specifico o produttore di accumulatori.

Puoi accedere al nostro elenco di aziende e professionisti di energia rinnovabile per trovare installatori, produttori o distributori di sistemi solari fotovoltaici e batterie di accumulo vicino alla tua località e fare consultazioni senza impegno.

Fase cinque: selezione del regolatore e del convertitore

Infine, dovremmo solo scegliere un  regolatore di carica  e un  convertitore  da corrente continua a CA per poter avere 220 V CA nella nostra casa adatti a qualsiasi tipo di apparecchio o elettrodomestico.

I regolatori di carica sono determinati dalla massima intensità di lavoro e dalla tensione in cui abbiamo progettato la nostra installazione.

La potenza del convertitore CC / CA dovrà essere scelta in base alla somma di tutte le potenze nominali dell’apparecchiatura consumatrice moltiplicata per il coefficiente di simultaneità d’uso di queste. (di solito valori compresi tra 0,5 e 0,7). Nel nostro caso, la potenza totale stimata è di 1360 W.

Potenza del convertitore = 1360 * 0,7 = 952 W.

Quindi, con un convertitore da 1000 W sarebbe sufficiente per il nostro esempio, purché utilizziamo veramente solo i dispositivi inizialmente considerati. Possiamo sempre stabilire una potenza maggiore nel caso in cui venga utilizzato qualche altro elettrodomestico di consumo più elevato.

Installazioni autonome o isolate della rete e altri usi dell’energia solare fotovoltaica

In questo articolo, ti abbiamo mostrato un esempio per dimensionare un  impianto solare fotovoltaico isolato dalla rete . Queste strutture sono dimensionate riducendo al minimo i consumi per rendersi conto di avere un’installazione di costo accessibile, ma ciò suppone di fare a meno di alcuni elementi di maggiore consumo e potenza. Per questo motivo, in questo articolo non abbiamo preso in considerazione lavatrici o forni, ecc. Poiché si tratta di un’ipotesi di una casa con un impianto elettrico di base per il secondo uso domestico.

Sebbene il primo passo per risparmiare con le energie rinnovabili sia cercare di ridurre i consumi, non è sempre possibile eseguire un’installazione di base come quella proposta nell’esempio. Per altri tipi di case o edifici, ci sono altre opzioni per risparmiare con installazioni solari fotovoltaiche. Un’opzione è quella di realizzare un  impianto solare per l’autoconsumo collegato alla rete elettrica . In questi casi, l’installazione è complementare e consente di salvare ma allo stesso tempo rimanere connessi alla rete.

Puoi vedere nel nostro articolo «Iniezione zero un’alternativa all’autoconsumo» come funzionano questi sistemi. Puoi anche vedere dove sono necessari i moduli nel nostro articolo «Kit fotovoltaici solari per autoconsumo elettrico Cosa sono? Come funzionano?» Oppure puoi calcolare il numero di piastre necessarie in base al tuo consumo nel nostro calcolatore di energia solare fotovoltaica.

Un’altra opzione per cui sistemi autonomi come quello spiegato in questo esempio può essere molto utile è quella di fornire, ad esempio, un punto di ricarica per batterie per biciclette, motociclette o auto elettriche. Discuteremo questi casi in articoli futuri. Speriamo che l’articolo sia di tuo interesse. Puoi lasciare i tuoi commenti e cercheremo di risolvere i tuoi dubbi o domande!