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Cosa si può fare con l'energia del sole, ovvero quando e come usare i pannelli solari? 2/2

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Cosa possiamo fare con l'energia solare e come usare i pannelli solari - seconda parte. Vediamo come dimensionare un impianto solare.

Come dimensionare un impianto solare

Prima di procedere all’acquisto degli elementi necessari alla realizzazione di un impianto solare è indispensabile procedere al dimensionamento dello stesso determinando per prima cosa la corrente totale assorbita dal carico, il tempo di funzionamento richiesto e il periodo di utilizzo.

impianto_solare_Photowatt

panello_fotovoltaico_policristallino_struttura

Entriamo nel dettaglio facendo riferimento ad un esempio pratico. Supponiamo di realizzare un impianto solare a 12 volt per una casa isolata collocata nel centro Italia; supponiamo anche che l’impianto debba alimentare per 24 ore al giorno un apparato radio che consuma 60 watt, per 8 ore al giorno una lampada da 30 watt e per 4 ore un computer portatile da 12 watt. Calcoliamo innanzitutto la corrente giornaliera richiesta dal carico dividendo il consumo stimato dei vari dispositivi per la tensione nominale del sistema.
Apparato: 60W / 12V = 5A x 24 ore = 120 Ah
Lampada: 30W / 12V = 2,5A x 8 ore = 20 Ah
Portatile: 12W / 12V = 1A x 4 ore = 4 Ah
Corrente richiesta ogni giorno: 120 + 20 + 4 = 144 Ah

Maggioriamo questo dato del 20% per tener conto sia di eventuali perdite dell’impianto sia per includere un ragionevole coefficiente di sicurezza.
Corrente + perdite: 144 Ah x 1,20 = 173 Ah

Ricaviamo ora, consultando la mappa pubblicata, il coefficiente di ESH (Equivalent Sun Hours, ore di sole equivalenti). Questo valore esprime nell’arco di una giornata invernale il numero di ore equivalenti alla massima illuminazione. Ad esempio per il centro Italia l’ESH è di 2,5 ore: ciò significa che nell’arco delle 24 ore il pannello fornirà una potenza equivalente a quella che lo stesso pannello fornirebbe se funzionasse nelle condizioni di massima insolazione per 2,5 ore. Questo valore è valido se intendiamo usare il nostro impianto per tutto l’anno. Se, al contrario, l’utilizzo è prettamente estivo o primaverile potremo usare un valore di ESH pari al doppio di quello indicato. Supponiamo di dover alimentare l’apparato, la lampada e il PC per il periodo estivo e procediamo con il dimensionamento, calcolando la corrente totale richiesta al pannello solare; per fare ciò dividiamo la corrente giornaliera totale richiesta dal carico per le ore estive di sole equivalente (5 ore anziché 2,5).

pannello_solare_diodo

Corrente del pannello: 173 Ah / 5 ore = 35 Ampère
Supponendo di utilizzare il modulo solare Kyocera da 48 watt in grado di erogare una corrente massima di 2,88 A avremo: 35A / 2,88A = 12 moduli. Dovremo cioè istallare nel nostro impianto 12 moduli connessi in parallelo tra loro. Bene, ora non ci resta che scegliere la batteria appropriata per il nostro impianto. Tale scelta dipende dai giorni di autonomia di cui deve disporre l’impianto ed anche in questo caso esistono delle tabelle legate alla latitudine alla quale deve funzionare l’impianto. E’ evidente infatti che in prossimità dell’equatore la probabilità che si vada incontro a lunghi periodi di scarsa illuminazione è piuttosto bassa; al contrario, avvicinandosi ai poli, è più probabile che il sole resti oscurato per settimane e settimane. Per effettuare tale calcolo esistono delle tabelle ricavate dall’esperienza pratica, tabelle a cui fanno riferimento tutte le società che installano impianti solari.Procediamo con l’aiuto della tabella sottostante:
Latitudine del luogo di installazione/Riserva di tempo raccomandata (giorni):
da 0° a 30° nord o sud: da 6 a10;
da 30° a 50° nord o sud: da 10 a 12;
da 50° a 60° nord o sud: oltre15 giorni.

Poiché il nostro impianto verrà istallato nel centro Italia la riserva di tempo raccomandata è di 10 giorni. Calcoliamo ora la capacità della batteria moltiplicando la corrente richiesta giornalmente dal carico per i giorni di autonomia necessari:
Capacità batteria: 173 Ah/giorno x 10 giorni = 1730 Ah

Anche per il dimensionamento della batteria occorre ricordare che il calcolo è valido qualora si presuppone di utilizzare l’impianto per tutti i giorni dell’anno, in caso contrario, ovvero per un utilizzo prettamente estivo, la capacità della batteria può essere dimezzata.
Capacità batteria (estate): 1730 Ah / 2 = 865 Ah

I pannelli solari amorfi

Si differenziano da quelli cristallini per un differente trattamento del silicio utilizzato. Esternamente si riconoscono facilmente per il colore marrone della superficie sensibile e per il principio di costruzione basato su un’unica cella fotovoltaica di silicio amorfo che viene incapsulata ermeticamente tra due lastre di vetro. Caratteristica principale del pannello amorfo è la capacità di fornire corrente partendo da qualsiasi tipo di luce sia essa proveniente direttamente dal sole oppure artificiale ovvero generata da una lampada a filamento o fluorescente. Le piccole celle solari amorfe trovano così largo impiego nelle calcolatrici e negli orologi da polso, mentre i pannelli di dimensioni maggiori vengono usati in applicazioni dove l’insolazione diretta non è possibile o lo è solo parzialmente, ovvero quando il pannello pur essendo all’aperto viene colpito dai raggi solari solo per poche ore al giorno mentre per la maggior parte del tempo, per cause di forza maggiore, risulta ombreggiato.

Il pannello amorfo viene anche utilizzato quando la potenza richiesta è minima e non giustifica l’acquisto di un pannello mono o policristallino. Ad esempio, se per il nostro camper che utilizziamo solo nel periodo estivo, necessitano 20 watt utilizzeremo due pannelli amorfi da 10 watt meno costosi di un solo pannello policristallino.

Installazione dei pannelli solari

Ultimato il dimensionamento non ci resta che passare alla pratica, procedendo all’istallazione vera e propria dei pannelli solari seguendo alcune semplici regole di base. Per prima cosa la posizione che per un maggior sfruttamento dei raggi del sole consiste nell’orientare i pannelli verso l’equatore (verso sud per l’emisfero nord e verso nord per l’emisfero sud), inclinandoli rispetto al piano orizzontale di tanti gradi quanti sono quelli della latitudine del luogo di istallazione.

impianto_fotovoltaico-panelli_solari

E’ indispensabile controllare che la posizione prescelta non venga ombreggiata anche parzialmente durante tutta la giornata da alberi o da altri oggetti. Per quanto riguarda l’immagazzinamento dell’energia, vanno utilizzate, se possibile, delle batterie stazionarie a bassa autoscarica che seppur più costose hanno una durata maggiore rispetto alle tradizionali batterie per avviamento. Durante l’installazione meccanica dei pannelli bisogna verificare che questi non subiscano “stress” che possano causare danni alle celle fotovoltaiche.

Per quanto riguarda i collegamenti elettrici, vanno tassativamente rispettate le polarità così come vanno montati il diodo di blocco e gli eventuali altri diodi di bypass. Di seguito colleghiamo tutti i carichi in parallelo tra loro rispettando le polarità, quindi colleghiamo il regolatore alla batteria e poi quest’ultima ai pannelli. Essendo l'impianto in bassa tensione, è indispensabile al fine di ridurre le perdite, utilizzare dei cavi di sezione adeguata con la minore lunghezza possibile. Terminata l’istallazione non resta che goderci senza ulteriori spese l’energia pulita del sole.

Nessuna manutenzione è richiesta da un impianto solare ad eccezione, ovviamente, della pulizia della superficie sensibile del pannello ed alla eventuale sostituzione delle batterie. Un ultimo consiglio. Prima dell’acquisto verificate che il pannello fotovoltaico sia nuovo oppure, se usato, provatene il funzionamento. Infatti, si possono trovare pannelli usati a prezzi interessanti ma è buona norma sapere che se un pannello è usato non avrà le stesse caratteristiche dello stesso modello nuovo; tipicamente un pannello viene disinstallato da un impianto solo se danneggiato o se con prestazioni ormai notevolmente ridotte. Nel caso di pannelli nuovi la durata varia da 10 a 20 anni per il tipo amorfo ed è superiore a 20 anni per le versioni mono e policristalline.

Il kit è disponibile da Futura Elettronica

 

 

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ritratto di karlox

nel caso di apparecchiature 220Vac?

Ciao,
complimenti per l'articolo, mi chiedevo come cambiava la struttura del dimensionamento nel caso avessi apparecchiature funzionanti a 220Vac.
Grazie.

 

 

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