GUIDA AL FOTOVOLTAICO : la progettazione (parte 5/5)

Conoscere il fotovoltaico

Come progettare con criterio un impianto fotovoltaico scegliendo con cura l'architettura e definendone tutti i calcoli. Analizziamo infine i sistemi di monitoraggio e la manutenzione dell'impianto che spesso viene trascurata recando perdite economiche spesso importanti.

 

2         Dimensionamento

2.1       Dimensionamento elettrico pannelli-inverter

Scelta la taglia dell’impianto da realizzare in relazione ai propri consumi, alle possibilità di investimento ed allo spazio disponibile sul proprio tetto, si deve procedere alla scelta dei materiali ed in seguito al dimensionamento elettrico dei componenti selezionali.

Se per quanto riguarda le strutture di fissaggio il mio consiglio è quello di utilizzare sempre il medesimo produttore una volta trovato quello che più si confà alle proprie esigenze, per gli inverter ed i pannelli il discorso è molto differente.

Per quanto riguarda i moduli fotovoltaici, le continue fluttuazioni del mercato faviriscono variazioni di prezzo praticamente giornaliere ed è quindi facile cambiare marca o modello di pannello per risparmiare bei soldini. Almeno questo è quello che accade acquistando sul libero mercato dove sicuramente è possibile fare buoni affari stando molto attenti alla serietà del fornitore in quanto si tratta di un settore nel quale la regola è il pagamento anticipato della merce. Se invece ci si rivolge ad un produttore si avranno sicuramente oscillazioni di prezzo minori e la certezza o quasi di poter acquistare sempre lo stesso prodotto.

Il tipo di inverter invece va selezionato in base al numero di mppt necessari per poter configurare correttamente il numero di pannelli di cui vogliamo dotare il nostro impianto. Anche in questo caso è possibile scegliere tra diverse marche che hanno naturalmente prezzi diversi in base alle necessità. Se per esempio dobbiamo realizzare un 5,5kW con 22 pannelli da 230W posti tutti sulla stessa falda, potremmo anche ipotizzare di optare per un inverter a singolo Mppt, ma se i pannelli devono essere disposti su due differenti falde con inclinazioni ed orientamento differenti tra loro, sarà assolutamente ricorrere ad un inverter a doppio Mppt o a due inverter di cui uno da 2kW e l'altro da 3kW.

Ipotizziamo di voler realizzare proprio un impianto da 5,5kW con 22 pannelli da 230W della Qcells e che i pannelli possano essere disposti su un'unica falda e decidiamo di optare per un inverter della Mastervolt. Il primo step è sempre quello di scaricare le schede tecniche dei prodotti che utilizzeremo e il configuratore dell’inverter. Ogni casa produttrice di inverter infatti mette a disposizione dei propri clienti pacchetti software più o meno complessi per determinare la corretta configurazione elettrica tra pannelli e inverter. A volte si tratta di semplici fogli excel, come nel caso della Mastervolt, mentre in altri casi si tratta di veri e propri software da installare (SolarMax) o addirittura di applicazioni web da utilizzare sul sito del produttore (PowerOne). Queste applicazioni sono accomunate dal contenere tutte un esteso database di pannelli fotovoltaici, comunque ampliabile dall’utilizzatore.

Il tool della Mastervolt permette di operare sia in maniera grafica che numerica, opzione che prediligeremo in quanto permette di comprendere meglio le dinamiche legate alle variazioni di tensione in base alle diverse temperature.

Una volta selezionato il pannello tra tutti quelli presenti, opteremo per l’inverter più adatto che sicuramente è in questo caso XS6500 in quanto l’inverter di taglia inferiore, l’XS4300, non supporta la potenza richiesta. Selezionato l’inverter imposteremo i vari parametri richiesti o fondamentali per il corretto dimensionamento ossia orientamento e inclinazione dei pannelli. Il variare di questi due parametri implica un coefficiente correttivo applicato alla potenza del campo fotovoltaico che ne diminuisce la potenza totale. È fondamentale inoltre impostare la minima e massima temperatura dei pannelli tenendo conto soprattutto della prima nel caso di installazioni in zone particolarmente fredde come media ed alta montagna. Il configuratore Mastervolt permette di variare anche il coefficiente di sottodimensionamento ossia di quanto è possibile sovracaricare l’inverter rispetto all’impianto. Solitamente questo parametro varia a seconda di installazioni a nord, centro o sud tra 0,85 e 0,95 intendendo che al nord è possibile caricare maggiormente l’inverter rispetto al sud, per una questione di temperature ma soprattutto per l’irraggiamento medio annuo.

Come è possibile notare il configuratore in questione prevede la possibilità di gestire la presenza di più inseguitori in quanto proprio l’inverter selezionato ha effettivamente due Mppt. In realtà questo inverter offre però anche la possibilità di accorpare entrambi gli ingressi comportandosi come fossero un unico inseguitore e questa funzione è detta “modalità parallela”. Nel nostro caso è sicuramente la modalità più opportuna per la quale optare in quanto permette di effettuare il parallelo stringhe direttamente sul tetto, ponendo più vicino ai pannelli anche il dispositivo di protezione delle sovratensioni, e scendere verso l’inverter con una unica coppia di cavi. Il configuratore ci aiuta anche a determinare le perdite sui cavi ed a dimensionarli opportunamente tramite una scheda dedicata “Cable losees”.

Tornando alla configurazione del nostro impianto, non ci resta che selezionare il numero di stringhe e quanti pannelli inserire per stringa. Anche in questo caso il configuratore ci viene in aiuto indicandoci il range di pannelli e di stringhe a nostra disposizione per la configurazione. Nel nostro caso il configuratore ci propone tra i 5 e i 14 pannelli a stringa con un minimo di 1 stringa ed un massimo di 3.

Per la nostra configurazione optiamo per le classiche due stringhe da 11 pannelli ottenendo esattamente la potenza richiesta.

 

Ma cosa avremmo fatto nel caso in cui, per esempio sul tetto avessimo spazio solo per 21 pannelli? Proprio in questi casi è fondamentale l’esperienza del progettista e la versatilità dell’inverter. Realizzare infatti un impianto da 21 pannelli è possibile con questo inverter senza nemmeno ricorrere al secondo inseguitore ma bensì realizzando tre stringhe da 7 pannelli (7 x 3 = 21) e lasciando in modalità parallela i due mppt. Anche in questo caso, effettuare il parallelo tra stringhe il più vicino possibile ai pannelli permette un notevole risparmio sul cavo, realizzando una singola discesa.

Nel caso invece ci trovassimo in presenza di un tetto particolare che non permette di accogliere tutti i pannelli sulla stessa falda, dovremo forzatamente ricorrere all’utilizzo di entrambi gli inseguitori in maniera indipendente.

Qualunque sia la configurazione prescelta possiamo notare come effettivamente la tensione del campo fotovoltaico sia notevolmente più alta con le basse temperature ed è quindi fondamentale essere certi che questa tensione non superi in nessun caso la massima tensione ammessa dall’inverter. Questa situazione ci aiuta a comprendere come sia fondamentale optare per inverter che abbiano un elevato range di tensione mppt ed una elevata tensione massima che nel caso di inverter fino a 6kW dovrebbe essere almeno di 600V mentre per inverter di taglia superiore dovrebbe essere di 1000V.

Qualunque sia l’inverter scelto ed il suo configuratore, è fondamentale che il progettista analizzi i dati risultanti dall’elaborazione ottenuta e se necessario effettui qualche controllo a mano. Non è rara infatti la possibilità che vi siano errori da parte dei configuratori o regole tali da non dare per buona una configurazione che in realtà sarebbe realizzabile. Prendiamo ad esempio il caso del configuratore della SolarMax, il MaxDesign, che con l’introduzione della nuova serie MT, trifase, nella modalità automatica gestiva in maniera errata gli inseguitori. Inoltre questo configuratore non tiene conto dell’orientamento e dell’inclinazione dei pannelli fotovoltaici non implementando nessun coefficiente correttivo e facendo in modo che il campo venga considerato allo stesso modo anche se esposto a nord mentre sappiamo che in quella posizione riceverà un irraggiamento pessimo.

Buona regola quindi è ricontrollare con professionalità i calcoli per essere certi che tutto funzioni senza problemi.

3         Sistemi di monitoraggio

Tutti gli inverter sono oggi dotati di datalogger integrato che permette loro di memorizzare le produzioni giornaliere mensili e annuali generalmente degli ultimi 5 anni. In molti pensano che questo tipo di controllo sia sufficiente per essere definito sistema di monitoraggio e controllare il corretto funzionamento dell’impianto ma in realtà non è affatto così.

Avere il dato di produzione, sia esso giornaliero o mensile, di un inverter, soprattutto se questi è il solo dell’impianto e non rapportato ad altra fonte, omogenea, non ha alcun senso. L’unico modo infatti di rendere utile questo dato di produzione e relazionarlo con quelli che sono definiti parametri ambientali e che sono l’irraggiamento e la temperatura dei pannelli mentre la velocità del vento può tranquillamente non essere presa in esame. Conoscendo l’irraggiamento istante per istante e la temperatura dei pannelli possiamo sapere con relativa precisione se la produzione ottenuta è in linea con quanto atteso.

Per mettere in relazione la produzione dell’impianto con i parametri ambientali tutti i produttori di inverter offrono dispositivi optional da collegare ai propri inverter e che permettono poi la visualizzazione dei dati su un portale web o su appositi dispositivi muniti di proprio display. Inoltre vi sono aziende specializzate nella realizzazione di sistemi di monitoraggio che offrono un livello di dettaglio superiore come nel caso del sistema di monitoraggio da me sviluppato e che analizza la singola stringa in corrente e tensione mettendola in relazione ai parametri ambientali ed alla produzione dell’inverter, inviando i dati ad un apposito portale web che mostra i dati, genera i report giornalieri e comunica tempestivamente eventuali anomalie accertate sugli inverter o sulle stringhe.

4         Manutenzione dell’impianto

È comune pensiero che l’impianto fotovoltaico sia privo di manutenzione ed una volta montato sul tetto ed installato non vada toccato. In realtà non c’è nulla di più falso poiché la buona resa dell’impianto è legata alla pulizia dei pannelli ed alla qualità dei contatti elettrici tra i pannelli e verso l’inverter.

La sporcizia accumulata sui pannelli può causare perdite che possono ammontare, secondo un recente studio, anche al 30% facendo risultare vano l’investimento fatto. La pulizia non va assolutamente fatta in maniera superficiale in quanto l’utilizzo di comune acqua o sostanze detergenti possono peggiorare la situazione invece che migliorarla. Il lavaggo dei moduli deve essere fatto esclusivamente con acqua demineralizzata per evitare depositi di calcare difficilmente rimovibili e con il solo utilizzo di spazzoloni morbidi senza utilizzare detergenti che potrebbero risultare aggressivi sui componenti dei pannelli.

Fondamentale è il controllo delle connessioni tra pannelli per verificare che non vi siano ossidazioni e che il contatto elettrico sia perfetto e le perdite siano ridotte al minimo.

 

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14 Comments

  1. delfino_curioso delfino_curioso 16 luglio 2013
  2. ferfabry76 16 luglio 2013
  3. delfino_curioso delfino_curioso 16 luglio 2013
  4. IvanScordato Ivan Scordato 16 luglio 2013
  5. ferfabry76 16 luglio 2013
  6. ferfabry76 16 luglio 2013
  7. Emanuele Emanuele 19 luglio 2013
  8. Piero Boccadoro Piero Boccadoro 21 luglio 2013
  9. Piero Boccadoro Piero Boccadoro 21 luglio 2013
  10. Piero Boccadoro Piero Boccadoro 21 luglio 2013
  11. delfino_curioso delfino_curioso 23 luglio 2013
  12. delfino_curioso delfino_curioso 23 luglio 2013
  13. de.biagi.marco 7 agosto 2013
  14. Giorgio B. Giorgio B. 9 settembre 2013

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