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I sistemi fotovoltaici e le loro caratteristiche

I sistemi fotovoltaici e le loro caratteristiche

I sistemi fotovoltaici rappresentano una delle energie pulite del futuro. La realizzazione di pannelli e sistemi fotovoltaici però risulta essere spesso lunga e difficoltosa. Come funzionano e quali sono le caratteristiche di cui tener conto nella realizzazione di sistemi fotovoltaici.

I sistemi Fotovoltaici (PV) sono stati usati per molti decenni. Oggi, con l'attenzione per le fonti energetiche non inquinanti e con "il movimento verde" il fotovoltaico è diventato una importante fonte di energia per una vasta gamma di applicazioni. I vantaggi della conversione dell'energia luminosa in energia elettrica nonché la iduzione dei costi hanno contribuito a spingere questa crescita. Anche se siamo riusciti ad ottenere importanti miglioramenti con l'alta efficienza e il basso costo l'obiettivo primario al giorno d'oggi rimane quello di massimizzare la potenza del sistema fotovoltaico anche in condizioni di luce avverse.

La potenza erogata da un sistema fotovoltaico di una o più celle fotovoltaiche dipende l'irraggiamento solare, dalla temperatura e dalla corrente assorbita dalle cellule. Il Maximum Power Point Tracking (MPPT) è utilizzato per ottenere la massima potenza di questi sistemi. Alcune applicazioni come la carica di alcune batterie o l'alimentazione di di un motore elettrico traggono vantaggio dall'utilizzo del MPPT. In queste applicazioni il carico può richiedere più potenza di quella che il sistema fotovoltaico è in grado di fornire. In questo caso viene utilizzato un sistema di conversione di potenza per massimizzare la potenza stessa del sistema fotovoltaico.

Ci sono molti approcci diversi per massimizzare l'energia da un sistema fotovoltaico che vanno da utilizzare semplici relazioni di tensione ad analisi più complesse con più campioni. A seconda dell' applicazione e della dinamica dell'irradiazione l'ingegnere di conversione di potenza deve valutare diverse opzioni.

Funzionamento dei sistemi Fotovoltaici

In un un semplice modello di una cella fotovoltaica la RS è la resistenza in serie associata con la connessione alla parte attiva di una cella o un modulo composto da una serie di cellule equivalentipuò essere calcolato Utilizzando una semplice formula. In ogni caso il valore di RS varia con il variare dell'irradiazione solare.

Un aspetto che molte volte viene trascurato è che la corrente di uscita è anche in funzione dell'angolo di incidenza. Anche se l'irradiazione totale può essere costante se l'angolo di incidenza non è nullo rispetto alla fonte l'irradianza efficace è ridotta; il che si traduce in una riduzione della corrente.

Questo fattore risulta molto più evidente quando un impianto fotovoltaico ha dei moduli che non possono essere montati in modo uniforme si trova su di un sistema mobile. Nel caso in cui il sistema sia mobile l'angolo risulterà essere in continuo cambiamento e il punto di massima potenza del sistema di monitoraggio può richiedere una maggiore velocità di tracciamento.

I metodi per calcolare il Maximum Power Point Tracking sono diversi, in particolare:

    1. A tensione costante
    2. Tensione a circuito aperto
    3. Corrente di cortocircuito
    4. Perturbare e osservare
    5. Incrementale Conduttanza
    6. Temperatura
    7. Temperatura parametrico

Ci sono molti metodi anche per quanto riguarda la ricerca e il monitoraggio del punto di massima potenza per le singole celle fotovoltaiche e per dei gruppi di cellule. Molti sistemi ne utilizzano più di uno, come l'utilizzo di COV per trovare il punto di partenza per i metodi iterativi come P e O o IC. In alcuni casi, il passaggio da un metodo a un altro è in base al livello di irradiazione. A bassi livelli di irradiazione si utilizzano metodi come Tensione a circuito aperto e cortocircuito per correnti che possono risultare più appropriati in quanto sono, maggiormente immuni ai disturbi.
Se le cellule sono disposte in serie i metodi iterativi possono essere una soluzione migliore. Quando una porzione di stringa è in ombra o non ha lo stesso angolo di incidenza sono necessari ulteriori algoritmi di ricerca.

In generale, qualunque metodo venga scelto è molto meglio essere precisi che veloci. I metodi veloci tendono a rimbalzare intorno al punto di massima potenza a causa del rumore presente nel sistema di conversione di potenza. Naturalmente un metodo preciso e veloce sarebbe preferibile, ma il costo di attuazione è senz'altro un fattore da considerare.

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ritratto di fra83

Interessante articolo,

Interessante articolo, sopratutto nella parte riguardante la ricerca Maximum Power Point Tracking , in pratica il sistema di inseguimento si comporta come un vero e proprio girasole artificiale trovando sulla curva caratteristica dell'irraggiamento il massimo per sfruttare sopratutto nei paesi con poco sole l'irraggiamento

ritratto di Giovanni Giomini Figliozzi

La ricerca del punto in cui è

La ricerca del punto in cui è massima la ricerca di sole è un problema abbastanza spinoso, anche per il fatto che la luce del sole viene riflessa per forza di cose dalla superficie del pannello, infatti per minimizzare la riflessione, la luce non deve incidere perpendicolarmente, ma con un certo angolo per far sì che le componenti della luce che giacciono sul piano di incidenza orizzontale e verticale abbiano una riflessione minima.
Sono state studiate anche soluzioni alternative che consistono nella realizzazione della superficie del pannello con plastica trasparente modellata con delle lenti miniaturizzate sulla superficie. Pare infatti che in questa maniera si riesca a raccogliere più energia dal sole.
In ogni caso anche dei sistemi di solar tracking da soli, senza accorgimenti particolari sui pannelli, aiutano molto nella ricerca della massima efficienza e produttività dell'impianto. Comunue nella realizzazione di un inseguitore solare non è tanto difficile capire dove sia il sole, quanto realizzare una meccanica che permetta di orientare i pannelli.

ritratto di Giovanni Giomini Figliozzi

Dimenticavo di dire che

Dimenticavo di dire che comunque queste cose possono essere effettuate praticamente solo negli impianti di pannelli solari abbastanza grandi. È quasi impensabile in un impianto domestico regolare l'inclinazione del pannello rispetto alla luce del sole, soprattutto perchè i pannelli vengono solitamente fissati solidamente (hohoho) sui tetti delle case. Negli impianti che stanno là perchè qualcuno ne tragga guadagno, come al solito è tutto fatto apposta per essere ottimizzato.

ritratto di fra83

Vi segnalo queste dispense

Vi segnalo queste dispense dell'università di Firenze, guardate con attenzione l'ultima immagine e vedrete come l'Italia sia eccezionalmente ben esposta dal punto di vista dell'irraggiamento solare

http://www2.de.unifi.it/Macchine/Martelli/CORSI-MARTELLI/ENERGIE-RINNOVABILI/Dispense/3-So...

ritratto di Giovanni Giomini Figliozzi

fra, davvero carina questa

fra, davvero carina questa dispensa. Ci ho dato una letta veloce, e purtroppo mi è caduto l'occhio sulla diapositiva numero 41 a pagina 21. Il costo per kWh per un impianto è di circa 35 centesimi di dollaro. Se convertiamo a occhio in 30 centesimi di euro, viene che è giusto giusto 3 volte maggiore del prezzo attuale dell'energia elettrica per le utenze domestiche in italia, che è di 10 centesimi su kWh.
Il rovescio positivo però è che per le utenze aziendali l'enel applica una tariffa notevolmente rincarata, e in alcuni casi superiore a 30 centesimi su kWh. In quei casi potrebbe davvero essere conveniente l'utilizzo di pannelli solari per diminuire i costi complessivi.
Ho perso un sacco di tempo a cercare i costi dell'elettricità per le aziende sul sito dell'enel, ma non ci si riesce. non sono riuscito a trovare una maledetta pagina che indichi le tariffe per kWh. Quando si tratta di chiedere i soldi tutti hanno paura a metterci la faccia...
L'ultima diapositiva è molto interessante. L'Italia ha un sacco di sole da sfruttare a quanto pare.

Purtroppo non vedo per il solare un grande sviluppo all'orizzonte. E in aggiunta mi auguro che se ci sono degli investimenti da fare, vengano fatti su fonti di energia più proficue del solare. Su questo sito ho avuto più volte modo di esprimere la mia opinione a proposito delle energie rinnovabili: sono utili, io sono favorevole, ma il solare può far comodo solo a livello domestico. Per la produzione di massa sono necessari altri sistemi più efficienti

ritratto di fra83

Io sono per creare in ogni

Io sono per creare in ogni abitazione una certa autosufficenza energetica, è questa la direzione in cui si deve andare, se ogni famiglia riesce ad essere autosufficente non serve la grandissima produzione di massa. Il solare, il minieolico, la domotica applicata al risparmio energetico sono tutti piccoli accorgimenti che contribuiscono ciascuno per il proprio pezzo a rendere autonomo dal punto di vista energetico un gruppo familiare.

ritratto di Giovanni Giomini Figliozzi

Guarda, sono anche io per

Guarda, sono anche io per l'autosufficienza dei consumi domestici, credimi. Il punto è che i consumi domestici non sono che la minima parte dei consumi totali. Pensa alla rete ferroviaria. Le locomotive che circolano hanno motori elettrici che assorbono fino a 5 megaWatt ognuna! che equivale a 1600 famiglie che assorbono tutti e 3 i kW che hanno a disposizione. Poi ci sono le industrie che anche assorbono una quantità enorme di energia dalla rete elettrica, poi ci sono tutti quei condomini alti molti piani, dove non c'è proprio la superficie disponibile per installare pannelli fotovoltaici in misura adeguata a poter alimentare tutti gli appartamenti.

ritratto di linus

Non capisco

Non comprendo questa avversione verso il solare, se devo rifare un tetto avrò dei costi dei materiali da utilizzare e quindi coprendolo di pannelli solari in parte avrò ammortizzato il costo totale dei pannelli con quello della copertura. Oggi, un impianto solare da circa 3 kW viene a costare chiavi in mano tra i 12 mila e i 15 mila euro, se uno è un progettista iscritto all'albo può risparmiare tra i 2 mila e i 3 mila euro di progetto e di tutte le pratiche burocratiche, riducendo il costo dell'impianto a circa 10 mila euro, considerando che in media l'impianto da 3 kW produce mediamente circa 4 kW al giorno, abbiamo sicuramente un pareggio o un surplus di produzione tra l'energia prelevata rispetto a quella prodotta. Quindi, si riesce ad ammortizzare l'investimento sui pannelli solari in circa 6 o 7 anni, considerando la durata media di un impianto fotovoltaico tra i 15 e i 20 anni, avremo sicuramente prodotto un investimento positivo sia per le nostre tasche che per l'ambiente. Se a questo ci aggiungiamo anche il solare termico, che costa molto meno, riusciremo ad ammortizzare l'impianto in tempi più brevi.

ritratto di fra83

In linea di massima hai

In linea di massima hai ragione ma un tecnico iscritto all'albo non è detto che possa firmarsi anche l'impianto del solare-termico, quindi questo risparmio di circa 3000 euro potrebbe non esserci e poi una spesa di 10000 euro anche se recuperabile con lo sgravo del 55% non è da tutti sostenibile. Io sono favorevole al solare, dico solo che lo stato potrebbe fare di più, dovrebbe permettere le installazioni ad un prezzo politico e tutto il paese ne beneficerebbe!

ritratto di Giovanni Giomini Figliozzi

È vero che lo stato dovrebbe

È vero che lo stato dovrebbe incentivare la costruzione di impianti solari e simili, ma alla fine lo stato ti mette dei soldi in una tasca e te li sfila dall'altra. Tutti i contributi che lo stato ha versato per incentivare la costruzione di impianti solari, sono stati versati da tutti i contribuenti italiani e sono finiti solo in mano a pochi, che in pratica sono le persone che per prime hanno presentato la richiesta di finanziamento dell'impianto fotovoltaico. Non sono quel tipo di persona che fa polemica su tutto, ma ci si potrebbe anche chiedere se è corretta una politica di questo genere. Piuttosto che far finta di elargire denaro, lo stato dovrebbe prima pensare a ridurre la pressione fiscale che in Italia toccherebbe il 60% (la più alta del mondo) se tutti pagassero regolarmente le tasse senza evadere niente. Se a una persona restano più soldi in tasca è incentivata naturalmente a investire su qualcosa di buono come le energie rinnovabili.
A questo punto se si vuole fare una cosa del genere, sarebbe forse una buona idea che chi installa un pannello o altro presenta una fattura allo stato della ditta che ha eseguito i lavori, e lo stato in quel momento sgrava dalle imposte una parte della somma pagata. La mia è solo un'idea, l'economia non è il mio campo, tuttavia non mi sembra una cattiva idea.

ritratto di linus

In alcune

In alcune regioni, so per certo che al dì là degli sgravi fiscali, che vi è un accordo tra regione e cittadino, il quale stipula un mutuo per l'acquisto dei pannelli solari e la rata viene restituita attraverso bonifici bancari per la somma di circa 500 euro al mese. Non so dirti, in che modo e quali carte siano necessarie avendolo saputo da un mio amico che lavora presso un istituto di credito che si estende in tutta Italia.

ritratto di Cosimo Candita

Avevo letto della possibilità

Avevo letto della possibilità di vendere l'energia prodotta da una casa, perchè se non è così uno tra mutui e crisi, dove li piglia i 15000€ di pannelli? E poi non pensavo che l'energia prodotta fosse così cara...

ritratto di Ser_gio

avevo sentito

anche io parlare di questa possibilità poi l'hanno smentita più volte, non ci sono delle norme chiare al riguardo.

ritratto di FlyTeo

Preciso!!

Articolo molto tecnico e preciso!!! Grandissimi!!

 

 

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