Gli impianti fotovoltaici hanno raggiunto una popolarità tale che gran parte dei produttori di apparecchi di misura ha ampliato il proprio portafoglio con strumenti e dispositivi specialistici dedicati al settore fotovoltaico.
Introduzione
L'alimentazione di elementi di illuminazione domestica o persino auto elettriche attraverso l'utilizzo dell'energia solare, grazie alle celle fotovoltaiche, è oggi una prassi sempre più comune. Il fotovoltaico è una tecnologia consolidata che serve per convertire la radiazione solare in elettricità attraverso l'uso di pannelli fotovoltaici e inverter da corrente continua (DC) a corrente alternata (AC), per alimentare ricevitori di energia collegati alla rete o immagazzinare energia in batterie per un secondo momento. La tecnologia del fotovoltaico ha dato origine a un significativo campo tecnologico presente nella maggior parte dei paesi altamente sviluppati. Oltre al fotovoltaico, si sono sviluppate molte altre tecnologie legate all'ottenimento di energia da fonti energetiche rinnovabili, anche se, ad oggi, ottenere energia dal sole è il metodo più importante e ancora leader per avere energia gratuita e inesauribile. A livello di principio di funzionamento delle celle fotovoltaiche, possiamo dire che il processo di conversione dell'energia solare in energia elettrica avviene negli strati interni della cella, e inizia sotto lo strato riflettente, dove vi sono due wafer di silicio, di cui quello superiore è un conduttore negativo, realizzato in silicio con una miscela di fosforo. Quello inferiore invece è un conduttore positivo ed è formato da silicio con una miscela di boro. Quando un fotone colpisce un atomo di silicio, fa cadere un elettrone dal suo posto e lo costringe a muoversi, e poiché vi è un numero enorme di fotoni e collisioni, gli elettroni cercano di accoppiarsi con i luoghi liberi di elettroni vicini precedentemente urtati, a seguito dei quali iniziano a circolare tra le piastre, generando il movimento delle cariche elettriche. Il campo elettrico alla giunzione degli strati positivi e negativi del silicio separa le coppie elettrone-lacuna, causando un movimento ordinato degli elettroni e la comparsa di una tensione elettrica. Questo processo viene collegato facilmente alla rete elettrica locale, ma prima è necessario collegare un inverter all'impianto, che converta la corrente continua (DC) in corrente alternata (AC). Il silicio viene utilizzato qui come materiale base per la costruzione di celle fotovoltaiche, poiché l'energia del fotone corrisponde all'energia richiesta per spostare un elettrone in un atomo di silicio. Sebbene il silicio puro non sia un semiconduttore ottimale, combinato con fosforo e boro diventa la soluzione migliore. Sul mercato, sono apparsi anche pannelli realizzati con altri materiali come il cadmio combinato con tellurio, rame, indio, gallio e selenio. Indipendentemente dagli elementi utilizzati, i pannelli fotovoltaici sono sempre costituiti da celle fotovoltaiche, che sono le unità più piccole e possono essere collegate tra loro in serie o in parallelo. I pannelli a base di silicio sono i più diffusi sul mercato grazie alla loro semplicità costruttiva e all'elevato rendimento, che nel caso dei pannelli monocristallini raggiunge il 17-23%, e nel caso dei pannelli policristallini circa il 14-18%. I pannelli monocristallini presentano il rendimento più alto, ma sono anche i più costosi. Sono realizzati in wafer di silicio a forma di cerchio, successivamente tagliati a forma di quadrato con angoli smussati. I pannelli policristallini (rendimento del 14-18%) sono realizzati in silicio multicristallino, sotto forma di un blocco compresso con una superficie non uniforme, tagliato in sottili lastre quadrate di colore blu. I pannelli amorfi opachi sono realizzati in silicio molto economico e non cristallizzato, il che si traduce in un rendimento inferiore (8 -10%), ma anche in un prezzo notevolmente più basso. Un'altra categoria di celle fotovoltaiche è rappresentata da quelle realizzate con elementi diversi dal silicio. Questi includono celle CdTe e celle CIGS, caratterizzate da uno spessore trascurabile dello strato fotovoltaico e da una minore efficienza rispetto ai pannelli a base di silicio. I pannelli CdTe sono una cella unica con uno spessore di diversi micron, sono realizzati in tellururo di cadmio e raggiungono un rendimento leggermente inferiore (10-12%) rispetto ai pannelli CdTe (12-14%), realizzati sulla base di quattro elementi: rame, indio, gallio e selenio.
Strumenti di misura del marchio Sonel per impianti fotovoltaici
La crescente diffusione degli impianti fotovoltaici fa sì che i produttori di strumenti di misura abbiano iniziato a introdurre dispositivi di misurazione dedicati per pannelli solari. Anche il marchio Sonel, uno dei principali fornitori di strumenti di misura dedicati, ha introdotto dispositivi specialistici per il settore fotovoltaico e le misurazioni in questo ambito. Vediamone ora le tipologie e le caratteristiche. Lo strumento di misura PVM-1020 è uno dei dispositivi più piccoli e maneggevoli di questa categoria, dotato di un numero elevato di funzioni. Il dispositivo è in grado di misurare tensione del circuito fotovoltaico del pannello fino a 1000V DC, tensione AC RMS fino a 600V, corrente di cortocircuito del pannello fotovoltaico fino a 20A DC, resistenza di isolamento dei pannelli, misurazione simultanea di due valori RISO+ e RISO-, resistenza di isolamento dei circuiti AC, resistenza dei collegamenti di protezione ed equipotenziali con corrente ±200 mA, potenza AC/DC, test diodi con 200 mA. La commutazione da una funzione all'altra è resa possibile da un interruttore rotante. La modalità AUTO esegue una sequenza di misurazioni multiple dopo aver premuto una volta il pulsante START. Il display grafico retroilluminato semplifica l'utilizzo in luoghi ombreggiati, mentre l'ampia memoria consente di effettuare più misurazioni senza doverle copiare su un computer. Il dispositivo è dotato di grado di protezione IP65, caratteristica fondamentale quando si misurano impianti fotovoltaici. I dati di misura che vengono raccolti mediante il modello PVM-1020 possono essere trasferiti a un computer tramite comunicazione wireless Bluetooth. Il software Sonel Reader incluso consente di scaricare i dati e convertirli nei più comuni formati. Completa il modello PVM-1020 un misuratore di temperatura e insolazione IRM-1. Questo, è un piccolo strumento che si rivela indispensabile quando si testano impianti fotovoltaici. Misurando il valore di insolazione e la temperatura dei pannelli e dell'ambiente circostante, fornisce i dati necessari per convertire i risultati in condizioni STC (Standard Test Conditions), ovvero tenendo conto delle condizioni termiche per l'efficienza delle celle fotovoltaiche. Il registratore dispone di una memoria di 5000 record. I risultati delle misurazioni ottenute mediante l'IRM-1 possono essere trasferiti a un computer tramite interfaccia USB o tramite una connessione wireless LoRa (Long Range). Questo standard consente lo scambio automatico di dati con lo strumento di misura PVM-1020 su lunghe distanze.
Figura 1a: Strumento di misura PVM-1020 (Fonte: WMPLPVM1020 SONEL - Misuratore: impianto elettrico | VAC: 0÷600V; VDC: 0÷1kV; Bluetooth; PVM-1020 | TME - Componenti elettronici)
Figura 1b: Strumento di misura PVM-1020 (Fonte: WMPLPVM1020 SONEL - Misuratore: impianto elettrico | VAC: 0÷600V; VDC: 0÷1kV; Bluetooth; PVM-1020 | TME - Componenti elettronici)
Figura 2: Strumento di misura IRM-1 (Fonte: WMPLIRM1 SONEL - Misuratore: insolazione e temperatura | Temp: -20÷100°C; IP65; IRM-1 | TME - Componenti elettronici)
Di seguito, vengono mostrati le principali caratteristiche funzionali ed i parametri tecnici, rispettivamente, degli strumenti di misura PVM-1020 e IRM-1.
PVM-1020
Produttore:
SONEL
Tipo di misuratore:
impianto elettrico
Ambito di misurazione della tensione AC:
0...600V
Precisione di misurazione della tensione AC:
±(2% + 2 cifre)
Ambito di misurazione della tensione DC:
0...1kV
Precisione di misurazione della tensione DC:
±(0,5% + 2 cifre)
Ambito di misurazione della corrente AC:
(1) misurazione indiretta)
0...400A
Precisione di misurazione della corrente AC:
±(5% + 2 cifre)
Misurazione:
corrente AC, corrente di guasto, potenza, resistenza dell'isolamento, tensione AC, tensione DC
Applicazione degli strumenti di misurazione:
fotovoltaico, per pannelli solari
Interfaccia:
Bluetooth
Conformità con la norma:
IEC 61326-1
IEC 61326-2-2
Dimensioni:
228x102x60mm
Temperatura di lavoro:
-10...40°C
Temperatura di stoccaggio:
-20...60°C
Accessori compatibili:
WAADAMC4, WACEGCPVOKR, WAKROBL20K01, WAKRORE20K02, WAKROYE20K02, WAPRZ1X2BLBB, WAPRZ1X2REBB, WAPRZ1X2YEBB, WASONREOGB1
Ambito misurazione della resistenza d'isolamento:
250kΩ...2MΩ/250kΩ...5MΩ/250kΩ...1GΩ/500kΩ...9999MΩ
Memoria delle misurazioni:
4059
Risoluzione di misurazione della corrente:
0.1A
Fonte di alimentazione:
batteria AA 1,5V x5
batteria ricaricabile Ni-MH AA 1,2V x4
Equipaggiamento standard:
adattatore
certificato di calibratura
conduttori di misurazione
custodia
fili di rilievo (3 pz.)
pinze a coccodrillo 3 pz.
pinze di corrente
sonda a punta
tracolla
Batteria/batteria ricaricabile:
batteria AA 1,5V x4
batteria AAA 1,5V x2
Peso lordo:
2273.9 g
IRM-1
Produttore:
SONEL
Tipo di misuratore:
insolazione e temperatura
Ambito di misurazione della temperatura:
-20...100°C
Precisione di misurazione della temperatura:
±(1% + 2 cifre)
Risoluzione di misurazione della temperatura:
0.1°C
Misurazione:
angolo di inclinazione, insolazione, temperatura
Memoria delle misurazioni:
5000
Classe di tenuta:
IP65
Dimensioni esterne:
134x79x28mm
Interfaccia:
LoRa (Long Range)
USB
Proprietà degli strumenti di misurazione:
bussola integrata
sensore di inclinazione
Equipaggiamento standard:
alimentatore
certificato di calibratura
custodia
gancio di montaggio
Batteria/batteria ricaricabile:
batteria ricaricabile Li-Ion 3,7V 1300mAh x1
Peso lordo:
1672.8 g
Gli strumenti di misura sopra citati sono disponibili presso il catalogo della TME Electronic Components al seguente link: Strumenti di misura del marchio Sonel per impianti fotovoltaici | Componenti elettronici. Distributore e negozio online - Transfer Multisort Elektronik (tme.eu)
Il marchio SONEL
I prodotti del marchio Sonel sono caratterizzati da eccellenti parametri di funzionamento e da un ampio campo di misura, e garantiscono la sicurezza e l'ergonomia di utilizzo. Grazie agli investimenti nello sviluppo del reparto di progettazione e allo sforzo di soddisfare i più elevati standard internazionali, ad oggi il marchio Sonel è uno dei maggiori produttori di strumenti di misura in Polonia. Sonel è specializzato in dispositivi per professionisti, principalmente nel campo del controllo di sicurezza, delle condizioni tecniche e del collaudo dei parametri di rete di alimentazione. La maggior parte dei dispositivi del produttore sono alimentati mediante batterie integrate e racchiusi in custodie resistenti a danni meccanici e condizioni ambientali difficili.
Per ulteriori informazioni tecniche sui prodotti disponibili presso la TME si prega di consultare la seguente web page: Componenti elettronici. Distributore e negozio online - Transfer Multisort Elektronik (tme.eu)
