DIMENSIONAMENTO IMPIANTO FOTOVOLTAICO by jfm16066

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									                Dipartimento di                              UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE
             Energetica “S.Stecco”                                  Facoltà di Ingegneria




        DIMENSIONAMENTO IMPIANTO FOTOVOLTAICO
                                             David Chiaramonti




                                     Ultimo aggiornamento:   Giugno 2006
                                     Versione:               1.3




Corso: I F T S                                                                                Pag. 1




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                         ENERGIA SOLARE FOTOVOLTAICA
                                     DIMENSIONAMENTO IMPIANTO
          SOLEGGIAMENTO ED ORE SOLE EQUIVALENTI – Piano orizzontale, verticale e pari alla latitudine




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                         ENERGIA SOLARE FOTOVOLTAICA
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           ENERGIA SOLARE
           FOTOVOLTAICA



          DIMENSIONAMENTO IMPIANTO

          CARICO




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                                   stand-
      1 - Dimensionamento impianto stand-alone, consumo medio, Italia centrale

         Potenza da installare e nr di moduli necessari
                 Carico giornaliero: si assume pari a 3.4 kWh/giorno
                 Il sistema è isolato dalla rete dimensionato sul periodo invernale
                 Assumiamo heq = heq medio del mese di Dicembre = 2.7 heq (kWh/m2/giorno)
                    Per i sistemi collegati a rete si assumono invece le heq medie annue relative alle
                    diverse fasce climatiche
                 Potenza da installare:
                          P = [Carico giornaliero] / heq · (1/ρ) = 3.4 / 2.7 · (1 / 0.8) = 1.57 kWp
                                               ρ è un coeff. che tiene conto del rendimento dell’inverter e delle
                         batterie
                 Supponendo di utilizzare moduli da 60 Wp
                         n = P / 60 = 1,570 / 60 = 26 moduli
                 Facendo riferimento a
                       – moduli commerciali, con rendimento di conversione del 13 % e superficie di 0.45 m2
                       – angolo di inclinazione pari alla latitudine del sito
                    I moduli forniscono 16 V
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                 Per ottenere una tensione del campo fotovoltaico pari a 24 V (per caricare le




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                                   stand-
      1 - Dimensionamento impianto stand-alone, consumo medio, Italia centrale
         Dimensionamento degli accumulatori
                 Ipotesi: vogliamo una autonomia di 4 giorni in completa assenza di insolazione
                 Capacità di accumulo richiesta:
                      C = carico elettrico · 4 giorni · 1/η = 3.4 · 4 · 1/0.65 = 21,000 Wh ( = 21 kWh)
                      η è un coeff. che tiene conto del rendimento dell’inverter e del sistema di accumulo, cioè della sua resa
                     energetica durante il processo di discarica (tipicamente, par garantire una adeguata durata degli
                     accumulatori, non si possono scaricare oltre l’80 %)     η = 0.65
                 Considerando una tensione di esercizio dell’impianto di 24 V (12 elementi da 2 V)
                     Batterie da   21,000 Wh / 24 V = 875 Ah


                 In realtà con questo dimensionamento l’autonomia è superiore (5-6 giorni)
                     La capacità delle batterie aumenta se la scarica avviene in un tempo prolungato, superiore alle 10 ore a
                     cui si riferisce il dato di targa (su cui è calcolato il valore di 0.65)
                     Anche con cielo nuvoloso il generatore beneficia di una quota di energia diffusa, che comunque viene
                     convertita in energia elettrica




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                                   stand-
      1 - Dimensionamento impianto stand-alone, consumo medio, Italia centrale
         Quantità di energia elettrica generata in un anno
                 Assumiamo il valore medio annuale per heq
                     Eel = 26 (moduli) · 60 (W) · 4.7 (heq) · ρ · 365 = 2,140 kWh
                           ρ è il rendimento medio del sistema inverter-batteria




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                                          connected,
        2 - Dimensionamento impianto grid connected, utenza tipo, Italia centrale
         Il gruppo-batterie non è necessario
         Cediamo energia alla rete nelle ore di produzione, e la preleviamo quando non si ha sufficiente
         insolazione (come una batteria di infinita capacità)
         Ci basiamo quindi sul numero di ore equivalenti medio annuo
                 Per l’Italia centrale è 4.7 heq (kWh/m2 · giorno)
         Carico giornaliero medio
                 Assumiamo il consumo di energia elettrica medio annuo di una famiglia media italiana. Questo è pari a 8.5
                 kWh/giorno
         Potenza da installare
          P = [Carico giornaliero] / heq · (1/ρ) = 8.5 / 4.7 · (1 / 0.85) = 2.13 kWp
                         ρ è un tiene conto del rendimento dell’inverter, del sistema di condizionamento della potenza ed interfacciamento alla
                            rete, e di varie perdite (quali quelle causate dal riscaldamento dei moduli)
             Supponendo di utilizzare moduli da 60 Wp
                          n = P / 60 = 2,130 / 60 = 36 moduli
         I moduli forniscono 16 V
             Per collegarsi alla rete a 220 V i 36 moduli sono connessi in 3 stringhe di 12 moduli ciascuna
             Le stringhe sono connesse in parallelo
             I 12 moduli sono tra loro collegati in serie


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        2 - Dimensionamento impianto grid connected, utenza tipo, Italia centrale
         Quantità di energia elettrica generata in un anno

                 Eel = 36 (moduli) · 60 (W) · 4.7 (heq) · ρ · 365 = 3,150 kWh

                            ρ è il rendimento medio del sistema inverter-condizionamento della potenza




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