IL
DIMENSIONAMENTO DEGLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI
Il
dimensionamento degli impianti fotovoltaici
viene, in genere, eseguito sulla base di bilanci
fra l'energia solare incidente sui moduli e da
essi convertita in energia elettrica, e gli
assorbimenti legati ai carichi e alle esigenze
dei vari componenti dell'impianto.
Tali bilanci possono essere eseguiti su base
mensile, giornaliera o oraria secondo il livello
di precisione desiderato, legato all'importanza e
al costo dell'impianto, e alla qualità e
quantità dei dati disponibili.
Il dimensionamento di massima viene effettuato
supponendo di dover determinare la potenza del
generatore fotovoltaico e la capacità della
batteria, in modo tale da alimentare il carico
con indisponibilità energetica nulla. È da
notare, a tal proposito, che nella determinazione
del grado di indisponibilità energetica di un
impianto fotovoltaico si tiene conto della
aleatorietà della radiazione solare, mentre
viene trascurato l'effetto dei fuoriservizi dei
componenti; in particolare viene definito il
numero di ore annue di indisponibilità come il
numero di ore annue in cui l'impianto di
generazione e accumulo non è più in grado di
far fronte ai consumi del carico.
Si
ipotizza chesia , in ogni mese, l'energia
giornaliera media mensile prodotta dal generatore
Eg [Wh/giorno] sempre
maggiorecioè: , o uguale, alla
corrispondente energia richiesta dal carico
elettrico Ec [Wh/giorno], Eg
> Ec
essendo Eg = hg x Ag x
H
dove:
hg = rendimento di
conversione dell'impianto fotovoltaico, definito
come rapporto tra l'energia fornita dall'impianto
al carico e l'energia solare incidente sulla
superficie dei moduli costituenti il generatore
fotovoltaico ( in genere si può considerare
uguale all'8% nel caso di sistema fotovoltaico
che utilizza moduli in silicio monocristallino e
uguale al 6% per moduli in silicio
policristallino, uguale al 7% e al 5%
rispettivamente nel caso in cui sia presente un
inverter);
Ag = superficie
totale dei moduli [ m² ];
H = radiazione
solare incidente sul piano dei moduli
[Wh/m²/giorno].
Determinata l'area Ag
minima dalla Eg = Ec cioè Agmin =
Ec / ( hg x
H )
la potenza di picco del generatore fotovoltaico
Pg [Wp] si ottiene dall'espressione:
Pg = hmod x
Agmin x
1000
dove:
hmod = rendimento di
conversione dei moduli fotovoltaici, definito
come rapporto fra l'energia generata dal modulo e
l'energia solare incidente sulla superficie del
modulo (si può considerare uguale a 13% per i
moduli al silicio monocristallino e uguale a 11%
per i moduli al silicio policristallino).
La capacità della batteria di accumulo Qb viene calcolata in
modo da garantire un certo numero di giorni di
autonomia Nga (periodo in cui la
batteria fornisce energia al carico senza alcun
supporto energetico del generatore fotovoltaico,
a causa di manutenzione o guasto di quest'ultimo
o in caso di basso irraggiamento).
Per quanto detto, la capacità della batteria si
ottiene dall'espressione:
Ecmax
x Nga
Qb=---------------------------------
hb x
DOD
essendo:
hb = rendimento di
carica e scarica della batteria (in genere è
circa l'80%);
Ecmax = valore massimo
dell'energia giornaliera media mensile richiesta
al carico;
DOD = (Dept Of
Discharge) massima profondità di scarica della
batteria, affinché questa non subisca
danneggiamenti (in genere è uguale a 80%).
Come detto, la coppia di valori Pg , Qb così
ottenuta consente di alimentare con continuità
il carico elettrico. Tuttavia si può verificare
che esistono diverse coppie che soddisfano tale
condizione.
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