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Fotovoltaico off-grid (visita lo shop)

fotovoltaico

Il sistema fotovoltaico può essere realizzato in modo da soddisfare le esigenze di assorbimento domestico in forma totale.

Per riuscire a coprire l'intero arco della giornata occorre dotare l'impianto di un sistema di accumulo (off-grid), usando opportune batterie (deep cycle) che possono resistere ai cicli di carica/scarica giornalieri.

Naturalmente l'impianto dovrà essere proporzionato in modo da offrire la giusta carica di energia necessaria all'uso domestico, per il giorno e per la notte; se attualmente utilizziamo 3KW dobbiamo pensare di installare un impianto di 4 - 4.5KW perché la resa è di circa l'80% - confronteremo in seguito i costi.

off-gridLa maggior parte degli impianti installati soddisfa solo in parte l'esigenza domestica e, molto spesso, neppure quella giornaliera, di fatto cessano la produzione fotovoltaica al calar del sole e, da quel momento, si ricorre all'energia fornita dal gestore di corrente. Questo concetto forse andava bene quando esistevano gli incentivi; oggi non esistono piú. Un investimento in tal senso lascia il tempo che trova, infatti saranno necessari moltissimi anni per ammortizzare l'investimento e diventare vantaggioso ma, nel frattempo, l'impianto sarà da rimpiazzare perché avrà perso parecchio della sua efficienza.

Per realizzare un impianto vantaggioso, ed ammortizzabile in meno di cinque anni, si dovrebbe realizzare un impianto off-grid che offre gli stessi benefici fiscali (detraibilità del 50% in dieci anni) ma che permette di ridurre drasticamente, ed immediatamente, i costi della bolletta energetica.

Un impianto off-grid è costituito da pannelli fotovoltaici, regolatore di carica, batterie ed inverter, oltre al quadro di campo (sezionatori, fusibili, scaricatori etc.), connettori, cavi e struttura.

Scelta dei pannelli - in commercio esistono tre tipi di pannelli: monocristallini, policristallini e amorfi.

    monocristallino Il pannello monocristallino, in condizioni ottimali, è quello che offre la massima produzione; le sue celle sono costituite da singoli cristalli di silicio che permettono il massimo sfruttamento dei raggi solari.
  1. vantaggi
    1. elevato rendimento elettrico (dal 14 al 17%)
    2. a parità di kWp (kilowatt di picco) installati, occupa meno spazio di un impianto con pannelli policristallini o amorfi
  1. svantaggi
    1. molto sensibile alla presenza di ombreggiatura, di nuvolositè e di scarso irraggiamento, per cui diminuisce drasticamente la produzione in presenza di questi fenomeni
    2. con l'aumento della temperatura cala la produzione
    policristallino Il pannello policristallino è caratterizzato da rendienti intermedi tra monocristallino ed amorfo.
  1. vantaggi
    1. buon rendimento elettrico (dall'11 al 14%)
    2. se di ottima qualità sul campo rende come e più del modulo monocristallino
  2. svantaggi
    1. molto sensibile alla presenza di ombreggiatura, di nuvolositè e di scarso irraggiamento, per cui diminuisce drasticamente la produzione in presenza di questi fenomeni
    2. con l'aumento della temperatura cala la produzione
    amorfo Il pannello amorfo caratterizzato da rendimenti elettrici inferiori rispetto ai pannelli cristallini, imputabili al particolare processo produttivo con cui sono realizzati. Il silicio viene deposto uniformemente, in piccolissime quantità su superfici plastiche o vetrate, formando un unico film sottile dello spessore di qualche millesimo di millimetro.
    I pannelli in silicio amorfo hanno una colorazione omogenea, di solito nera, e particolari doti di flessibilità e leggerezza. Il costo dei moduli in silicio amorfo, per Watt installato, è inferiore del 30-40% rispetto alle tecnologie in silicio cristallino.
  1. vantaggi
    1. maggiore economicità
    2. per produrre energia non necessita di irraggiamento
    3. non risente del calore come il mono ed il policristallino
  2. svantaggi
    1. rendimento elettrico (dal 6 al 10%)
    2. bassa densità energetica del materiale, che costringe all'utilizzo di ampie superfici.
    3. a parità di kWp occupa più spazio
batteria Batterie da accumulo
La corrente prodotta dai moduli fotovoltaici puó essere immagazzinata nei sistemi di accumulo per impianti fotovoltaici o batterie; per rendere disponibile l’energia elettrica al calar del sole.
    Le batterie debbono avere caratteristiche particolari, per essere efficienti.
  1. Innanzitutto una numero elevato di cicli di carico/scarico (ne può avvenire uno al giorno)
  2. poca o nessuna manutenzione di servizio
  3. capacità di erogare corrente sufficiente al fabbisoglio domestico
  4. disponibilità all'assorbimento della corrente di carica prodotta dall'impianto fotovoltaico
regolatore di carica Regolatore di Carica    e    Inverter ad Onda Pura inverter
In un impianto fotovoltaico off-grid il regolatore di carica si rende necessario per effettuare tutti i controlli necessari al miglio tipo di ricarica per le batterie. Il regolatore si occupa delle fasi di scarica e di carica delle batterie, tenendo conto dei parametri di produzione dei pannelli fotovoltaici. Sono di due tipi: PWM e MPPT.
Un regolatore di carica PWM effettua il trasferimento di energia dai moduli FV (fotovoltaici) tramite impulsi di corrente, durante questi impulsi la tensione dei moduli FV è imposta alla tensione di batteria, dunque potrebbe essere differente dal valore di tensione di massima potenza Vmp del modulo FV.
Un regolatore di carica MPPT effettua una conversione elettrica DC/DC tra modulo FV e batteria, garantendo che il modulo FV lavori sempre nel suo punto di massima potenza (Maximum Power Point) tramite un opportuno algoritmo di ricerca (Tracking).
L'uscita del regolatore di carica va collegata direttamente alle batterie, mai all'inverter che, invece, riceve la corrente direttamente dalle batterie (e dalla rete quando le batterie sono scariche).
La scelta tra un regolatore PWM o MPPT dipende dai pannelli montati e dal pacco batterie utilizzato.
Il regolatore PWM costa meno rispetto ad un regolatore MPPT, ma il regolatore MPPT è in grado di sfruttare pienamente i pannelli fotovotaici con tensione di lavoro superiore o inferiore alla batteria (o pacco batterie) associato, e consente di produrre maggiore energia rispetto ad un regolatore PWM a parità di pannello fotovoltaico.
Se la tensione del pannello è di poco superiore a quella della batteria (tipico caso di un pannello 12V a 30 celle e batteria 12V), il regolatore PWM è sufficente, in quanto ha un rendimento simile all'MPPT.
Inverter ad onda pura
Gli inverter convertono la tensione continua, da una batteria o un insieme di batterie, in alta tensione alternata come quella fornita dalla rete di distribuzione elettrica.
A meno che non si consideri di utilizzare la corrente prodotta dai pannelli fotovoltaici solo per illuminazione, dovremo acquistare un inverter ad onda pura.
Utilizzare un inverter ad onda pura significa rendere maggiormente efficiente ogni apparato domestico. Tutti i motori elettrici (ventola della cappa spirante, frigorifero, pompa dell'acqua, asciugacapelli, lavatrice e lavastoviglie) per lavorare necessitano di una frequenza di rete costante; diversamente rendono di meno e si scaldano, potrebbero anche non funzionare o rompersi.
In commercio esistono anche gli inverter ad onda pura che incorporano il regolatore di carica. Questo tipo di prodotto evita di avere due sistemi separati.