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LEZIONE 4 SCELTA DEI MODULI FOTOVOLTAICI SCELTA DELL’INVERTER SCELTA DELL INVERTER VERIFICA COMPATIBILITÀ MODULI‐INVERTER ( MEDIANTE CONFIGURATORI) MEDIANTE CONFIGURATORI) DIMENSIONAMENTO (SUPERFICIE CON DIVERSI VALORI DI AZIMUT E DI VALORI DI AZIMUT E DI TILT) LA STRUTTURA DI SUPPORTO

900 – 1200 900 1200 kWh/kWp 1100 – 1400 kWh/kWp 1300 – 1600 kWh/kWp kWh/kW

CONFRONTI SISTEMI DI INCENTIVAZIONE EFV = Energia prodotta dall’impianto FV Eu = Energia utilizzata EIMM = Energia immessa in rete Energia immessa in rete EPREL = Energia prelevata dalla rete CONTO ENERGIA Eu = Tariffa premio su Autoconsumo EIMM = Tariffa Omnicomprensiva

SCAMBIO SUL SCAMBIO SUL RITIRO DEDICATO POSTO Eu = nessun incentivo Eu = nessun incentivo = nessun incentivo EIMM = Prezzo zonale EIMM = Prezzo zonale (prezzi minimi) + Oneri

DETRAZIONI FISCALI

S Sopralluogo ll Vanno considerate Ie ombre di edifici, alberi, tralicci, ecc. ma anche , , , di elementi apparentemente insignificanti, quali fili sospesi, antenne, comignoli,ecc.

ESEMPIO Impianto Fotovoltaico Impianto Fotovoltaico Luogo : Cosenza Luogo : Cosenza Coordinate: 39.298 N ,16.254 E Orientamento Azimut : 18° Tilt : 13° Produzione stimata PVGIS 1330 kWh/kWp / p

Dimensione impianto fotovoltaico P = Fabbisogno di Energia / Produzione prevista impianto P = 7990 [kWh] / 1330 [kWh/kWp] = 6,0075 kWp Scelgo Potenza unitaria = 6 kWp Devo verificare la disponibilità d ll S della Superficie di installazione fi i di i t ll i

Superficie necessaria < Superficie disponibile

S lt d l Scelta del modulo Fotovoltaico d l F t lt i ‐ Scelta della tipologia ( Cristallino, Amorfo, II Generazione) ‐ Scelta della Marca Scelta della Marca ‐ Scelta del modello

Scelta del sistema di Coversione ( Inverter) ‐ Conversione centralizzata ‐ Conversione distribuita ‐ Micro inverter

S lt d l Scelta del modulo Fotovoltaico d l F t lt i

S lt d l Scelta del modulo Fotovoltaico d l F t lt i

http://www.principalsolarinstitute.org/uploads/custom/3/psi_ratings.php

S lt d l Scelta del modulo Fotovoltaico d l F t lt i

SUN POWER MODULI FOTOVOLTAICI E20/333 E E20/327 SUN POWER ‐ MODULI FOTOVOLTAICI E20/333 E E20/327

TRINA

SUNPOWER

SANYO VBHN245SA06 SANYO VBHN245SA06

Q PRO ‐ G2 230 Q.PRO G2 230

FLASH LIST

Potenza impianto calcolata 6000Wp Moduli utilizzati Q.PRO ‐ G2 230 = 230 Wp Calcolo numero di moduli FV 6000 Wp / 230 Wp = 26,09 Potenza effettiva impianto 26 x 230 Wp = 5980 Wp L’impianto sarà costituito da 26 moduli da 230 Wp

C Come collegare i moduli ll i d li Collegamento in Serie Collegamento in Serie La tensione si somma La corrente rimante invariata

Collegamento in Parallelo g La tensione resta invariata La corrente si somma

Posso collegare solo moduli fotovoltaici che hanno stesse P ll l d li f t lt i i h h t caratteristiche elettriche e di esposizione ( Potenza, C Corrente, Tensione, Azimut, Tilt ) t T i A i t Tilt )

Collegamento in Serie ll

La tensione si somma La corrente rimante invariata La scelta della tensione dell La scelta della tensione dell’impianto impianto implica il numero massimo di implica il numero massimo di moduli che compongono la stringa, ovvero che sono collegati in serie.

La Tensione può essere max 1000V (sistemi II Categoria) ed è in La Tensione può essere max 1000V (sistemi II Categoria) ed è in funzione del modello di inverter scelto.

C ll Collegamento in Parallelo t i P ll l La tensione resta invariata La corrente si somma La corrente si somma

Il numero di stringhe collegate in parallelo determina la potenza parallelo determina la potenza dell’impianto

T i Tensione ideale impianto fotovoltaico id l i i t f t lt i La tensione del generatore fotovoltaico, cioè di stringa, deve essere coordinata con la scelta dell’inverter.

A pari potenza dell’impianto fotovoltaico, una tensione elevata comporta un minor numero di stringhe ( e quindi minore p g ( q cablatura dei cavi e minori organi elettrici) e minori perdite sui circuiti in corrente continua.

Peraltro, con la tensione aumentano le sollecitazioni dielettriche e diventano più severe le condizioni in cui operano dielettriche e diventano più severe le condizioni in cui operano i dispositivi di manovra e di protezione.

Scelta del sistema di Coversione ( Inverter) Scelta del sistema di Coversione ( Inverter) Abbiamo imparato che all Abbiamo imparato che all'uscita uscita del pannello, e più in del pannello e più in generale del generatore fotovoltaico, si ha corrente continua. Il compito di trasformare, convertire, tale corrente p , , spetta al nostro sistema di conversione, meglio conosciuto come inverter E' un componente ad alta tecnologia e pertanto la tecnologia e pertanto la scelta va effettuata in modo oculato, ben ponderando le varie caratteristiche.

Scelta del sistema di Coversione ( Inverter) Scelta del sistema di Coversione ( Inverter) Abbiamo detto che una cella che viene interessata da una certa Abbiamo detto che una cella che viene interessata da una certa radiazione solare produce energia elettrica. La produzione di tale energia è regolata dalla curva caratteristica tensione‐corrente.

Fissato il livello di irraggiamento, alla quale è sottoposta la cella ad alla quale è sottoposta la cella, ad ogni valore di tensione V corrisponderà un certo valore di corrente I. IlIl compito di far lavorare il sistema it di f l il i t fotovoltaico nel suo punto di picco della potenza spetta al nostro della potenza spetta al nostro sistema di conversione.

Scelta del sistema di Coversione ( Inverter) Scelta del sistema di Coversione ( Inverter) Graficamente, il punto di massima potenza, corrisponde al punto di tangenza tra la caratteristica del generatore fotovoltaico per un certo generatore fotovoltaico per un certo valore della radiazione solare e l’iperbole di equazione VxI= p q costante corrispondente. Come abbiamo visto, il punto di tangenza varia i istantaneamente in funzione delle i f i d ll condizioni di irraggiamento solare e al variare della temperatura Il compito variare della temperatura. Il compito dell’MPPT è proprio quello di individuare istante per istante tale punto di massima efficienza energetica.

Scelta del sistema di Coversione ( Inverter) ‐ Conversione centralizzata ‐ Conversione distribuita Conversione distribuita ‐ Micro inverter In particolare si può prevedere: • Un inverter unico per l’intero impianto fotovoltaico: impianto mono‐inverter • Un inverter per ogni stringa : conversione di stringa Un inverter per ogni stringa conversione di stringa • Un inverter per più stringhe : impianto multi inverter Un inverter per ogni modulo : micro‐conversione conversione • Un inverter per ogni modulo : micro

Impianto mono‐inverter L impianto mono L'impianto mono‐inverter inverter (detto anche con inverter centrale) (detto anche con inverter centrale) presenta un unico inverter per I'intero campo fotovoltaico.

Si può utilizzare un unico inverter se i moduli sono delle stesso orientamento o inclinazione .

Con l’estensione del campo fotovoltaico aumentano i problemi di C l’ t i d l f t lt i t i bl i di ombreggiamento e di protezione contro Ie sovracorrenti, specie quando I'esposizione dei moduli non è costante su tutto il quando I esposizione dei moduli non è costante su tutto il campo.

Inoltre l’avaria dell’unico inverter comporta la fermata dell’intero generatore Fotovoltaico.

Impianto mono‐inverter SSono presenti sul mercato inverter multistringa, nei quali più ti l t i t lti t i i li iù stringhe sono connesse al medesimo inverter, che è però dotato di più MPPT e può gestire ogni stringa indipendentemente dalle altre più MPPT e può gestire ogni stringa indipendentemente dalle altre.

Questo significa che le stringhe possono avere orientamento e/o inclinazione differente.

In genere si utilizzano mono – inverter su impianti fino a 20 kWp. Gli inverter fino a 6 kWp sono monofase mentre dai 6 ai 20 kWp sono inverter Trifase sono inverter Trifase.

Impianto con inverter di stringa Impianto con inverter di stringa Ogni stringa, che compone I'impianto fotovoltaico, è connessa ad un proprio inverter (conversione di stringa).

Ogni stringa funziona secondo il proprio punto di massima Ogni stringa funziona secondo il proprio punto di massima potenza (MPPT).

L' inverter di stringa riduce i problemi di accoppiamento tra moduli e inverter e le perdite dovute ad ombreggiamento o diversa esposizione; consente inoltre di omettere le protezioni contro le sovracorrenti ed i diodi di blocco, annullando le relative perdite relative perdite.

Utilizzata nel caso di impianti di potenza elevata (superiore ai p p ( p 40kWp)

LLe tre condizioni da verificare, affinché le stringhe dei moduli di i i d ifi ffi hé l i h d i d li fotovoltaici siano compatibili con le caratteristiche dell’inverter dell inverter sono le seguenti: sono le seguenti:

Tensione massima

Tensioni MPPT Tensioni MPPT

Va verificata inoltre che la potenza dei moduli fotovoltaici sia tra l’80% edl il 120% della potenza dell’inverter

Tensione massima

Tensioni MPPT

PAUSA

Strutture fotovoltaiche St tt f t lt i h Strutture Fisse Strutture Fisse Impianti su tetto (Piano o inclinato) Impianti a terra Impianti a terra Altri tipi di impianto

Strutture ad inseguimento Monoassiale Pluriassiale

Materiali per strutture di sostegno acciaio zincato acciaio zincato Tradizionalmente le strutture di sostegno sono realizzate g assemblando profili metallici commerciali in acciaio zincato a caldo; nella stragrande maggioranza dei casi si usano profili piegati a freddo o a caldo a sagoma C o L di tipo Fe360 o, nei casi più impegnativi, FC 540.

Solo negli ultimi anni con la diffusione degli impianti realizzati p p g ( ) complanari alle coperture degli edifici (tetti fotovoltaici) che non sopportano sollecitazioni meccaniche impegnative le strutture in acciaio zincato sono state completamente sostituite con profili sagomati d’alluminio. fl ’ ll

Materiali per strutture di sostegno acciaio zincato acciaio zincato L’utilizzo di profili in acciaio zincato consente di poter disporre di un prodotto reperibile ovunque, di ottime prestazioni meccaniche in relazione al peso, ma di difficile lavorazione al di fuori di una officina ben organizzata. ffi i b i t Una volta in opera risulta di notevole importanza ai fini della durata Una volta in opera risulta di notevole importanza ai fini della durata nel tempo, la qualità della zincatura (spessore adeguato, uniformità ed assenza di sbavature nelle forature) e l’assenza di lavorazioni successive al processo di deposizione (forature aggiuntive, asole, saldature in opera, ecc.), tali da richiedere poi riprese a freddo di zinco, con affidabilità nel tempo non ben garantita. inco con affidabilità nel tempo non ben garantita

Un dettaglio da non trascurare in sede progettuale è l’eventualità d l del manifestarsi di azioni corrosive di tipo galvanico sulle parti if i di i i i di i l i ll i metalliche in grado di deteriorare la struttura, soprattutto in corrispondenza dei punti di giunzione dei metalli differenti (com’èè corrispondenza dei punti di giunzione dei metalli differenti (com intuibili, la prossimità delle coste, per via dell’ambiente salino, è in grado senz’altro di favorire il fenomeno).

La possibile insorgenza di questi fastidiosi problemi suggerisce di p g q p gg adottare strutture di sostegno in acciaio inox, sicuramente dal costo superiore, ma in grado di garantire una maggiore affidabilità e durata nel tempo.

Altra possibilità nella scelta dei materiali da costruzione delle strutture è rappresentata dal legno: nonostante un costo maggiore rispetto ad una soluzione in acciaio ed un uso prevalente in strutture posizionate a terra, offre alcune peculiarità uniche: • è in genere accettato anche dove esistono vincoli paesaggistici / è in genere accettato anche dove esistono vincoli paesaggistici / ambientali che ostacolano la realizzazione di qualsiasi opera tecnologica; • è facilmente lavorabile qualora siano necessari in sito (l’esperienza insegna che spessissimo lo sono) aggiustamenti come forature, asole, smussi, ecc.: a questo proposito va sempre ricordato che durante i lavori di realizzazione di un impianto per l’elettrificazione di una utenza isolata, di realizzazione di un impianto per l elettrificazione di una utenza isolata, per esempio un rifugio alpino, può non essere disponibile un sorgente elettrica.

Purtroppo offrendo prestazioni meccaniche inferiori all’acciaio, necessita di sezioni più importanti, conferendo alla struttura di sostegno un aspetto p p , g p spesso goffo, ma soprattutto deve essere frequentemente mantenuto.

Materiali per strutture di sostegno All i i Alluminio Negli ultimi anni si è andato via via affermando sul mercato l’uso di N li lti i i i è d t i i ff d l t l’ di profili in alluminio con sagome totalmente differenti da quelle tipiche dell’acciaio tipiche dell acciaio normalizzato (C, L, T, ecc.). normalizzato (C, L, T, ecc.).

Con un peso contenuto, una facilità di taglio a misura senza attrezzatura spinta ed una nutrita gamma di accessori (morsetti bulloni, piastre di congiunzione, ecc.) l’alluminio è il vero protagonista delle installazioni di piccola potenza protagonista delle installazioni di piccola potenza.

Materiali per strutture di sostegno Ma il loro uso non è limitato a piccole strutture mobili. Infatti il M il l è li it t i l t tt bili I f tti il tipico problema rappresentato dalle prestazioni meccaniche decisamente inferiori a quelle di profili in acciaio di pari sezione decisamente inferiori a quelle di profili in acciaio di pari sezione ed il costo ben maggiore, può essere se l’applicazione nella quale sono usate non necessita caratteristiche meccaniche spinte.

Il caso tipico di applicazione delle strutture in alluminio sono gli i i ti t ti ll f ld d i t tti (t tti fotovoltaici), dove le f t lt i i) d l impianti montati nelle falde dei tetti (tetti sollecitazioni sui materiali di supporto sono contenute (pressione di neve e vento direttamente sulle staffe di aggancio (pressione di neve e vento direttamente sulle staffe di aggancio al tetto) come altrettanto contenute sono le quantità di materiale impiegate per metro quadro di modulo fotovoltaico sostenuto.

Materiali per strutture di sostegno Le sagome disponibile in commercio sono in genere ereditate Le sagome disponibile in commercio sono in genere ereditate dai profili usati nelle applicazioni per i serramenti. Alcuni costruttori hanno però sviluppato a catalogo profili che oltre a p pp g p sostenere il modulo fotovoltaico sono dotati di scanalature per il passaggio protetto dei cavi a tutto vantaggio della sicurezza e del risparmio di accessori (tipicamente fascette anti‐UV) tipici delle realizzazioni in acciaio zincato.

POSA A TERRA POSA A TERRA Strutture a cavalletto Gli impianti fotovoltaici realizzati facendo facendo Gli i i ti f t lt i i li ti f d f d uso di di cavalletti o strutture portanti analoghe, poggiate su superfici piane come terreni o terrazze, rappresentano le prime applicazioni civili del fotovoltaico, essendo anche le più intuitive. L’utilizzo di questi tipi di sostegni consente al progettista di disporre al meglio i moduli fotovoltaici nei confronti dell’irraggiamento solare, scegliendo l’inclinazione e l’orientamento più opportuni per ogni specifica applicazione. p g p pp Inoltre per impianti con potenza installata fino alla decina di kilowatt i costi dei materiali e del montaggio decina di kilowatt, i costi dei materiali e del montaggio sono generalmente piuttosto contenuti in quanto i profili commerciali risultano facilmente trasportabili ed i montaggi non necessitano di mezzi di sollevamento o di montaggi non necessitano di mezzi di sollevamento o di lavori su strutture in elevazione.

POSA A TERRA POSA A TERRA Strutture a Palo Un’alternativa alla disposizione dei moduli U ’ lt ti ll di ii d i d li fotovoltaici sui cavalletti è costituita dall’utilizzo, come castello, di un palo costituito da uno o più tubi , p p sovrapposti (come nel caso di pali alti) a sezione circolare sul quale viene fissato il telaio porta moduli.

In genere si ricorre alla soluzione a palo quando risulta necessario aumentare l’altezza del piano dei moduli fotovoltaici per sfuggire a zone d’ombra o quando è vincolante un minor spazio occupato a terra (l’ingombro terra (l ingombro a terra è solo l a terra è solo l’area area della sezione della sezione del palo) rispetto alla soluzione a cavalletto in cui l’area occupata coincide, più o meno, con la proiezione a terra del campo fotovoltaico.

Strutture di sostegno ad inseguimento Strutture di sostegno ad inseguimento Si è già avuto modo di evidenziare come, in genere, le è à d d d l strutture di sostegno siano installate per sorreggere piani di moduli fissi rivolti verso Sud e con una inclinazione moduli fissi rivolti verso Sud e con una inclinazione prestabilita dal progettista per ottenete una ottimizzazione dell’energia captata in funzione del sito installazione. g p Negli impianti di potenza contenuta, l’inclinazione può essere variabile manualmente nel corso dell’anno a seguito i bil l l d ll’ i dell’avvicinamento stagionale rispetto all’asse orizzontale.

Strutture di sostegno ad inseguimento Strutture di sostegno ad inseguimento E’ evidente che per ottenere una migliore captazione dei raggi solari, sarebbe opportuno che il piano dei moduli potesse inseguire i movimenti del disco solare nel periodo lungo la volta celeste che sono essenzialmente riconducibili a due moti l t h i l t i d ibili d ti caratteristici: • moto giornaliero: corrispondente a una rotazione azimutale moto giornaliero: corrispondente a una rotazione azimutale del piano dei moduli sul suo asse baricentrico, seguendo il percorso da Est a Ovest ogni giorno; • moto stagionale: corrisponde a una rotazione rispetto al piano orizzontale seguendo le elevazioni variabili del disco solare da quella minima (inverno) alla massima (estate) dovute l d ll i i (i ) ll i ( t t )d t al cambio delle stagioni.

Strutture di sostegno ad inseguimento Strutture di sostegno ad inseguimento La soluzione che offre il migliore compromesso tra captazione d’ d’energia, risparmio di carpenteria, costo di movimentazione e i i i di i di i i Ground Ratio (GR – rapporto tra superficie attiva e superficie di terreno occupata) è rappresentata dall’inseguimento terreno occupata) è rappresentata dall inseguimento giornaliero giornaliero Est‐Ovest (cioè su un solo asse) di una struttura orizzontale rispetto al terreno, chiamata inseguitore monoassiale

Strutture di sostegno ad inseguimento Strutture di sostegno ad inseguimento Per la movimentazione degli inseguitori monoassiali g g in genere si g usano motori elettrici con demoltiplicatori; per il comando del moto si scelgono poi varie soluzioni che vanno dagli ingranaggi ( (con correzioni nell’inseguimento di pochi gradi), ad aste di i i ll’i i di hi di) d di collegamento fra filari per arrivare a cavi.

St tt Strutture di sostegno di t ‐ Ancoraggio ‐ Fissaggio profilo ‐ Profilo ‐ Fissaggio modulo

St tt Strutture di sostegno di t LL’ancoraggio ancoraggio può essere effettuato tramite può essere effettuato tramite “piastre” piastre oppure oppure tramite “vitoni”

Il vitone è una soluzione economica e facile da installare.

Per ancorare i vitoni devo forare il tetto!

St tt Strutture di sostegno di t Piastre e vitoni vengono fissati al tetto mediante ancoraggio chimico oppure tramite tasselli