riservata:bozze_fotovoltaico
Bozze sul fotovoltaico
Finalità: contesto per il progetto shield fotovoltaico
Dal Petrini - Elettrotecnica
Storia:
- 1839 scoperta del fenomeno (Becquerel)
- 1940 tecnologia basata sul silicio
- 1958 primo utilizzo nel satellite Vanguard I
- anni '70 utilizzo per utenze civili (con bassi consumi) non raggiunte dalla rete pubblica
- poi impianti di produzione fino a 85 MW (Montalto di Castro, secondo in Europa)
Vantaggi:
- basso impatto ambientale (silenzioso, non inquinante)
- buona affidabilità e lunga durata (niente parti in movimento, poca manutenzione)
- basso impatto visivo (integrabile negli edifici)
- modularità e ampia gamma di potenza (da pochi mW a MW, impianti facilmente ampliabili)
- installazione facile ed economica
- basso costo di smaltimento
- effetti etico-politico-economici (fonte rinnovabile, minore dipendenza dal petrolio)
- incentivazione (conto energia, sgravi fiscali)
Difetti:
- soluzione non autosufficiente perché
- intermittenza (notte, ombreggiamento)
- difficoltà di accumulo dell'energia
- produzione e domanda di energia non coordinate
- alto costo
Principio di funzionamento:
- giunzione PN come in diodo e relativa caratteristica
- la giunzione è esposta (come nei fotodiodi); se colpita da radiazione luminosa la caratteristica si sposta e si ha conduzione inversa e comportamento da generatore (eroga energia); fig 30.2 molto utile
- cella fotovoltaica: molti diodi in parallelo; converte energia della radiazione in energia elettrica
- approfondimento su radiazione e spettro (no!)
- prestazioni dipendono da:
- irraggiamento W/m^2 (meteo, ora, stagione, inquinamento, elevazione quindi latitudine)
- temperatura cella (se sale peggiorano perché cala Voc)
- condizioni standard: 1000W/m^2 a 25°C
Tecnologie:
- silicio monocristallino (alto rendimento, alto costo)
- silicio policristallino (medio)
- silicio in film, amorfo
- altri semiconduttori
Caratteristica giunzione (conviene guardare solo quella del modulo?):
- Voc costante e circa 0,6 V
- Isc dipende da superficie e radiazione
Moduli:
- modulo: assemblato con celle in serie e parallelo per ottenere determinate caratteristiche elettriche/meccaniche
- costruzione:
- caratteristiche elettriche:
- Watt di picco (condizioni standard)
- tensione nelle condizioni di massima potenza
- generatore fotovoltaico: moduli in serie e parallelo per ottenere determinate caratteristiche elettriche/meccaniche
- posizionamento: possibilmente perpendicolare (Sud, 30°)
Caratteristica:
- da quella di giunzione a cella (sommo le correnti) a modulo (sommo le tensioni): fig 30.6
- 3 tratti: gen corrente, gen tensione, potenza costante (nel ginocchio)
Applicazione in continua:
- gen corrente: no, le prestazioni calano troppo con irraggiamento
- gen tensione: per piccoli carichi accettando variazioni/calo prestazioni
- su batteria ( ci vuole un diodo!) con V=Vpicco: per media potenza, lavora a potenza massima
- su batteria con convertitore DC/DC: MPPT (Maximum Power Point Tracking) e potenza massima ma maggior costo
Applicazione in alternata:
- serve un inverter (MPPT, conversione con f=50Hz, sincronismo con la rete per cessione energia, filtro RFI, cosfi=1)
- grid-connected: possibile cessione produzione in eccesso
- stand-alone: con parco batterie (tensione bassa, regolatore di carica per non danneggiarle)
Dal Tramontana - TPA quarta
- da giunzione a caratteristica
- costruzione cella: geometria, parti, contatti, materiali (ben fatto)
- tecnologia: mono, poli, film
- moduli: aumentare V e I, collegamenti, potenza
- irraggiamento dipende da: cond. atmosferiche (nuvolo, umidità, inquinam.), latitudine, periodo anno (ben fatto)
- efficienza dipende da: tecnologia, condizioni di irraggiamento, temperatura (ben fatto)
- insolazione come irraggiamento giornaliero
Altro
- https://www.youtube.com/watch?v=L_q6LRgKpTw principio di funzionamento spiegato in dettaglio
- https://www.youtube.com/watch?v=TCq0K3DlFdc confronto tra monocristallino e policristallino
riservata/bozze_fotovoltaico.txt · Ultima modifica: 2021/12/01 08:01 da admin