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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) consumo 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

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riservata/bozze_fotovoltaico.txt · Ultima modifica: 2016/10/03 11:42 da admin