Criteri di massima di dimensionamento di un impianto a pannelli solari

Sommario:
Criteri di massima di dimensionamento di un impianto.

Dati fondamentali

Per dimensionare un impianto a pannelli solari sono le seguenti informazioni:

  1. dati si insolazione (almeno mensile);
  2. dati statistici sul massimo numero di giorni consecutivi senza sole;
  3. potenza massima e media richiesta dal carico;
  4. qualità del servizio (quanta autonomia);
  5. caratteristiche dell'utenza (frequenza).

Di solito i dati di insolazione vengono forniti, sotto forma di Joule/m2 per mese, riferiti alla superficie orizzontale.
Per ottenere l'insolazione effettiva del pannello occorre eseguire una correzione e tenere conto dell'angolo di inclinazione effettiva del pannello rispetto al piano orizzontale.

Solitamente l'inclinazione da dare è di circa 10° più della latitudine del luogo (in Italia varierà così tra 55° e 45° circa). Ciò consente di avere un rendimento più costante tra estate e inverno.

Per il dimensionamento del pannello salare è necessario conoscere i dati dettagli del carico e delle condizioni meteorologiche del sito.
Possiamo indicare un sistema empirico ma efficace per dimensionare un sistema.

1,35 x consumo medio giornaliero in Wh / N. ore di sole convenzionali = N. Watt richiesti
N. ore di sole convenzionali = 7,589 x 0,01 kJ/cm2 anno

Dalle carte solari si ottiene il numero di kJ/cm2 anno che va corretto secondo l'inclinazione del pannello per ottenere il valore da introdurre per la radiazione, quindi:

N. Watt richiesti / Watt uscita pannello = N. pannelli (minimo)

Dimensionameto sistema di accumulo

Per far questo si stabilisce:

  1. quale è l'autonomia desiderata;
  2. quanti giorni senza insolazione consecutivi sono prevedibili e quale frequenza annuale.

Un metodo di calcolo più accurato si basa su formule che tengono conto della radiazione mensile incidente sulla superficie dei pannelli solari inclinati; esse sono piuttosto complesse e non universalmente accettate ma si prestano abbastanza bene per calcolare i sistemi con una certa accuratezza.

Come detto i pannelli solari si orientano in modo che le celle "guardino" il Sud, inclinandoli sull'orizzonte di un angolo che sceglie solitamente uguale alla latitudine + 10°.

Si consultano i dati climatici mensili del sito e si osserva mese per mese il valore della insolazione totale media giornaliera del mese sulla superficie orizzontale e si calcola quindi il valore medio mensile. Trovato questo valore si possono calcolare le ore di insolazione equivalenti mensili e quindi l'energia prodotta dai pannelli solari mensilmente.

Dimensionamento batteria

Questo ci consente di dimensionare la batteria, secondo un metodo abbastanza usato che parte dall'ipotesi di utilizzare la capacità della batteria del 75% come massimo.
Si suppone di avere una batteria avente una certa tensione ed una certa capacità in ampere-ora, dunque:

Riserva iniziale batteria + Energia prodotta x 0,75 - Energia richiesta dal carico = Riserva finale batteria.

Il calcola va ripetuto per tutti i mesi dell'anno prendendo come riserva iniziale del mese successivo quello finale del precedente.

Normalmente accadrà che nei mesi estivi i pannelli solari avranno una sovrapposizione di energia, cosicché la riserva finale della batteria potrà essere anche maggiore di quella iniziale.

Sovraccarico batteria

Se accade che la riserva finale eccede la capacità della batteria occorre interrompere il processo di carica.

È evidente che se i pannelli solari continuano a produrre energia questa dovrà essere perduta a meno di non dirottarla su qualche altra utenza disponibile.

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