IMPIANTI FOTOVOLTAICI STAND ALONE

Sezione tecnica: impianti fotovoltaici stand alone

In questa pagina vogliamo spiegare brevemente come si dimensiona e da cosa è composto un impianto fotovoltaico "stand-alone" o "in isola".
Iniziamo con il dire che un impianto fotovoltaico stand alone è il tipico impianto che si utilizza nei casi in cui l'abitazione non è dotata di energia elettrica, come le case di campagna molto isolate, baite in montagna, ponti radio, etc.
Fino a pochi anni fa esse erano dotate di generatori di energia elettrica con gruppi elettrogeni inquinanti, rumorosi e di difficile gestione per l'approvvigionamento di benzina e/o gasolio.
Grazie alla tecnologia fotovoltaica stand-alone da oggi è possibile avere energia elettrica a relativo basso costo e di facile gestione.
Un tipico esempio è mostrato nella foto qui sotto.

Si inizia calcolando quanti sono i consumi effettivi.
Facciamo un esempio: ipotizziamo che la baita si utilizza nei week-end e servono 3 punti luce utilizzati per 4 ore continuate, un TV a LED da 21 pollici per 3 ore ed un piccolissimo frigorifero tipico dei camper.
Si deve moltiplicare le potenze di targa delle apparecchiature per le ore di utilizzo e sommarle tutte.
Nell'esempio citato, supponiamo di avere 3 punti luce a risparmio da 15W, il TV da 70W ed il frigorifero che consuma 900Wh al giorno (attenzione non i kWh all'anno indicati sulle apparecchiature domestiche, ma i Wh al giorno calcolabili, per approssimazione, dai kWh all'anno diviso 365).
Per trovare i potenze approssimative tipici consumi all'anno di alcuni elettrodomestici seguite questo link.
Il calcolo dell'energia necessaria sarà di 3x15Wx4h+70Wx3h+900Wh ovvero pari a 1290Wh al giorno.
Da questo dato si devono dimensionare le batterie necessarie per la copertura del fabbisogno energetico, ma come?

Vuoi un preventivo stand-alone gratuito? Scrivici.

Innanzitutto bisogna poter garantire che le batterie siano in grado di cedere l'energia anche per i giorni in cui l'impianto fotovoltaico non produce, quando c'è nuvolo per esempio, e solitamente si dimensionano le batterie con una capacità sufficiente per 3 giorni.
Poi si deve considerare che le batterie possono essere scaricate non al 100% ma al 50%, massimo 70%, pena la compromissione del buon funzionamento e la durata delle stesse.
Le batterie dovranno essere idonee per continue scariche e ricariche, specifiche per usi come fotovoltaico stand alone oppure per scooter elettrici, come in figura sotto.

Per il calcolo della capacità delle batterie, quindi, si considera l'energia totale, moltiplicata per i 3 giorni di utilizzo, diviso un coefficiente di 0,7 che è il 70% della massima profondità di scarica delle batterie, ovvero 1290Whx3÷0,7, quindi 5528Wh.
Questo dato va diviso per la tensione di utilizzo delle batterie, supponiamo 24V, quindi 230Ah.

Ma come si dimensionano i pannelli fotovoltaici?
Non è così immediato rispondere a questa domanda, ma in buona approssimazione si può dividere il dato calcolato dell'energia consumata giornaliera diviso il valore della tabella qui sotto in funzione del tipo di utilizzo dell'impianto e della collocazione (nord, centro, sud)

corretto per questa ulteriore tabella che calcola l'energia prodotta in funzione dell'orientamento dell'impianto fotovoltaico stand alone rispetto al sud, chiamato azimuth, e dall'inclinazione rispetto al piano orizzontale, chiamato tilt.

Questi dati sono le ipotetiche ore equivalenti giorno necessarie per tipiche località ma da verificare attraverso strumenti più complessi già accennate per il calcolo della produzione fotovoltaica a questa pagina.
Riprendiamo l'esempio pratico: abbiamo qui sopra calcolato l'energia consumata dalla baita stand alone, e quindi l'energia che le batterie devono accumulare per poter soddisfare quel consumo per tre giorni consecutivi.
Ebbene, questa energia, 5528Wh, deve essere prodotta dai pannelli fotovoltaici in una giornata, quindi quanta è la potenza nominale dei pannelli solari fotovoltaici stand alone che deve essere ceduta alle batterie?
Supponiamo un buon impianto installato sul tetto di una baita inclinato (tilt) di 45°, senza particolari ombreggiamenti, ed esposto (azimut) nel miglior modo a 60° verso Ovest.
Supponiamo inoltre che noi utilizziamo la baita solo in estate perchè in inverno non è praticamente utilizzabile, e siamo nel nord Italia.
Il calcolo della potenza fotovoltaica del sistema stand alone dovrà essere di 5528÷5,6x0,92, ovvero sono sufficienti 908W di pannelli.

Noi di Rinnovabili.biz forniamo consulenza gratuita per dimensionare un impianto fotovoltaico stand-alone o in isola e fornire un preventivo.

L'impianto fotovoltaico stand-alone è composto, oltre dai pannelli fotovoltaici e dalle batterie, anche da una apparecchiatura che gestisce la carica e la scarica delle batterie, chiamato regolatore di carica la cui funzione è quella di capire la tensione delle batterie, la tensione erogata dall'impianto fotovoltaico stand alone ed il carico degli utilizzatori.
In funzione di questo decide in autonomia se caricare le batterie, se deviare la produzione all'utilizzatore, a che tensione regolare la carica delle batterie, e quando iniziare o smettere di ricaricarle.
Esiste anche un altra apparecchiatura, solitamente abbastanza costosa, la cui funzione è quella di elevare la tensione dal valore che solitamente è di 12, 24 o al massimo 48Vcc, ad un valore di 220V in corrente alternata per permettere l'utilizzo con qualsiasi elettrodomestico commerciale: si chiama inverter fotovoltaico stand alone Un tipico layout dell'impianto completo è riportato in figura qui sotto.