REALIZZARE UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO IN ISOLA CON INVERTER IBRIDO O CON REGOLATORE DI CARICA
(NUOVA EDIZIONE)
Lo potete scaricare gratuitamente acquistando il manuale “Progettare un impianto fotovoltaico in parallelo con la linea elettrica”.
PROGETTARE UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO IN PARALLELO CON LA RETE ELETTRICA
PROGETTARE PICCOLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI IN FORMATO CARTACEO
INVERTER IBRIDO PER IMPIANTI FOTOVOLTAICI A ISOLA
L’inverter ibrido è un inverter fotovoltaico “ampliato” che converte la corrente continua in alternata, e gestisce e coordina i flussi di energia elettrica provenienti dal fotovoltaico, dalla batteria, e con appositi inverter: dalla Rete elettrica o dall’UPS .
La normativa CEI 0-21 asserisce che : l’impianto a isola su rete del DSO (Distribution System Operator) non è mai ammessa, salvo casi regolamentati su specifica richiesta del DSO, ovvero quando l’impianto di produzione dell’Utente alimenta l’intera rete o parte
dalla rete del DSO. Per cui è bene verificare che tali inverter rispettino la normativa CEI 0-21.
Esistono diverse tipologie di inverter ibridi per impianti fotovoltaici ad isola. Vediamone alcuni:
Sono inverter a onda pura completi di Inverter, regolatore di carica (PVM o MPPT), il caricabatteria di rete, e la funzione UPS.
Con questo Inverter è possibile su un’unica macchina collegare i pannelli fotovoltaici, le batterie, il carico, e la rete elettrica (verificare che tali inverter rispettino la normativa CEI 0-21), o l’UPS.
Esempio: L’inverter ibrido può alimentare i carichi prelevando l’energia direttamente dall’impianto fotovoltaico e nel caso in cui l’energia elettrica proveniente dall’impianto fotovoltaico non è sufficiente, l’inverter la preleverà dalle batterie, oppure commuterà sulla rete elettrica (verificare che tali inverter rispettino la normativa CEI 0-21), o a un generatore quando l’energia del fotovoltaico o quella proveniente delle batterie non sono in grado di alimentare il carico.
FUNZIONAMENTO OFF-GRID
In zone dove non è presente la rete elettrica nazionale, l’inverter ibrido è una delle soluzioni migliori quando si vuole costruire un impianto fotovoltaico a isola, tale apparato contiene al suo interno l’inverter e il regolatore di carica. In questa modalità è necessario il collegamento delle batterie all’inverter in modo da fornire l’energia quando non viene generata dal fotovoltaico.
INVERTER IBRIDO SENZA BATTERIE
La particolarità di questo inverter ibrido solare è di poter lavorare anche senza BATTERIA, ma è indispensabile che siano collegati all’inverter sia i pannelli solari fotovoltaici che la rete elettrica nazionale.
FUNZIONAMENTO COME BACK UP DELLA LINEA ELETTRICA
In caso in cui si voglia evitare un disservizio per una interruzione della linea elettrica si può programmare l’inverter come UPS. La commutazione dalla rete alle batterie è di qualche millisecondo evitando così lo spegnimento dei carichi.
DIMENSIONAMENTO DEL NOSTRO PROGETTO CON L’INVERTER IBRIDO
Lo stesso progetto visto in precedenza sarà realizzato con un inverter ibrido. I valori saranno gli stessi:
- Potenza totale degli apparati o Carico(PC, router, stampante, ecc.) 375Watt
- Energia (E=P*t) giornaliera 1700Wh
La potenza dei pannelli fotovoltaici li calcoliamo con la seguente formula:
PFV= Potenza effettiva del fotovoltaico in Wp; Wh= wattora utilizzati; hse/g = ore sole equivalenti; 0,64 =efficienza effettiva (64%) data dalle perdite di sistema.
Se l’impianto fotovoltaico fosse utilizzato solo in primavera/estate/autunno è sufficiente una potenza di 700 W, se deve essere usato per tutto l’anno è necessario una potenza di 1000 W (1 kW) ed è quello che terremo come parametro di riferimento.
DIMENSIONAMENTO DELL’INVERTER IBRIDO
In linea generale la potenza nominale dell’inverter ibrido deve essere coerente con il numero dei pannelli e stringhe che si vogliono installare. Per fare un esempio se avessimo 6 pannelli da 100 Watt ognuno la potenza nominale dell’impianto fotovoltaico sarebbe 600 Watt, per cui dovremmo scegliere un inverter che supporti una potenza nominale DC proveniente dal fotovoltaico di almeno 800 Watt.
Criteri generali per la scelta dei moduli fotovoltaici da collegare all’Inverter:
- La tensione a circuito aperto Voc dei moduli fotovoltaici non deve superare la tensione a circuito aperto (Voc) tollerata dall’inverter.
- La tensione di massima potenza (Vmp) dei moduli fotovoltaici dovrebbe avvicinarsi il più possibile alla tensione di lavoro in corrente continua (Vcc) dell’inverter, oppure nell’intervallo di lavoro ideale per ottenere migliori prestazioni.
- Se il singolo modulo fotovoltaico non può soddisfare questo requisito, è necessario avere più moduli in serie.
L’efficienza dei pannelli fotovoltaici viene esaltata se la tensione dell’impianto fotovoltaico si avvicina alla Vmp ottimale del regolatore di carica all’interno dell’inverter ibrido.
E per dimensionare il campo fotovoltaico si potrebbe usare questo metodo:
Numero massimo di pannelli per stringa:
Dove: Vmp pannello Fv= Tensione di massima potenza (valore di targa del pannello fotovoltaico ); Vmp ottimale inverter = Tensione di lavoro dell’inverter.
Per sapere il numero massimo di stringhe in parallelo:
Dove: Imp= corrente alla massima potenza del pannello FV.
Esempio: se avessimo un Inverter da 1,6 kW; Corrente max ingresso=50 A; Tensione nominale= 24 Volt; Tensione lavoro= da 30 a 32 Vcc; Voc= 60 Vcc.
Per cui la Voc del campo fotovoltaico non dovrebbe superare i 60 Vcc, mentre la Vpm del campo fotovoltaico deve stare tra i 30 Vcc e i 32 Vcc, avendo il pannello le caratteristiche come sotto:
Pannello fotovoltaico da: 260 Wp; Imp=8,42; Vmp=30,9; Isc= 8,89; Voc=37,7.
Il numero massimo di pannelli per stringa sarà:
Il numero massimo di stringhe in parallelo sarà:
Per cui il dimensionamento dovrebbe essere:
- 1 pannello per stringa,
- 6 stringhe in parallelo,
- 6 Pannelli in totale.
I Pannelli saranno collegati all’inverter ibrido.
Ora dovremo calcolare la capacità delle batterie e utilizziamo la formula seguente:
Dove: QB= capacità batteria in Ah; Et= consumo in Wh; Ng= numero dei giorni di utilizzo; Tensione fotovoltaico; 0,5= profondità di scarica; 0,92= efficienza.
Quindi inserirò come Et= 1700 Wh, come tensione del fotovoltaico: 24Volt, e giorni 3, 0,5: essendo le batterie batterie al piombo acido o piombo gel saranno scaricate al 50%, 0,92= efficienza 92% .
462 Ah che porteremo a 400 Ah mettendo in parallelo 2 batterie al piombo gel da 200 Ah-24 Volt.
Collegamento delle batterie all’inverter:
Inverter ibrido con collegato il carico:
Inverter ibrido con backup sul gruppo elettrogeno o con la rete elettrica:
PROTEZIONI
(1) Il sezionatore serve per “sezionare” una parte dell’impianto elettrico che vogliamo isolare senza il rischio di una rimessa in tensione accidentale, e consentire la manutenzione senza rischi per l’installatore, sia come ulteriore protezione degli apparati da sovratensioni o corto circuiti da 60A.
(2) Fusibile tra Inverter e batteria, essendo la corrente nominale 66 A ne metteremo uno dello stesso amperaggio.
(3) e (4) Interruttori magnetotermici. (3) consigliato 20 A (Il massimo assorbimento degli apparati elettrici a 230 Volt nel nostro esempio è di 400Watt). (4) nel caso l’inverter fosse collegato alla rete o al generatore.
SEZIONE CAVI
La dimensione dei cavi che collegano l’inverter alla batteria è consigliato almeno una sezione di 14 mm²; per i cavi che dal fotovoltaico all’inverter dovrebbero avere almeno 9 mm² di sezione in quanto transita una corrente di 50 A; i cavi all’ingresso della rete devono avere almeno una sezione di 2 mm².
