autocostruito su tetto a falde
Introduzione
Al fine di utilizzare al meglio i pannelli fotovoltaici ciascun pannello è sostenuto con una struttura in acciaio zincato, congegnata in modo tale da permettere al pannello di ruotare su un asse in modo da restare circa ortogonale ai raggi solari durante la giornata (almeno nella fascia oraria dalle 9 alle 18). La rotazione è impressa da un attuatore lineare, elettrico, asservito ad una centralina elettronica che rileva da che parte deve far ruotare il pannello per mantenerlo ortogonale ai raggi solari.
Secondo la letteratura tecnica, l’inseguimento del sole consente di aumentare del 30 – 35 % la produzione di energia, passando, per la latitudine del caso, da 1400 a 1800 kWh/anno per kW installato. Considerato l’elevatissimo costo di acquisto dei pannelli (circa 900 €/ cad, della potenza di 170 W) è opportuno realizzare tale sistema di orientamento.
Con un sistema di inseguimento a due assi, dove l’angolo orizzontale (azimut) può variare di oltre 180°, si può ottenere una resa del 30-35% in più rispetto a un sistema fisso orientato a sud.
Disposizione dei pannelli
Il fatto che il piano di posa non sia una terrazza orizzontale ma le falde di un tetto, orientate circa ad est ed ovest, inclinate del 33%, ha richiesto la soluzione di non semplici problemi per riuscire a soddisfare le seguenti esigenze: un orientamento principale del pannello a Sud, la possibilità che esso ruoti di + o – 45 °, evitare un’eccessiva altezza sul tetto per limitare l’esposizione al vento e l’impatto visivo, definire di un sistema di ancoraggio al tetto resistente, poco ingombrante e che non danneggi l’impermeabilità del tetto stesso. Accettare alcune ombre fra i pannelli nelle prime e nelle ultime fasi della giornata.
Il tetto è a due falde e la linea di colmo è orientata circa nord – sud; la pendenza delle falde è del 33 %.
La pressione del vento per la quale viene dimensionata la struttura è di 100 kg/mq.
Pannelli
Il pannello scelto è il modello KC170 GHT-2 della marca Kyocera; la cella voltaica è del tipo policristallino; le dimensioni del pannello sono 1290x990x36 mm, peso 16 kg, cornice in alluminio anodizzato; la sua potenza di picco è di 170 Watt alla tensione di 23,4 V, corrente nominale 7,27 A, e corrente in corto circuito 8.03A. I pannelli sono collegati in serie; la tensione nominale (sotto carico) in uscita, in corrente continua è 280 V. Scheda tecnica.
Inverter
L’apparecchio prescelto è il modello PVI 2000-IT della marca Power-One; la sua potenza nominale lato ac è di 2000 W. Esso inizia ad immettere energia in rete quando la tensione proveniente dai pannelli supera 90 V. La corrente nominale d’ingresso dell’inverter è di 8.6 A; rendimento max 96 %; IP 21; Dimensioni 440x465x57 mm, peso 6 kg. Conforme alla normativa vigente per il funzionamento in connessione alla rete, la sicurezza e la compatibilità elettromagnetica, incluse: CEI 11-20, DK5950, IEC 61683, IEC 61727, EN 50081, EN 50082, EN 61000, certificazione CE. Scheda tecnica.
Inseguitore solare
La centralina di inseguimento prescelta è il modello “Margherita 12-1”. La centralina è collegata al sensore di direzione del sole e ai due motori elettrici DC che fanno ruotare i pannelli. La sensibilità dell’inseguimento è regolabile agendo su uno dei due trimmer. Dopo il tramonto la centralina orienta i pannelli verso est in modo che siano pronti per produrre alla mattina seguente. Scheda tecnica
Realizzazione
La struttura meccanica in ferro è stata ideata e ralizzata di persona. E’ stato realizzato un modello in legno del tetto per testare il sistema in officina con due pannelli FV. La struttura è poi stata fissata al tetto mediante dei robusti tasselli chimici. Sono stati montati i motori elettrici, i pannelli, e per utlima la centralina di inseguimento solare. Foto del cantiere
Schema elettrico:
Per semplicità non si è prevista la possibilità di alimentare l’abitazione quando la rete pubblica non è in tensione. Non vi sono quindi parti dell’impianto che possano funzionare in isola e l’uscita dell’inverter sarà connessa unicamente al punto di consegna alla rete.
Per maggiore sicurezza e per comodità di esercizio, sono stati installati:
- Lato corrente continua: due scaricatori di sovratensione e un sezionatore bipolare.
- Lato corrente alternata: interruttore magnetotermico In=10A, caratteristica d’intervento tipo C, P.I.=4.5kA.
I cavi utilizzati per i collegamenti sono:
- Cavo unipolare H07RNF sezione 4 mm2 per la connessione dei pannelli.
- Cavo unipolare FG7(0)R, sezione 4 mm2 per la connessione alla rete.
Il misuratore M1 misura l’energia consumata dall’utenza meno quella prodotta dall’impianto fotovoltaico. Qualora il consumo superasse la produzione si pagherà la differenza all’ENEL con la tariffa di 0.11 €/kWh. Qualora la produzione superasse il consumo, si andrà in credito.
Il misuratore M2 misura l’energia prodotta dall’impianto e su questa si riceveranno 0.45 €/kWh dal GSE.
Entrambi i misuratori sono bidirezionali, infatti M2 è collegato in modo che l’energia prodotta venga segnata con segno negativo (è una convenzione dell’ENEL).
Costi (a fine 2005):
- Moduli fotovoltaici e inverter: 11000€.
- Cavi elettrici: 200€.
- Struttura di sostegno: 3000€.
- Progettazione e montaggio: eseguito personalmente.
- Produzione stimata annua: 3600kWh, pari a 2160€.
- Rientro previsto dell’investimento: 6-7 anni.
- Contributo: 0.45€/kWh sull’energia prodotta per 20 anni.
- Vita stimata dell’impianto: 25 anni.
Ricavi
I benefici di questo impianto fotovoltaico sono molteplici, vedi
Produzione e risparmio del mio impianto solare termico e FV