TESI SUI SISTEMI FOTOVOLTAICI
Autore: Fabio Dardano
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INTRODUZIONE.....................................................................................8
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TECNOLOGIA DELLA CONVERSIONE FOTOVOLTAICA 11
1.1 Cenni storici................................................................................ 11
1.2 Principi fisici della cella fotovoltaica....................................... 13
1.2.1 Struttura
del silicio............................................................................... 13
1.2.2 Semiconduttori di tipo p e
di tipo n....................................................... 17
1.2.3 La giunzione p-n.................................................................................. 17
1.3 La cella fotovoltaica:
caratteristiche elettriche........................ 19
1.3.1 Circuito equivalente e
curva caratteristica............................................. 20
1.3.2 Celle in serie........................................................................................ 26
1.3.3 Celle in parallelo.................................................................................. 31
1.4 Tecnologia del silicio................................................................. 33
1.4.1 Fabbricazione della cella...................................................................... 35
1.4.2 Le celle commerciali............................................................................ 36
1.4.3 Efficienza delle celle fotovoltaiche......................................................... 37
1.4.4 Il modulo fotovoltaico.......................................................................... 41
1.4.4.2 Nuove
tecnologie.................................................................................. 45
1.4.4.3 Fabbricazione
di moduli al silicio amorfo................................................. 46
1.4.4.4 Celle
a film sottile................................................................................. 47
1.4.4.5 La
cella FV A-300................................................................................ 48
1.4.4.6 Impianti
fotovoltaici a concentrazione..................................................... 48
(738 Kb)
IMPIANTI FOTOVOLTAICI.......................................................... 52
2.1 Generalità................................................................................... 52
2.2 Componenti di un impianto
fotovoltaico.................................... 58
2.2.1 Il generatore fotovoltaico..................................................................... 58
2.2.2 Convertitore
statico............................................................................. 61
2.2.3 Sistema di
accumulo dell’energia.......................................................... 67
2.2.4 Regolatore
di carica............................................................................. 71
ANALISI
DI PRODUCIBILITA’ DI UN IMPIANTO FOTOV.. 72
3.1 Introduzione................................................................................ 72
3.2 Calcolo dell’irraggiamento solare............................................. 73
3.2.1 Energia solare raccolta su di una superficie fissa posta
fuori dell’atmosfer. 73
3.2.2 Energia raccolta su
di una superficie posta sulla superficie terrestre........ 76
3.2.4 Scomposizione della
radiazione solare – Metodo Liu-Jordan................ 80
3.2.5 Riflessione del
vetro del modulo fotovoltaico........................................ 81
3.2.6 Calcolo
dell’energia incidente sul pannello fotovoltaico.......................... 82
3.3 Producibilità di un impianto fotovoltaico.................................. 83
3.3.1 Rendimento teorico
degli impianti fotovoltaici........................................ 83
3.3.1.1 Effetto della temperatura sul rendimento dei moduli................................. 85
3.3.2 Rendimento reale
degli impianti fotovoltaici........................................... 86
3.3.3 Indici delle prestazioni dei sistemi fotovoltaici........................................ 91
3.3.4 Analisi di producibilità di due
impianti fotovoltaici.................................. 94
3.4 Parametri tecnici che influenzano la producibilità................. 101
CRITERI
DI DIMENSIONAMENTO DI UN IMPIANTO FV. 103
4.1 Dimensionamento di un sistema grid-connected...................... 103
4.1.1 Dimensionamento in
base al budget disponibile................................... 104
4.1.2 Dimensionamento in base alla superficie di
installazione disponibile...... 105
4.1.3 Dimensionamento in base a principi
di ritorno economico.................... 105
4.1.6 Disposizione dei pannelli
e trattamento delle ombre sistematiche.......... 109
4.1.7 Dimensionamento dei principali componenti
dell’impianto.................... 112
4.2 Dimensionamento di un impianto stand alone......................... 115
4.3 Principali errori commessi in fase di progettazione............... 123
4.4 Normativa.................................................................................. 124
4.4.1.1 Aspetti normativi per gli impianti grid
connected.................................... 125
MONITORAGGIO
DI UN SISTEMA FOTOVOLTAICO....... 133
5.1 Il sistema monitorato................................................................ 133
5.1.3.1 Misura dell’intensità della radiazione solare........................................... 137
5.1.3.2 Calcolo della producibilità del sistema
fotovoltaico................................. 140
5.1.3.3 Calcolo del rendimento del sistema monitorato....................................... 145
5.1.3.4 Calcolo della curva caratteristica di un modulo fotovoltaico.................... 147
5.1.3.5 Ciclo di carica-scarica di una batteria al piombo acido............................ 149
GESTIONE
E MANUTENZIONE DI UN IMPIANTO FV....... 151
6.1 Introduzione.............................................................................. 151
6.2 Problematiche in fase di esercizio........................................... 151
6.3 Gestione e manutenzione ordinaria preventiva....................... 153
ASPETTI
ECONOMICI DEI SISTEMI FOTOVOLTAICI...... 157
7.1 Il mercato e i costi di produzione............................................. 157
7.2 Costo degli impianti fotovoltaici.............................................. 162
7.3 Contributi statali...................................................................... 164
7.3.1 Incentivi statali in Italia: Programma “10.000 Tetti
fotovoltaici”............ 165
7.4 L’energia fotovoltaica come
investimento............................... 169
7.4.1.1 Analisi
economica in assenza in contributi
statali.................................... 169
7.4.1.2 Contratto di vendita dell’energia immessa alla rete................................. 171
ASPETTI
AMBIENTALI DEI SISTEMI FOTOVOLTAICI.... 175
8.1 Introduzione.............................................................................. 175
8.2 Scenario energetico-ambientale
mondiale............................... 176
8.3 Impatto ambientale................................................................... 182
8.3.1 Nella fabbricazione dei moduli............................................................ 182
8.4 Vantaggi ambientali.................................................................. 187
8.4.1 Emissione di gas ad
effetto serra evitata.............................................. 188
CONCLUSIONI………………………………………………………………193
APPENDICE A..……………………………….……………………………..196
APPENDICE B..……………………………….……………………………..198
BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………..201
SITI WEB CONSULATATI…………………………………………………203
RINGRAZIAMENTI……..………………………………………………….
202