Analisi progetti fotovoltaici
Corso analisi progetti con energie pulite
Impianto FV presso National Research Laboratory, Quebec, Canada
Foto: CANMET Energy Technology Centre -Varennes
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.
Obiettivi
• Rivedere i principi dei sistemi solari
fotovoltaici (FV)
• Illustrare le considerazioni chiave
per i progetti fotovoltaici
• Presentare il modello RETScreen per i
®
progetti fotovoltaici
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Cosa forniscono i sistemi FV?
• Elettricità (CA/CC)
Sistema illuminazione residenziale solare,
Bengala Occidentale, India
• Pompaggio acqua
…ma anche…

Affidabilità

Semplicità

Modularità

Immagine

Silenziosità
Foto: Harin Ullal (NREL PIX)
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Componenti di un sistema FV
• Moduli
• Accumulo: batterie,
Cella
serbatoio
• Ausiliari elettrici

Inverter

Regolatore di carica

Raddrizzatore

Convertitore CC-CC
Campo fotovoltaico
Modulo
Fonte: Photovoltaics in Cold Climates, Ross & Royer, eds.
• Altri generatori: diesel/benzina, turbina eolica
• Pompa
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Sistemi collegati alla rete
• Integrazione FV

Distribuita

Centralizzata
Impianto FV
centralizzato
• Tipo di rete


Centrale
Isolata
• Di solito non
vantaggioso
economicamente
senza inventivi
Produzione
d’energia
distribuita
Contator
e
Contator
e
Rete
Elettrica
Fonte: Photovoltaics in Cold Climates, Ross & Royer, eds.
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Sistemi isolati
• Configurazione

Stand-alone

Ibrida
Campo FV
Gruppo
Elettrogeno
Inverter
• Spesso molto economici

Meglio piccoli carichi (< 10 kWp)

Costi iniziali minori che portare la rete
Batterie
Ripetitore radio-TV
elettrica nel sito da alimentare

Costi gestionali inferiori rispetto ai
gruppi elettrogeni ed alle batterie
primarie
Fonte: Photovoltaics in Cold Climates,
Ross & Royer, eds.
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Sistemi di pompaggio acqua
• Applicazione speciale isolata
Campo FV
• Spesso economicamente fattibile

Abbeveramento bestiame

Fornitura acqua villaggi

Fornitura acqua domestica
Inverter
Pompa
Fonte: Photovoltaics in Cold Climates,
Ross & Royer, eds.
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Risorsa solare
• 1 Wp di FV= da 800 a 2.000 Wh all’anno

Latitudine

Nuvolosità
• Risorsa solare invernale critica
per i sistemi isolati

Angolo d’inclinazione più alto (latitudine +15º)

Sistemi ibridi
Foto: Environment Canada
• Risorsa solare annuale critica per i sistemi
collegati alla rete

Sistemi ad inseguimento solare per alta radiazione diretta
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Correlazione del carico solare
Positiva
• Correlazione stagionale
Negativa
 Irrigazione
 Case
di campagna
• Correlazione diurna
 Positiva,
Foto: Sandia Nat. Lab.
(NREL PIX)
Fonte: Photovoltaics in Cold
Climates, Ross & Royer, eds.
Zero
zero e negativa
Foto: BP Solarex (NREL PIX)
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Esempi di costi di impianti FV

Casa in parallelo rete,
1 kW (38ºN, California)

Ibrido stand-alone telecomunicazioni,
2,5 kW (50ºS, Argentina)
Campo FV
Batterie
Prog/Inst
Generat.
Combust.
Gestione
Varie
Campo FV
Inverter
Installaz.
Varie

Energia = 1,6 MWh/anno

Energia = 5 MWh/anno, (PV=50%)

Costo = $ 0,35/kWh

Costo = $ 2,70/kWh

Costo rete = $ 0,08/kWh

Costo Generatore/Batterie = $ 4/kWh
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Considerazioni progetti FV
• Distanza dalla rete
• Costo sovralluoghi
• Costi gestionali
• Aspetti sociali
• Valori intangibili

Immagine

Benefici ambientali
• Rapporto Affidabilità/Costo

• Aspettative gestionali

Ridotto inquinamento sonoro e
visivo
Modularità e semplicità
Stazione ripetitrice montana per telecomunicazioni, British Columbia settentrionale, Canada
Foto: Vadim Belotserkovsky
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Esempi: Tibet, Botswana, Swaziland e Kenya
Illuminazione solare e sistemi FV
residenziali
• Costo proibitivo per portare la rete
• Piccoli carichi
Capanna per scopi educativi
Sistema solare residenziale
• Manutenzione locale
• Semplice
• Affidabile
Foto: Energy
Research
Center of the
Netherlands
Foto: Frank Van Der Vleuten
(Renewable Energy World)
Foto: Simon Tsuo (NREL PIX)
Casa per staff medico di una clinica
Sistema solare residenziale
Foto: Vadim Belotserkovsky
Foto: Energy Research Center
of the Netherlands
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Esempi: Finlandia e Canada
Case remote e di campagna
• Modulare
Casa di campagna
Casa
• Semplice
• Ridotta rumorosità
• Nessuna linea
elettrica
Foto Fortum NAPS (Photovoltaics in Cold Climates)
Foto: Vadim Belotserkovsky
Sistema ibrido
• Casa di campagna:
correlazione di carico
stagionale
• Tutto l’anno: sistemi ibridi
Foto: Vadim Belotserkovsky
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Esempi: Marocco e Brasile
Impianti ibridi alimentazione villaggi
• Costo proibitivo per portare la rete
• Alti costi gasolio e manutenzione gruppo elettrogeno
• Aspetti umani

Aspettative

Necessità gestionale

Impatto sociale
Villaggio
Scuola di campagna
Foto: BP Solarex (NREL PIX)
Foto: Roger Taylor (NREL PIX)
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Esempi: Antartico e Canada
Sistemi industriali: telecomunic. e monitoraggio
• Siti molto remoti…

Costi gestionali

Gruppo elettrogeno e FV
• …e persino
siti vicino alla rete…

Costo trasformatore

Può essere spostato

Più affidabile della rete
Sistema monitoraggio sismico
Foto: Northern Power Systems (NREL PIX)
Sistema monitoraggio pozzo gas
Foto: Soltek Solar Energy
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Esempi: Svizzera e Giappone
Edifici con FV collegato alla rete
• Solitamente non
conveniente senza
incentivi
• Giustificato per:

Immagine

Benefici ambientali

Stimolazione mercato
Tetto fotovoltaico
Foto: Atlantis Solar Systeme AG
• Impegni a lungo termine dei costruttori,
dei governi e delle società elettriche per
ottenere costi inferiori
FV integrato nella vetrata
Foto : Solar Design Associates
(IEA PVPS)
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Esempi: India e Stati Uniti
Sistemi FV per pompaggio acqua
• Economico quando isolato
Acqua domestica
• Correlazione carico

Accumulo nel serbatoio

Correlazione carico stagionale
• Qualità acqua migliorata
• Conveniente
Sistema abbeveramento bestiame
• Affidabile
• Semplice
Foto: Jerry Anderson,
Northwest Rural Public Power District (NREL PIX)
Foto: Harin Ullal, Central Electronics Ltd. (NREL PIX)
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Modello RETScreen® per i progetti
fotovoltaici
• Analisi globale di produzione o risparmio energetico, costi
gestionali e riduzione delle emissioni di gas serra



In parallelo (reti centrali o isolate)
In isola (FV-batterie o
FV-gruppi elettrogeno-batterie)
Pompaggio acqua
• Solo 12 dati mensili del RETScreen®
contro gli 8.760 dei modelli che
utilizzano simulazione oraria
• Attualmente non comprende:

Sistemi a concentrazione

Calcolo probabilità perdita di carico
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Calcolo energia FV
RETScreen®
Calcola radiazione
solare sul piano del
campo FV
Calcolo energia fornita
dal sistema FV
In parallelo di rete
Vedi manuale elettronico
In isola
Pompaggio Acqua
Calcola perdite
inverter
Calcola domanda
fornita direttamente
dal FV
Moltiplica per la
efficienza media
sistema pompaggio
Calcola energia non
ceduta alla rete
Calcola domanda
Fornita dalle batterie
Conversione in
energia idraulica
Calcola domanda
fornita dal gruppo
elettrogeno
(solo sistemi isolati)
Analisi progetti con energie pulite:
RETScreen® Ingegneria e Casi
Analisi progetti solari fotovoltaci
Calcola l’energia effettivamente fornita
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Esempio di convalida del modello
RETScreen® per progetti FV
• Sistema FV composto da FV/generatore/batteria in
Argentina comparato con la simulazione oraria HOMER


Carico da 500 WCA
Campo FV da 1 kWp, 60 kWh di batterie, 7,5 kW di gruppo elettrogeno,
1 kW di inverter
160
250
HOMER
RETScreen
HOMER
RETScreen
Consumo combustibile gruppo elettr. (L)
140
Energia FV (kWh)
120
100
80
60
40
200
150
100
50
20
0
0
Gen
Feb
Mar
Apr
Mag
Giu
Lug
Ago
Set
Ott
Nov
Dic
Mese
Comparazione produzione energia FV calcolata da RETScreen e HOMER
Gen
Feb
Mar
Apr
Mag
Giu
Lug
Ago
Set
Ott
Nov
Dic
Mese
Comparazione consumo generatore calcolato da RETScreen e HOMER
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Conclusioni
• FV per produzione energia elettrica in rete, isolata e per
pompaggio acqua
• Il sole è disponibile in tutto il mondo

I sistemi FV possono essere installati in tutti i climi
• Costi capitali elevati

Costi ridotti per i sistemi isolati

Incentivi necessari per i sistemi collegati con la rete
• RETScreen® è uno strumento di calcolo su base mensile
con un’accuratezza di risultati simili a quella dei simulatori
su base oraria
• RETScreen® aiuta a ridurre i costi per studi di prefattibilità
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Domande?
Modulo per l’analisi di progetti fotovoltaici
Corso internazionale RETScreen® per i progetti con energie pulite
Per maggiori informazioni visitate il sito RETScreen:
www.retscreen.net
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