Che cos'è un sistema di accumulo di energia fotovoltaica?
Un sistema di accumulo di energia fotovoltaica è una combinazione di apparecchiature e tecnologie che convertono l'energia solare in energia elettrica per alimentare gli elettrodomestici, immagazzinando l'energia in eccesso per utilizzarla di notte o in assenza di corrente elettrica.
Che cos'è e quali sono i suoi componenti principali?
1. Modulo fotovoltaico: è costituito da diversi moduli fotovoltaici (noti anche come pannelli solari) che hanno il compito di catturare la luce solare e convertirla in corrente continua.
2. Strutture di supporto, accessori e cavi: utilizzati per fissare i pannelli solari e trasportare la corrente continua generata all'inverter.
3. Inverter (inverter connessi alla rete e off-grid): la corrente alternata (CA) viene generata invertendo la corrente continua (CC) prodotta dai pannelli solari e l'energia in eccesso viene immagazzinata in un sistema di accumulo, che può anche essere collegato alla rete elettrica cittadina.
4. Dispositivi di accumulo di energia: si riferisce generalmente a batterie, come le batterie al litio e altri tipi di batterie, che immagazzinano l'elettricità generata dall'energia solare che non viene utilizzata immediatamente tramite un inverter, per un utilizzo successivo.
5. EMS e BMS: L'EMS è il sistema che monitora e gestisce il funzionamento dell'intero sistema per garantire che tutte le parti funzionino in modo efficiente e sicuro. Il BMS è il sistema di gestione della batteria di accumulo, che ottimizza e controlla la carica e la scarica della batteria.
6. Quadro di convergenza: comprende tutti i tipi di dispositivi di protezione e interruttori, come la protezione contro le sovratensioni (protezione contro i fulmini) tra l'inverter per l'accesso al sistema solare, fusibili, interruttori automatici CC, interruttori automatici di ingresso della rete elettrica, interruttori automatici di uscita del gruppo di continuità e così via.
Effetto fotovoltaico, come ottenere elettricità dall'energia solare
1. Assorbimento dei fotoni: Quando la luce solare (incluse altre fonti luminose) colpisce il materiale (silicio) del pannello solare, l'energia dei fotoni viene assorbita dal materiale semiconduttore.
2. Eccitazione degli elettroni: l'energia del fotone assorbito fa sì che gli elettroni nel semiconduttore saltino dalla banda di valenza alla banda di conduzione, passando da uno stato legato a uno stato libero.
3. Generazione di coppie elettrone-lacuna: Quando un elettrone viene eccitato nella banda di conduzione, lascia una lacuna nella banda di valenza. Questo elettrone e questa lacuna formano una coppia elettrone-lacuna.
4. Creazione di un campo elettrico: nei materiali fotovoltaici sono solitamente presenti regioni di tipo P e di tipo N, e all'intersezione di queste due regioni (ovvero la giunzione PN) si forma un campo elettrico interno.
5. Generazione del flusso di elettroni: Questo campo elettrico interno spinge gli elettroni liberi a muoversi verso la regione di tipo N e le lacune a muoversi verso la regione di tipo P, e questo movimento crea una corrente.
6. Raccolta della corrente: tramite un inverter, questa corrente viene convertita in elettricità CA o CC e immagazzinata nel sistema di accumulo di energia per un utilizzo successivo.
Come funzionano gli inverter connessi alla rete e quelli isolati e le loro modalità operative
1. L'inverter connesso alla rete converte la corrente continua generata dai pannelli solari in una tensione di bus adatta all'inverter tramite un modulo MPPT, e successivamente la converte in corrente alternata tramite componenti elettronici per alimentare gli elettrodomestici. Se vi è un surplus di energia, questa viene convertita alla stessa tensione del sistema di accumulo e immagazzinata in quest'ultimo per l'alimentazione di riserva. Se, in caso di ulteriore surplus, l'energia viene invertita e reimmessa nella rete elettrica.
2. I sistemi di accumulo di energia fotovoltaica dispongono di modalità di autoproduzione e autoconsumo, modalità di riduzione dei picchi e di riempimento delle valli, e modalità di priorità della batteria.
Modalità di autoproduzione e autoconsumo: l'elettricità generata dai pannelli solari viene convertita in corrente alternata (CA) e fornita direttamente agli elettrodomestici, mentre l'eccesso viene immagazzinato nel sistema di accumulo; se la corrente generata dai pannelli solari non è sufficiente per il consumo degli elettrodomestici, viene reintegrata utilizzando la rete elettrica cittadina.
Modalità di riduzione dei picchi e riempimento delle valli: all'orario di minimo prestabilito, la corrente alternata proveniente dalla rete cittadina viene convertita in corrente continua e caricata nel sistema di accumulo; all'orario di picco prestabilito, la corrente continua presente nel sistema di accumulo viene convertita in corrente alternata per alimentare gli elettrodomestici; se la carica della batteria è insufficiente, verrà integrata dalla rete cittadina.
Modalità priorità batteria: indipendentemente dalla situazione, assicurarsi innanzitutto che il sistema di accumulo di energia sia completamente carico. Quando l'energia solare genera più energia, questa viene convertita direttamente in corrente alternata per l'utilizzo domestico tramite la batteria. Quando la funzione di connessione alla rete viene attivata, l'energia in eccesso viene immessa nella rete elettrica cittadina.
Come progettare e calcolare quanti pannelli solari da installare (in W)
Pannello solare: LESSO 550W
Dimensioni: L 2278 x 1134 mm circa 2,6 piedi quadrati.
Peso: 28 kg
Potenza: 550W
Formula per il calcolo dell'area:
Nota: supporta pannelli solari inferiori a 7 kW
Potenza totale del pannello solare: 550W*12=6,6KW
Superficie del tetto richiesta: 12 x 2,6 piedi quadrati = 31,2 piedi quadrati
Calcolo della produzione giornaliera di energia:
Prendiamo ad esempio Wenzhou, in Cina: ore di sole di picco 3,77, produzione di energia per watt all'anno 1,088 kWh, ore di utilizzo effettivo annuo 1087,08 ore. Angolo di installazione: 18 gradi.
Produzione di energia di picco giornaliera = 6,6 kW x 3,77 ore = 24,88 kWh
Produzione annua di energia = 6,6 kW x 1087,08 ore = 7174,728 kWh
