12. CASO STUDIO MONOCRISTALLINO
12.3 Analisi della producibilità
L’analisi della producibilità dell’impianto viene effettuata tramite l’utilizzo del software PVsyst. Per il caso in analisi, con moduli TrinaSolar monocristallini, il modello della struttura e dell’impianto realizzato è riportato di seguito.
Figura 12.3.1 Modello della struttura e dell’impianto realizzato con il software PVsyst
Dopo aver diviso il progetto in sei sotto casi differenti, rappresentativi dei sei array, per ognuno di questi si è reso necessario definire il numero di moduli e la loro configurazione, l’accoppiamento array - inverter ed, infine, la collocazione dei singoli moduli nelle rispettive stringhe come richiesto per un’analisi delle ombre più accurata. Si riportano nell’appendice A i modelli relativi ai sei sotto casi utilizzati nella simulazione.
107 Tramite la sezione “Risultati dettagliati”, presente negli strumenti utili alla simulazione del software PVsyst, sono stati estrapolati i valori di produzione oraria dell’impianto per l’intero anno, supponendo che tali valori si mantengano costanti all’interno dell’ora. Tali dati sono stati, poi, inseriti in un foglio di calcolo che, ora per ora, rende disponibile l’informazione sulla produzione dei singoli array e su quella totale dell’intero impianto.
A titolo di esempio si riportano i valori di produzione per ogni singolo array e dell’intero impianto fotovoltaico in tre giornate tipiche dell’anno 21/12, 21/04 e 21/07.
Tabella 12.3.1 Valori di produzione per ogni array e dell’intero impianto per il 21/12
Figura 12.3.2 Andamento della produzione dell’impianto per la giornata del 21/12
0,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
kW
h Produzione nella giornata del 21/12
Data e ora Produzione_1 [kWh] Produzione_2 [kWh] Produzione_3 [kWh] Produzione_4 [kWh] Produzione_5 [kWh] Produzione_6 [kWh] Produzione_tot [kWh]
21/12/2017 00:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 01:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 02:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 03:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 04:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 05:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 06:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 07:00 1,0 0,3 0,3 1,0 0,3 0,4 3,2
21/12/2017 08:00 3,7 1,2 1,2 3,7 1,4 1,5 12,7
21/12/2017 09:00 5,9 1,9 1,9 6,0 2,3 2,4 20,5
21/12/2017 10:00 8,2 2,7 2,7 8,1 3,1 3,3 28,1
21/12/2017 11:00 7,6 2,5 2,5 7,8 3,0 3,2 26,5
21/12/2017 12:00 6,5 2,1 2,1 6,8 2,6 2,8 22,9
21/12/2017 13:00 4,6 1,5 1,5 4,8 1,9 2,0 16,2
21/12/2017 14:00 2,3 0,8 0,8 2,5 0,9 1,0 8,3
21/12/2017 15:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 16:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 17:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 18:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 19:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 20:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 21:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 22:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/12/2017 23:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
108 Tabella 12.3.2 Valori di produzione per ogni array e dell’intero impianto per il 21/04
Figura 12.3.3 Andamento della produzione dell’impianto per la giornata del 21/04
0,000 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
kW
h Produzione nella giornata del 21/04
Data e ora Produzione_1 [kWh] Produzione_2 [kWh] Produzione_3 [kWh] Produzione_4 [kWh] Produzione_5 [kWh] Produzione_6 [kWh] Produzione_tot [kWh]
21/04/2017 00:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/04/2017 01:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/04/2017 02:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/04/2017 03:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/04/2017 04:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/04/2017 05:00 2,9 0,9 0,9 0,9 0,9 2,3 8,8
21/04/2017 06:00 5,5 1,8 1,8 2,2 2,0 5,3 18,5
21/04/2017 07:00 9,9 3,2 3,2 3,9 3,7 9,6 33,6
21/04/2017 08:00 12,7 4,1 4,2 5,2 4,8 12,6 43,6
21/04/2017 09:00 14,6 4,7 4,8 6,0 5,6 14,7 50,4
21/04/2017 10:00 16,9 5,5 5,5 7,1 6,6 17,3 58,8
21/04/2017 11:00 16,3 5,3 5,3 6,9 6,5 16,8 57,0
21/04/2017 12:00 14,6 4,7 4,8 6,3 5,9 15,3 51,6
21/04/2017 13:00 12,6 4,1 4,1 5,5 5,2 13,5 45,1
21/04/2017 14:00 11,9 3,9 3,9 5,3 5,0 13,0 42,9
21/04/2017 15:00 4,9 1,6 1,6 2,2 2,1 5,4 17,7
21/04/2017 16:00 1,5 0,5 0,5 0,7 0,6 1,7 5,4
21/04/2017 17:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/04/2017 18:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/04/2017 19:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/04/2017 20:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/04/2017 21:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/04/2017 22:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/04/2017 23:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
109 Tabella 12.3.3 Valori di produzione per ogni array e dell’intero impianto per il 21/04
Figura 12.3.4 Andamento della produzione dell’impianto per la giornata del 21/07
0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
kW
h Produzione nella giornata del 21/07
Data e ora Produzione_1 [kWh] Produzione_2 [kWh] Produzione_3 [kWh] Produzione_4 [kWh] Produzione_5 [kWh] Produzione_6 [kWh] Produzione_tot [kWh]
21/07/2017 00:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/07/2017 01:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/07/2017 02:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/07/2017 03:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/07/2017 04:00 0,7 0,2 0,2 0,7 0,2 0,3 2,3
21/07/2017 05:00 8,2 2,6 2,7 5,4 2,0 2,2 23,1
21/07/2017 06:00 17,3 5,6 5,6 13,0 5,0 5,3 51,7
21/07/2017 07:00 25,5 8,2 8,2 21,9 8,3 8,9 81,0
21/07/2017 08:00 31,8 10,2 10,2 29,3 11,1 11,8 104,5
21/07/2017 09:00 34,8 11,6 11,6 34,2 13,2 14,1 119,6
21/07/2017 10:00 35,9 12,3 12,3 35,9 14,5 15,5 126,5
21/07/2017 11:00 36,0 12,4 12,4 36,6 15,0 16,0 128,3
21/07/2017 12:00 35,3 11,9 11,9 36,4 14,9 15,8 126,3
21/07/2017 13:00 33,7 10,9 10,9 35,4 14,1 15,0 120,0
21/07/2017 14:00 28,5 9,2 9,2 33,0 12,5 13,3 105,6
21/07/2017 15:00 21,3 6,9 6,9 26,7 10,1 10,8 82,6
21/07/2017 16:00 12,7 4,1 4,1 18,5 7,0 7,5 53,9
21/07/2017 17:00 4,7 1,7 1,7 8,7 3,1 3,7 23,6
21/07/2017 18:00 0,5 0,1 0,1 0,6 0,2 0,2 1,7
21/07/2017 19:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/07/2017 20:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/07/2017 21:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/07/2017 22:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
21/07/2017 23:00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
110 Dai dati resi disponibili dalla simulazione si evince come il valore massimo di produzione stimato sia di 138 kWhriferito alle ore 10.00 del 03/08. Si propone, infine, nella seguente tabella l’energia prodotta annualmente e l’energia prodotta al kWp per ogni array e per l’impianto fotovoltaico complessivo.
TRINASOLAR MONOCRITALLINO Array
Potenza [kW]
Taglia inverter [kW]
E prodotta [MWh/anno]
E prodotta/kWp [kWh/KWp/anno]
1 50,4 50 66,794 1325
2 16,38 15 21,823 1332
3 16,38 15 21,871 1335
4 21,42 20 27,94 1304
5 20,16 20 26,203 1300
6 52,92 50 67,778 1281
Totale 177,66 170 232,409 13083
Tabella 12.3.4 Energia prodotta all’anno ed energia prodotta al kWp all’anno
Nota la produzione dell’impianto si è resa necessaria la conoscenza dei consumi elettrici dello stabilimento industriale al fine di valutare la reale incidenza dell’installazione di un impianto fotovoltaico con le caratteristiche viste. L’azienda titolare dello stabilimento ha, dunque, reso disponibili i suoi consumi orari in termini di energia attiva e reattiva per l’anno 2017. Tali dati sono stati inseriti nello stesso foglio di calcolo relativo alla produzione dell’impianto per poter effettuare un’analisi sull’autoconsumo e sull’energia eventualmente immessa o prelevata dalla rete.
Lo stabilimento industriale, nell’anno 2017, ha registrato un consumo annuale di energia attiva e reattiva rispettivamente di 643 MWh/anno e 331 MVarh/anno. Il picco di consumo di energia attiva si è registrato il 23/01 alle ore 9.00 con 144 kWh assorbiti, mentre il picco di energia reattiva si è registrato il 13/06 alle ore 12.00 con 75 kVarh assorbiti.
CONSUMI ELETTRICI
Ea anno [MWh/anno] Er anno [MVarh/anno] Ea max [kWh] Er max [kVarh]
643 331 144 75
Tabella 12.3.5 Sintesi dei consumi elettrici dello stabilimento
Avendo a disposizione la produzione oraria dell’impianto e i consumi dello stabilimento si è reso possibile il calcolo dell’energia immessa o prelevata dalla rete per ogni ora del giorno e il valore di autoconsumo ottenuto. Nel foglio di calcolo si sono, dunque, predisposte delle colonne dedicate per la valutazione di tali energie. Nel caso in cui, in una determinata ora, la produzione ecceda il consumo la quota eccedente rappresenta un’energia immessa in rete, in caso contrario l’energia immessa in rete è ovviamente nulla. Analogamente, ma con criterio opposto, è stata completata la colonna relativa all’energia prelevata da rete in cui nel caso di eccedenza di produzione rispetto ai consumi l’energia prelevata risulta essere nulla. L’autoconsumo è stato, invece, ricavato come differenza tra la richiesta di energia dell’utenza, rappresentata dai consumi, e l’energia realmente prelevata dalla rete. Nel caso
3 Media pesata dell’energia prodotta all’anno al kWp rispetto alla potenza di picco
111 di tale impianto dai valori di produzione ottenuti e noti i consumi annuali dello stabilimento si è ottenuto un valore massimo di energia immessa in rete pari a 122 kWh registrato alle ore 11.00 del 01/05 ed un valore massimo di energia prelevata da rete pari a 141 kWh registrato alle ore 9.00 del 23/01. Il valore più alto di richiesta di energia totalmente soddisfatta dalla produzione dell’impianto è di 119 kWh registrato alle ore 12.00 del 15/05. Nell’intero anno si è ottenuta un’energia immessa di 64 MWh ed un’energia prelevata di 474 MWh.
Eimm anno [MWh/anno]
Epre anno
[MWh/anno] Eimm max [kWh] Epre max [kWh] Eauto max [kWh]
64 474 122 141 119
Tabella 12.3.6 Sintesi dell’energia massima prelevata, immessa e auto consumata
Si riportano di seguito, per quattro mesi caratteristici dell’anno, gli andamenti dei consumi elettrici e della produzione dell’impianto e i valori percentuali di autoconsumo rispetto ai consumi e rispetto alla produzione. I restanti grafici sono riportati in appendice B.
Figura 12.3.5 Produzione, consumo ed autoconsumo del mese di Gennaio
0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000
0 100 200 300 400 500 600 700 800
kW
h Produzione e consumi GENNAIO
Produzione Consumi
12%
85%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Autoconsumo_consumo Autoconsumo_produzione
112 Figura 12.3.6 Produzione, consumo ed autoconsumo del mese di Aprile
0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000
0 100 200 300 400 500 600 700 800
kW
h Produzione e consumi APRILE
Produzione Consumi
32%
66%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Autoconsumo_consumo Autoconsumo_produzione
113 Figura 12.3.7 Produzione, consumo ed autoconsumo del mese di Luglio
0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000
0 100 200 300 400 500 600 700 800
kW
h Produzione e consumi LUGLIO
Produzione Consumi
44%
73%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Autoconsumo_consumo Autoconsumo_produzione
114 Figura 12.3.8 Produzione, consumo ed autoconsumo del mese di Novembre
0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000
0 100 200 300 400 500 600 700 800
kW
h Produzione e consumi NOVEMBRE
Produzione Consumi
12%
94%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Autoconsumo_consumo Autoconsumo_produzione
115 Figura 12.3.9 Produzione, consumo ed autoconsumo annuale
0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000
0 2000 4000 6000 8000 10000
kW
h Produzione e consumo annuale
Produzione Consumi
26%
73%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Autoconsumo_consumo Autoconsumo_produzione
116 Da quanto esposto si nota, dunque, che:
• L’autoconsumo rispetto ai consumi assume il valore massimo nel mese di luglio (44%);
• L’autoconsumo rispetto alla produzione assume il valore massimo nel mese di novembre (94%);
• L’autoconsumo rispetto ai consumi annuale è del 26%;
• L’autoconsumo rispetto alla produzione annuale è del 73%;
Tale impianto presenta, dunque, un valore di autoconsumo rispetto alla produzione più che soddisfacente in quanto annualmente la quantità di energia elettrica prodotta viene in buona parte utilizzata per sopperire ai consumi. Essendo, tuttavia, tali consumi considerevoli l’autoconsumo valutato rispetto ai consumi totali non ha un valore elevato essendo in un anno approssimativamente del 26%.