centrale fotovoltaica

Con un impianto fotovoltaico si ha la trasformazione dell'energia derivata dal sole in quella elettrica senza utilizzo di combustibili e senza

generare l'energia nella vicinanza del luogo di consumo finale in modo più affidab economico. Tuttavia la produzione dell'energia elettrica con gli impianti fotovoltaici non è privo di problemi. Oltre ad avere un rendimento basso, producono l'energia in modo discontinuo e il costo iniziale della realizzazione dell'impianto è alto.

Figura 2.16 caratteristica V

L'alternatore produce la potenza reattiva se U _indotta > U _rete mentre, assorbe la potenza . Spesso si impiegano alternatori a magneti permanenti integrati ore della turbina eolica per produrre il campo magnetico indotto. La gestione della potenza attiva avviene tramite un convertitore a due stadi. Nel primo stadio un raddrizzatore converte la V_AC e I _AC con frequenza variabile in V_DC e I

DC e I_DC in alternata a frequenza di rete con un inverter. Per regolare il valore efficace della tensione nei generatori ad eccitazione separata si agisce sulla corrente di eccitazione stessa, mentre nei generatori a magneti permanent

tramite regolazione PWM nell'inverter o tramite tiristori nel raddrizzatore.

Centrale solare

e centrali che utilizzano l'energia solare per produrre l'energia elettrica sono di due

centrale fotovoltaica

impianto fotovoltaico si ha la trasformazione dell'energia derivata dal sole in quella elettrica senza utilizzo di combustibili e senza emissione inquinante

generare l'energia nella vicinanza del luogo di consumo finale in modo più affidab economico. Tuttavia la produzione dell'energia elettrica con gli impianti fotovoltaici non è privo di problemi. Oltre ad avere un rendimento basso, producono l'energia in modo discontinuo e il costo iniziale della realizzazione dell'impianto è alto.

caratteristica V-I del generatore sincrono e convertitore

mentre, assorbe la potenza . Spesso si impiegano alternatori a magneti permanenti integrati ore della turbina eolica per produrre il campo magnetico indotto. La gestione della potenza attiva avviene tramite un convertitore a due stadi. Nel primo stadio un e I_DC e nel secondo in alternata a frequenza di rete con un inverter. Per regolare il valore efficace della tensione nei generatori ad eccitazione separata si agisce sulla corrente di eccitazione stessa, mentre nei generatori a magneti permanenti si agisce o tramite regolazione PWM nell'inverter o tramite tiristori nel raddrizzatore.

e centrali che utilizzano l'energia solare per produrre l'energia elettrica sono di due

impianto fotovoltaico si ha la trasformazione dell'energia derivata dal sole in quella emissione inquinante. Inoltre si può generare l'energia nella vicinanza del luogo di consumo finale in modo più affidabile ed economico. Tuttavia la produzione dell'energia elettrica con gli impianti fotovoltaici non è privo di problemi. Oltre ad avere un rendimento basso, producono l'energia in modo discontinuo e il costo iniziale della realizzazione dell'impianto è alto. La quantità

dell'energia prodotta dipende essenzialmente dalla radiazione solare, ombreggiamento, l'orientamento dei pannelli e prestazioni di inverter e celle fotovoltaiche.

 generatore fotovoltaico

L'elemento fondamentale del generatore, dove avviene la

solare in energia elettrica è la cella fotovoltaica. La cella è costituita da un semiconduttore, solitamente tetravalente, per esempio silicio. Drogando il silicio con atomi pentavalenti e trivalenti si va a creare due regioni

negative. Mettendo a contatto le due zone a drogaggio diverso si ottiene la giunzione P dove si avrà un accumulo di elettroni nella regione P e un accumulo di lacune nella regione N. quindi si crea un campo elettrico interno, il quale, si oppone ad ulteriori diffusione delle cariche una volta raggiunto l'equilibrio. Applicando una tensione esterna, la giunzione permette il passaggio della corrente. Tale fenomeno si effettua per l'effetto fotovoltaico quando la cella è esposta alla luce solare.

 Caratteristiche elettriche delle celle fotovoltaiche come si vede nella figura seguente,

circuito equivalente con una resistenza in serie e una conduttanza di corrente che è pari a; I = [Ig

La figura b) mostra la caratteristica di corrente la corrente generata nel cortocircuito mentre V

si aumenta all'aumentare della tensione fino alla potenza massima P importanti definiti nella curva del grafico 2

Figura 2.17. a) circuito equivalente di cella fotovoltaica b) caratteristica V

dell'energia prodotta dipende essenzialmente dalla radiazione solare, ombreggiamento, l'orientamento dei pannelli e prestazioni di inverter e celle fotovoltaiche.

generatore fotovoltaico

'elemento fondamentale del generatore, dove avviene la conversione della radiazione solare in energia elettrica è la cella fotovoltaica. La cella è costituita da un semiconduttore, solitamente tetravalente, per esempio silicio. Drogando il silicio con atomi pentavalenti e trivalenti si va a creare due regioni rispettivamente con mancanza ed eccesso di cariche negative. Mettendo a contatto le due zone a drogaggio diverso si ottiene la giunzione P dove si avrà un accumulo di elettroni nella regione P e un accumulo di lacune nella regione

ampo elettrico interno, il quale, si oppone ad ulteriori diffusione delle cariche una volta raggiunto l'equilibrio. Applicando una tensione esterna, la giunzione permette il passaggio della corrente. Tale fenomeno si effettua per l'effetto fotovoltaico

ndo la cella è esposta alla luce solare.

Caratteristiche elettriche delle celle fotovoltaiche

come si vede nella figura seguente, una cella fotovoltaica può essere rappresentata da un circuito equivalente con una resistenza in serie e una conduttanza di dispersione e con la

g – Id – Ii].

mostra la caratteristica di corrente-tensione di una cella fotovoltaica in cui I la corrente generata nel cortocircuito mentre V0c è la tensione a circuito aperto. La potenz si aumenta all'aumentare della tensione fino alla potenza massima Pm. Oltre ai parametri importanti definiti nella curva del grafico 2.18 c'è un altro parametro che definisce la forma

circuito equivalente di cella fotovoltaica b) caratteristica V-I di un modulo fotovoltaico

dell'energia prodotta dipende essenzialmente dalla radiazione solare, ombreggiamento, l'orientamento dei pannelli e prestazioni di inverter e celle fotovoltaiche.

conversione della radiazione solare in energia elettrica è la cella fotovoltaica. La cella è costituita da un semiconduttore, solitamente tetravalente, per esempio silicio. Drogando il silicio con atomi pentavalenti e rispettivamente con mancanza ed eccesso di cariche negative. Mettendo a contatto le due zone a drogaggio diverso si ottiene la giunzione P-N dove si avrà un accumulo di elettroni nella regione P e un accumulo di lacune nella regione ampo elettrico interno, il quale, si oppone ad ulteriori diffusione delle cariche una volta raggiunto l'equilibrio. Applicando una tensione esterna, la giunzione permette il passaggio della corrente. Tale fenomeno si effettua per l'effetto fotovoltaico

una cella fotovoltaica può essere rappresentata da un dispersione e con la

tensione di una cella fotovoltaica in cui Isc è è la tensione a circuito aperto. La potenza . Oltre ai parametri c'è un altro parametro che definisce la forma

della curva indicando la qualità globale della cella fotovoltaica. Tale parametro si chiama Fill Factor o fattore di riempimento FF con valori tipici compresi tra 0,7 e 0,85. il fattore di riempimento è il rapporto tra il prodotto di (V0c . Isc) e la (Um . Im).

Nel progetto bisogna considerare l'influenza dell'irraggiamento solare e della temperatura sulla caratteristica V-I come si vede nel grafico. I_sc aumenta all'aumentare l'irraggiamento solare. Invece all'aumentare la temperatura si diminuisce la tensione V_0c e fattore di riempimento.

Collegando più celle in serie si ottiene una tensione totale che è la somma delle tensioni di ogni cella. Invece, se si collega le celle in parallelo si ottiene una correte totale che è la somma delle diverse correnti come si vede nella fig. Una cella fotovoltaica nelle condizioni standard di funzionamento con irraggiamento di 1000 w/m2 e la temperatura di 25^°C fornisce una tensione di 0,5 V e una corrente di 3 A.

Figura 2.18. caratteristica V-I di cella fotovoltaica in funzione dell’irraggiamento

Figura 2.20. connessione in serie/parallelo delle celle fotovoltaiche

2.4.1.1 sistema di regolazione degli impianti fotovoltaici

Il controllo della potenza prodotta da un impianto fotovoltaico è affidato a un inverter che trasforma la corrente continua in alternata controllando le qualità della potenza in uscita. La figura seguente mostra lo schema di un inverter monofase con un filtro L-C interno. Gli inverter più semplici fornirebbero un'onda quadra in uscita. Si utilizzano la tecnica di modulazione della larghezza d'impulso, PWM, per avere la forma d'onda in uscita il più possibile simile alla onda sinusoidale. In questo modo si ottiene una regolazione della frequenza e valore efficace della forma d'onda in uscita.

La potenza fornita da un impianto fotovoltaico dipende dal punto di funzionamento. Si deve adeguare il carico per ottimizzare l'energia prodotta. Ciò avviene se il punto di potenza fornita massima coincide con il punto di funzionamento. A tale scopo si utilizza un

Figura 2.21. a) schema di principio di un inverter monofase b) punto di massima potenza del generatore fotovoltaico

convertitore controllato (Chopper) nell'inverter che insegue il punto di massima potenza che si chiama Maximum Power Point Tracking ovvero, MPPT. Tale dispositivo individua i punti di massima potenza sulla curva V-I del generatore. I punti di trasferimento di potenza coincidono al punto di tangente tra l'iperbole V . I = costante e la caratteristica V-I del generatore.

Inoltre, gli inverter devono ottimizzare l'energia prodotta e riprodurre la tensione della rete negli impianti che sono connessi alla rete. Invece negli impianti in isola, devono fornire una tensione alternata il più possibile costante sia al variare l'energia fornita dai pennelli sia al variare la richiesta del carico. La rete elettrica nazionale, per non avere instabilità nella rete, può accettare una parte dell'energia prodotta che dipende dal grado di interconnessione con altri reti e la configurazione della rete stessa. L'energia prodotta restante può essere accumulata ed immessa nelle ore in qui l'impianto fotovoltaico non è in produzione. Tale energia può essere accumulata nelle batterie o nell'idrogeno per un tempo sufficientemente lungo per essere fornita alla rete in modo più continuo e stabile nel tempo. Ciò permette di migliorare gli inconvenienti dovuti alla generazione centralizzata.