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IMPIANTO AUTONOMO AD ENERGIA SOLARE FOTOVOLTAICA (REALIZZATO CON DUE PANNELLI DA 250 WATT) PER IL FUNZIONAMENTO DI LAMPADE A 24V E APPARECCHIATURE ELETTRICHE/INFORMATICHE A 230V
Greta e Elio hanno deciso di andare a vivere in una baita di montagna (completamente ristrutturata da loro), sulle montagne della provincia di Torino (Valchiusella).
La casa è collocata in uno splendido contesto alpino, dove poter vivere tutti i giorni una scelta di vita completamente immersa e a contatto con la natura.
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Siccome la baita non è dotata di allacciamento alla rete elettrica nazionale, per poter disporre di energia elettrica sufficiente a far funzionare autonomamente lampade per l'illuminazione ed apparecchiature elettriche/elettroniche varie, si sono dotati di un impianto fotovoltaico per l'autoproduzione di elettricità dal sole, costituito da due pannelli fotovoltaici, un regolatore di carica, due batterie AGM, alcune lampadine LED funzionanti a 24Volt ed un inverter per disporre anche di energia elettrica a 230Volt.
L'impianto fotovoltaico descritto in questa pagina è del tipo autonomo a batteria (stand alone), dotato di 2 pannelli fotovoltaici da 250 Watt (per un totale di 500 Watt).
Questi primi 500 Watt di potenza fotovoltaica, sono sufficienti per ottenere un discreto approvvigionamento energetico, rinnovabile, pulito, autonomo, con inoltre la possibilità di realizzare futuri ampliamenti, aumentando il numero di pannelli e di batterie.
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I due pannelli fotovoltaici da 250 Watt sono stati posizionati sul tetto della casa utilizzando come supporto d'appoggio dei montanti metallici per mobili componibili di solito utilizzati per realizzare scaffali in cantine/garage, fissati direttamente alle pietre del tetto tramite delle barre filettate.
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Nota tecnica: in caso di tetti realizzati con tegole o coppi tradizionali, i pannelli fotovoltaici possono essere ad esempio fissati tramite l'utilizzo di apposite staffe sagomate. Inoltre, non è indispensabile disporre di un tetto per poter posizionare i pannelli. Se la superficie è adeguata si possono anche posizionare su balconi, terrazzi, tettoie, gazebi, terreni, muretti, ecc. ecc..
L'area prescelta per il posizionamento dei pannelli, deve invece essere il più possibile esposta al sole e senza ombre dovute ad alberi, fili, antenne, edifici, comignoli, ecc. (in generale tutti i pannelli fotovoltaici per poter funzionare bene e produrre sufficiente energia hanno bisogno di essere esposti al sole diretto su tutta la loro superficie e non alla semplice luce ambientale, anche se diurna).
COMPONENTI PER LA REALIZZAZIONE DELL'IMPIANTO FOTOVOLTAICO:
Nr.2 pannelli solari fotovoltaici da 250W
Per vedere nel dettaglio le caratteristiche tecniche del pannello fotovoltaico da 250 Watt, clicca sul tasto qui sotto:
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Come regola generale i pannelli fotovoltaici devono sempre essere posizionati, per ottenere la massima resa, nell'area più al sole che avete, rivolti il più possibile verso SUD e con un'inclinazione (in Italia), rispetto al suolo (angolo di tilt), se vi è la possibilità, di circa:
60° per sfruttare al meglio il sole nel periodo invernale;
20° per sfruttare al meglio il sole nel periodo estivo;
35° per una buona via di mezzo valida per tutte le stagioni.
Se poi magari si riuscisse anche, soprattutto per le installazioni dove i pannelli risultassero di più facile movimentazione (per esempio nelle installazioni a balcone/terrazzo/terreno), realizzare un semplice dispositivo che permetta di variare l'angolo d'inclinazione in base alle stagioni, si aumenterebbe ancora di più il rendimento dell'impianto, soprattutto nel periodo invernale dove si hanno poche ore di luce, con il Sole basso sull'orizzonte e con meno energia rispetto alle altre stagioni.
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Regolatore di carica:
è quel dispositivo elettronico (fondamentale in un impianto fotovoltaico a batterie) che si occupa di controllare e regolare correttamente la corrente di carica delle batterie prodotta dai pannelli fotovoltaici, provvedendo automaticamente ad interrompere la corrente di carica alle batterie quando queste risultano cariche al 100%.
Per questo impianto è stato installato un regolatore di carica con tecnologia "MPPT" da 15 Ampere (marca "Western Co." modello "WRM-15"), in modo da aumentare al massimo l'efficienza di produzione dei pannelli:
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Per vedere nel dettaglio le caratteristiche tecniche del regolatore di carica "MPPT" "Western WRM-15" utilizzato in questo impianto, clicca sul pulsante qui sotto:
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Per saperne di più sui regolatori di carica che utilizzano la tecnologia di ricarica "MPPT", clicca invece sul tasto qui sotto:
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Nr.2 batterie AGM da 12V - 150Ah (collegate in serie tra loro in modo da fornire una tensione all'impianto di 24Volt):
le batterie AGM sono consigliate per gli impianti fotovoltaici poiché sono ermetiche, senza manutenzione, adatte a frequenti cicli di carica e scarica nonché garantite per un buon numero di anni di funzionamento. Le batterie sono necessarie per l'immagazzinamento dell'energia elettrica prodotta dai pannelli fotovoltaici, da utilizzare per l'alimentazione delle lampade e dell'inverter.
CARATTERISTICHE TECNICHE BATTERIE AGM:
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alta densità di energia
- totale assenza di manutenzione
- può operare in qualsiasi posizione
- completamente sigillata
- contenitore in ABS
- bassa autoscarica (tipicamente minore del 3% al mese)
- larga banda di operatività termica
- alta resa amperometrica (tipicamente superiore all’88%)DIMENSIONI e PESO di ciascuna batteria da 150Ah:
512 x 195 x 280 mm - Peso 43,5 Kg
Schema di collegamento in serie di due batterie da 12Volt, per ottenere la tensione di 24Volt utilizzata nell'impianto descritto in questa pagina.
La scelta di utilizzare la configurazione di collegamento delle batterie a 24Volt, anziché a 12Volt, è stata decisa sia per poter utilizzare direttamente pannelli a 24V da 250W, che per poter ridurre le cadute di tensione e le sezioni dei cavi elettrici utilizzati nell'impianto.
NOTA TECNICA: per poter utilizzare 300Watt di potenza a 24Volt occorre far circolare nei cavi elettrici 12,5Ampere. Se invece dobbiamo utilizzare 300Watt a 12Volt, nei cavi scorre una corrente di 25Ampere. Ecco perché di solito si aumenta la tensione dei pannelli e, soprattutto, del gruppo batterie all'aumentare sia della potenza dei pannelli installati, che della potenza dell'eventuale inverter installato.
Per calcolare la corrente che circola in un cavo elettrico in corrente continua, occorre applicare la seguente formula:
I = P / V
I = intensità di corrente (Ampere)
P = potenza (Watt)
V = tensione (Volt)
Inoltre, più la tensione dell'impianto è alta, minore sarà anche la caduta di tensione lungo tutta la lunghezza dei cavi utilizzati (di solito la tratta di cavo più lunga di un impianto fotovoltaico è quella che collega i pannelli al regolatore di carica).
Per maggiori informazioni sul dimensionamento dei componenti di un piccolo impianto fotovoltaico autonomo a batteria, è anche possibile consultare il manuale informativo, che si trova al seguente link: http://www.wutel.net/manuale
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Un inverter ad onda sinusoidale pura da 1000Watt di potenza (con ingresso a 24Volt in corrente continua), da collegare direttamente alle batterie per ottenere, in uscita, una tensione di 230Volt
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Lampadine LED con tecnologia MCOB :
(clicca sulla foto per ingrandire l'immagine)
Queste lampadine LED di ultima generazione, permettono di ottenere la massima resa luminosa con il minimo consumo di energia. Sono disponibili con diversi valori di potenza (5, 7 e 9Watt) e due tonalità di luce (calda e fredda). Un ulteriore vantaggio di questo tipo di lampadine è quello di poter funzionare con un "range" di tensione molto ampio (da 10Volt a 30Volt), che permette così alla lampada di non variare la propria luminosità anche quando le batterie sono in fase di scarica.
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L'impianto fotovoltaico ad accumulo descritto in questa pagina, è veramente un ottimo esempio di come poter ottenere una concreta ed efficace autoproduzione di energia elettrica per la vita di tutti i giorni. Nel tempo si potrà anche aumentare sia il numero dei pannelli che quello delle batterie, in modo da poter disporre di maggiore energia per il fabbisogno elettrico della baita, nonché per ottenere una maggiore autonomia in inverno oppure in caso di giornate nuvolose o con poco sole.
Anche lo stile di vita attento a minimizzare il più possibile i consumi elettrici ed a evitare gli sprechi, contribuisce a rendere sufficiente l'attuale disponibilità complessiva di potenza di produzione e di accumulo dell'impianto.
Comunque, anche se per qualche giorno le batterie non riuscissero a caricarsi per mancanza di sole e, quindi, non ci dovesse più essere elettricità disponibile per la baita, nessun problema. Si sopravvivrebbe senza problemi come ai "vecchi tempi" con lumi e candele per l'illuminazione e stufa a legna per scaldarsi, cucinare e per avere acqua calda per lavarsi.
Tutti quanti e in qualsiasi contesto, volendo, abbiamo ormai la possibilità di autoprodurci energia elettrica da fonti pulite e rinnovabili (sole, vento, acqua), anche iniziando con piccoli impianti fotovoltaici .
I principali e immediati vantaggi concreti nell'utilizzo di energia elettrica autoprodotta da fonti pulite e rinnovabili sono:
- disporre ovunque di elettricità pronta all'uso (anche a 230Volt);
- risparmiare sicuramente nel tempo sulla bolletta elettrica (se presente);
- tutelarci dal rischio di blackout;
- ridurre la nostra dipendenza dai fornitori di energia a pagamento;
- evitare il consumo di notevoli quantità di combustibili fossili, risparmiando
così l'immissione nell'ambiente di notevoli quantità di anidride carbonica (CO2)
e di sostanze tossiche varie.
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I vari componenti dell'impianto fotovoltaico descritto in questa pagina, vanno collegati tra loro secondo il seguente schema:
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Per scaricare lo schema in formato .pdf clicca invece sul pulsante qui sotto:
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NOTA IMPORTANTE SULLA SICUREZZA
I cavi in uscita dall'inverter, rappresentati nello schema qui sopra, sono collegati a valori di tensione pericolosa (230Volt). Il loro collegamento nell'impianto va pertanto fatto eseguire esclusivamente da personale tecnico abilitato e specializzato, nel pieno rispetto delle vigenti normative impiantistiche di sicurezza. Anche gli altri collegamenti elettrici presenti nello schema devono essere eseguiti con la massima attenzione (cavi di colore rosso e nero), rispettando le polarità (+) e (-) e previa verifica della loro corretta esecuzione da parte di persone esperte e qualificate prima della messa in tensione dell'impianto. Le sezioni dei cavi e le portate dei fusibili vanno inoltre correttamente dimensionate in base alle caratteristiche di potenza/assorbimento/portata massima dei componenti utilizzati e delle apparecchiature elettriche/elettroniche collegate all'impianto.
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PRECISAZIONI DI CARATTERE GENERALE SUGLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI AUTONOMI A BATTERIA:
Gli impianti autonomi ad energia solare fotovoltaica con batterie hanno a volte delle limitazioni di disponibilità energetica che vanno sicuramente tenute presente durante l'utilizzo. Queste limitazioni sono principalmente dovute alla potenza totale dei pannelli fotovoltaici impiegati ed alla capacità (Ah) delle batterie installate.
Non possiamo infatti pretendere da questi impianti fotovoltaici con batterie di poter mantenere accese perennemente 24 ore su 24 e contemporaneamente: luci, computer, piccoli elettrodomestici, apparecchiature elettriche/elettroniche, ecc. quando ad esempio è nuvoloso da parecchi giorni oppure in pieno periodo invernale con poche ore di sole disponibili.
In generale produrre ed immagazzinare energia da fonte solare non è così immediato come può sembrare. Anche la ricarica delle batterie dell'impianto fotovoltaico ha bisogno dei suoi tempi.
A volte siamo troppo abituati a dare per scontato di poter sempre disporre di energia elettrica in potenza e disponibilità illimitata. Azioniamo un interruttore e tutto deve sempre illuminarsi/funzionare.
Gli impianti fotovoltaici autonomi a batteria, soprattutto se di limitata potenza e disponibilità energetica, sono infatti un'ottima esperienza personale di confronto sul rapporto tra i nostri consumi e la nostra capacità di produrci ed utilizzare razionalmente l'energia accumulata.
Queste precisazioni sugli impianti fotovoltaici a batteria non devono ovviamente essere viste come una demoralizzante premessa. Anzi, sono proprio l'opposto. Uno sprone costante e continuo a migliorare le nostre "performance" energetiche e di risparmio.
Infatti, quanto descritto in questa pagina è soltanto uno degli esempi di come poter iniziare a realizzare la propria indipendenza di autoproduzione energetica ad energia solare.
Ovviamente nel tempo, se c'è la possibilità, potete anche potenziare o installare impianti fotovoltaici di maggiori dimensioni e potenza, utilizzando un maggior numero di pannelli solari fotovoltaici e di batterie, in modo da poter far funzionare le vostre luci e le vostre apparecchiature elettriche, elettroniche e informatiche per più ore e per più giorni, anche in caso di condizioni meteo senza o con poco sole.
Anche se il costo totale per la realizzazione di impianti fotovoltaici come quello descritto in questa pagina può sembrare elevato, è da tener presente che l'investimento energetico si ripagherà comunque nel tempo, fornendovi energia elettrica gratuita e pulita per moltissimi anni (il funzionamento dei pannelli fotovoltaici è garantita per oltre 20 anni ! ). Inoltre, l'acquisto dei vari componenti può essere modulare. Infatti potete acquistare poco per volta ciò che occorre in base alle risorse economiche disponibili al momento ed assemblare/ampliare nel tempo l'intero impianto.
Per avere un'idea generale della potenzialità della risorsa solare in Europa:
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Per avere invece un'idea più precisa sulla potenzialità di produzione elettrica degli impianti fotovoltaici in base alla località geografica ed alla potenza dei pannelli installati, inserisci i dati nella tabella che trovi cliccando sul tasto qui sotto:
clicca qui --->
L'impianto fotovoltaico descritto in questa pagina, ha circa la seguente potenzialità di produzione elettrica giornaliera/mensile, in base ai mesi dell'anno ed all'ubicazione geografica d'installazione:
Per vedere altri esempi di impianti fotovoltaici autonomi per l'autoproduzione di energia elettrica, clicca sul pulsante qui sotto:
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