Il pannello fotovoltaico sarà sufficiente per .. , ma come si calcola il numero di pannelli fotovoltaici ?

Premessa..

Questa breve esposizione, segue all’idea di sfruttare al meglio un pannello fotovoltaico acquistato qualche tempo fa, per alimentare un punto luce di cortesia, cercando di dimensionare correttamente il piccolo impianto PV (PV=Photo Voltaic = fotovoltaico) con l’intento di ottimizzarne il rendimento.

Quindi partendo da quanto premesso, nel mio caso è già nota la potenza di picco (Wp) del pannello PV, e l’energia (Wh) richiesta dal carico, ovvero dal punto luce che dovrò alimentare, a tal punto quello che mi resta da determinare è l’energia giornaliera prodotta dal pannello PV considerando eventuali perdite e vedere se soddisfa la richiesta del punto luce.

Per ora tralascio quanto già (piccolo sistema PV) e provo ad illustrare, le mie considerazioni per dimensionare il pannello/lli PV.   😉

Il carico

Il primo parametro che occorre conoscere, è l’entità del “carico” (indicando con il termine “carico” l’insieme di dispositivi elettrici che poi andranno alimentati dal sistema PV) , ovvero l’energia (kWh o Wh) che richiederà il “carico” e che dovrà essere alimentato dal sistema PV. In tal senso di dovrà dapprima conoscere la potenza (espressa in Watt) dei singoli dispositivi che realizzano il “carico”. Successivamente considerando le ore (h) presunte di funzionamento nell’arco della giornata di ogni dispositivo si otterrè il consumo energetico espresso in Wh = watt x h,  infine, andando a sommare (W/h) di ogni dispositivo si otterrà l’energia complessiva giornaliera del carico che si dovrà alimentare dal sistema PV.

Un piccolo esempio (il mio .. 😀 ): una lampadina led della potenza di 1 W, che rimane accesa per un periodo di 14h nell’arco della giornata (periodo estivo), richiede un consumo energetico di 14h x 1 W = 14 Wh, e cosi via per eventuali altri punti luce/dispositivi, per poi fare il totale dei Wh determinando quelli complessivi, che saranno poi quelli che poi dovrà supportare  il pannello/lli PV.

Valore medio di ore di insolazione (o radiazione) giornaliera.

Ora dopo aver calcolato il valore di energia espressa in kWh (o sottomultipli in Wh) giornaliere complessiva del nostro “carico”, conoscendo la potenza di picco (Wp) del nostro pannello, potremmo pensare di stimare quanti pannelli ci occorrano per soddisfare il bisogno energetico del nostro carico, semplicemente dividendo la potenza richiesta dal carico per quella del nostro pannello … ma non è così … Innanzitutto osserviamo che stiamo considerando “l’energia”  richiesta dal nostro carico, espressa in kWh (e non in W che esprime la potenza), pertanto non possiamo dividere tra loro due grandezze differenti.. 😉 , e poi occorre valutare quanta energia produce il pannello PV considerato, perché il valore di potenza in watt indicata in un pannello fotovoltaico, è quella di picco (Wp) erogata in condizioni ottimali e cioè rivolto a sud ed a mezzogiorno con irradiazione solare di 1000 W/mq ed a temperatura ambiente, e poiché il sole non rimane alto tutto il giorno sarebbe errato considerare tutte le ore in cui c’è luce per avere il valore energetico prodotto in Wh di un pannello.

Per questo si considera il “valore medio di ore di insolazione1 (o radiazione) giornaliera dei pannelli”, dell’area interessata.

Questo valore2 moltiplicato per la potenza in watt del pannello ci da la possibilità di  determinare la produzione energetica giornaliera in Wh (o kWh) di quest’ultimo, e successivamente la produzione energetica giornaliera complessiva del sistema di pannelli installati, o del pannello PV considerato.

Una considerazione va fatta anche considerando le  possibili perdite che sono proprie del sistema, come il riscaldamento dei pannelli PV, possibili ombreggiamenti, riflessioni; ed autoconsumi delle elettroniche quali gli inverter, elementi questi che dovendoli compensare ci suggeriscono di scegliere un pannello o sistema di pannelli PV di potenza superiore a quella necessaria anche di un 15%.

L’inverter

Nel caso in cui nel sistema PV sia previsto l’utilizzo di un inverter3, (non è il mio caso .. 😀 ) si dovrà aver presente che anche questo dispositivo rientra nella catena dei consumi energetici, poichè presenta un proprio autoconsumo, anche senza carico (o in condizioni di st-by), in genere indicato nelle caratteristiche dello stesso, e va considerato nel computo del consumo energetico del carico. Se non si ha questo dato, lo si potrà rilevare, semplicemente alimentando l’inverter e misurando la corrente (A) di assorbimento con un amperometro (o multimetro in portata per A), e poi moltiplicare il valore ottenuto con quella della tensione (V) di alimentazione dell’inverter, ottenendo così la potenza di autoconsumo (W), ed anche in questo caso considerando le ore (h) di funzionamento del dispositivo, si ricava il consumo energetico giornaliero (Wh).

Anche se in maniera inferiore, anche il regolatore di carica, inserito in un sistema PV, contribuisce con il proprio autoconsumo, pertanto se presente, anch’esso va considerato (ed è il mio caso 😕 ).

Riassumendo .

A questo punto avendo disponibile il valore dei Wh (o kWh a secondo dell’entità del carico) complessivi richiesti dal carico da alimentare, e dell’energia prodotta giornaliera complessiva in Wh (o kWh) dal sistema di pannelli fotovoltaici, raffrontando questi due valori si può verificare se il pannello o sistema di pannelli fotovoltaici sia sufficiente a coprire la richiesta energetica del carico, e se come già indicato sia superiore a quella necessaria, per compensare possibili perdite o scarso rendimento del sistema o pannello PV

Il mio caso ..

Partendo dal pannello PV di cui dispongo, della potenza di picco  di 5,5 Wp (caratteristiche del pannello), in estate2 potrà  fornirmi una energia media giornaliera di 5,5 Wp x 7 = 38,5 Wh ..

Pertanto, tenendo presente il valore di 14 Wh giornalieri che richiede il punto luce di cortesia, (andrà considerato anche il piccolo autoconsumo del regolatore di carica), ed i 38,5  Wh giornalieri calcolati, che può fornirmi il pannello PV, direi che ci siamo .. anche considerando eventuali perdite ..  🙂   .. il che significa che la realizzazione del piccolo sistema PV ha il suo discreto rendimento.

Ovviamente il percorso di valutazione della potenza di un pannello fotovoltaico può essere anche a ritroso, avendo disponibile un pannello fotovoltaico, conoscendone la potenza espressa in watt, e noto il “valore medio di ore di insolazione giornaliera dei pannelli”, posso determinare la produzione energetica giornaliera, desunte le perdite possibili del sistema (ipotizzando anche un 10-15%), si conosce quanta energia si ha disponibile espressa in watt e ci si orienta sul tipo di carico/entità da alimentare a meno di non aumentare il numero di pannelli se risulta insufficiente l’energia disponibile.

 

P.S.

Credo sia corretto, sottolineare il fatto che questa esposizione non vuole essere esaustiva dell’argomento, che in una possibile considerazione professionale ha senza alcun dubbio molti altri aspetti ed elementi da valutare, come ad esempio l’inclinazione del pannello PV ed il suo preciso orientamento per ottenere un rendimento migliore, nonché approfondimento sul tipo di pannello e destinazione d’uso ed altro ancora, elementi che non ho considerato e non ho approfondito, vista la piccola realizzazione che interessa un solo pannello PV e di piccola potenza.

L’intento di questa esposizione è stato quello di esporre  brevemente il mio approccio nel valutare una semplice applicazione di un pannello PV in virtù delle mie conoscenze di base sui sistemi PV, pertanto vien da se che un approfondimento di alcuni elementi trattati possano migliorare se non essere necessari per una realizzazione più impegnativa.


Riferimenti ..

1 https://it.wikipedia.org/wiki/Insolazione

2 il valore di insolazione (o radiazione) media giornaliera considerato un valore di 7 per il periodo estivo come da tab. ENEA prelevata dal sito: http://www.pannellisolari.bologna.it/nuovo-conto-energia/esempi/radiazione-solare-media-giornaliera.html

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4 commenti su “Il pannello fotovoltaico sarà sufficiente per .. , ma come si calcola il numero di pannelli fotovoltaici ?

  1. AvatarMario il said:

    Buon giorno, ho un piccolo dubbio che vorrei chiarire se ne ha la possibilità di dedicarmi un po del suo tempo. Secondo lei consuma più una lampadina da 12 volt e 15 watt oppure una lampadina da 220 volt e 15 watt? Sembrerebbe infatti che, applicando la formula P=VI si ha nel primo caso I= 1,25 Ampere e nel secondo caso I= 0,06 Ampere, quindi la lampadina da 220 volt e 15 watt sarebbe quella che consuma meno, ma probabilmente sono io che faccio calcoli sbagliati. Grazie per una sua cortese risposta a questo quesito e all’altro su di un articolo suo diverso.

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    • Salve Mario.
      Considerando l’esempio che hai postato, ovvero quello della lampadina della potenza di 15 W, in un caso con tensione di isolamento di 12 V, e nell’altro con tensione di isolamento di 220 V, direi che il consumo energetico, che andrebbe espresso in Wh, è pressochè identico, fermo restando la differente tensione di alimentazione, ed ipotizzando che siano entrambe alimentate in un circuito a corrente alternata. La differenza di assorbimento delle due lampadine, verificata con l’espressione della potenza apparente P = V x I [W] ,dalla quale I = P/V [A] il valore dell’intensità di corrente è inversamente proporzionale al valore della tensione, pertanto a parità di potenza [W],tanto maggiore sarà la tensione di alimentazione, tanto minore sarà il valore dell’intensità di corrente assorbita.
      Ammesso che io abbia compreso la sua domanda, spero di aver chiarito l’eventuale dubbio in merito.
      Ciao.

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      • AvatarAnonimo il said:

        Grazie per la risposta esaudiente, è stato un mio problema di interpretazione matematica.

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        • Di nulla.
          Ciao.

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