Come dimensionare un sistema fotovoltaico a Isola

Questo articolo vuole essere una guida di base per la stima di un sistema solare fotovoltaico semplice.

Stima del consumo

Al fine di poter dimensionare il sistema correttamente, è necessario annotare la potenza di ciascun apparecchio che consumerá l'energia del nostro sistema.

Prenderemo come esempio i requisiti di alimentazione di un camper con i seguenti consumi:

2 x 15W Lampadine a basso consumo 12VDC

1 x 60W Pompa acqua 12VDC

1 x 48W 12VDC Frigo

1 x 50W 240VAC TV

1 x 600W 240VAC Microonde

(Notare che un forno a microonde di 600W consumerà circa 900W di potenza)

1. Calcolare i carichi nelle differenti tensioni (AC e DC)

Calcolare il totale dei carichi DC e AC:

Carichi DC

Illuminazione - 2 luci di 15W DC - entrambe utilizzate 2 ore al giorno = 60Wh/day

Pompa - 1 x 60W Pompa DC - usata 1/4 d'ora al giorno = 15Wh/day

Frigorifero - 1 x 48W Frigo - funziona 8 ore al giorno = 384Wh/day

Totale per carichi DC = 459Wh/day

Carichi AC

Televisione - 1 x 50W - utilizzata 2 ore al giorno = 100Wh/day

Forno a microonde - 1 x 900W - usato 15 min = per 225Wh/day

Totale per carichi AC = 325Wh/day

Considerando l'efficienza dell'inverter del 85% = 382Wh al giorno (es. 325 / 0.85)

Totale per carichi AC e DC = 841Wh al giorno

2. Calcolo potenza fotovoltaica da instalalre

Aspettatevi una media utilizzabile di circa 5 ore di sole al giorno al massimo rendimento.

Richiesta di ingresso da parte dei pannelli solari = (841Wh / 5 ore) * 1,4 = 235W

Nota: Il fattore 1,4 utilizzato in questa formula è un fattore che abbiamo riscontrato nella pratica e che può essere utilizzato per semplificare i calcoli per sistemi di base.

Per garantire che l'alimentazione adeguata prodotta nei mesi invernali, utilizzare 4,0-4,5  ore di sole al giorno invece di 5.

3. Scelta dei pannelli solari o kit fai da te

AL fine di ottenere la potenza minima necessaria di 235W, si puó scegliere la seguente configurazione o superiore:

2 x 123W di pannelli solari che, una volta collegati in parallelo, forniranno 246W a 14,32 Amps (celle solari con il 16% di efficienza).

4. Regolatori di Carica

La corrente di corto circuito nominale dei pannelli solari scelti sará di circa 8.1 ampere ciascuno, per un totale di 16,2 ampere.

Selezionare un regolatore solare che è in grado di gestire la corrente di corto circuito totale: 16,2 x 1,25 = 20.25 Amps

Per esempio possiamo scegliere un regolatore da 30Amp.

Notare che è necessario avere un margine del l'25% giá che i pannelli solari possono superare la potenza nominale in particolari condizioni di temperatura e irraggiamento. Un regolatore 30A inoltre consentirà un pannello supplementare in futuro.

5. Inverter

Selezionare un inverter in grado di fornire la massima potenza prevista di carico in AC. In questo esempio, il carico massimo che dovrebbe sopportare é il microonde e TV accese nello stesso momento. Quindi il totale sarebbe 900W + 50W = 950W.

Inoltre, l'iverter deve essere in grado di sopportare picchi durante l'accenzione di queste apparecchiature.

Un inverter 1000W sembrerebbe essere adatto, ma uno da 1200W - 1500W sarebbe raccomandato.

Scegliamo un inverter da 1200W a onda sinusoidale pura.

Nota: Un inverter a onda sinusoidale pura è la scelta migliore, ma se il budget è limitato, si potrebbe anche scegliere un inverter a onda sinusoidale modificata fin quando le apparecchiature alimentate non hanno motori.

6. Batterie

Selezionare una batteria, o una combinazione di batterie, che è in grado di fornire il consumo totale di energia, senza essere scaricata più del 70%.

Nella maggior parte dei casi si raccomanda che le batterie siano dimensionate in modo da avere circa 3 o 4 giorni di back-up di capacità. Ciò consente di ridurre la scarica durante giornate di pioggia o nuvoloso, il che allunga la vita delle batterie.

Con 3 giorni di capacità di stoccaggio, il dimensionamento della batteria (a 12V) sarebbe il seguente:

Ah richiesto = (841Wh * 3/12 V) / 0,7 * 1,1 = 330Ah.

Nota: Il fattore 1,1 che viene utilizzato in questa formula, é perché normalmente le batterie hanno una efficienza del 90%.