Monocristallino, policristallino, amorfo...?!?

[ASK]

1) Un pannello solare in pieno sole rende il 100% ...?
No - Raramente un modulo FV si trova ad operare in condizioni standard di riferimento ovvero 1000W/m2 di insolazione, con temperatura delle celle FV a 25°C ed esposto in modo perpendicolare alla radiazione solare. Solo in queste condizioni il modulo FV produce effettivamente la sua potenza nominale di targa. Queste condizioni si verificano solamente in inverno nelle limpide giornate di freddo maestrale intorno a mezzogiorno.

2) Sconsiglio ragionare in termini di efficienza (rapporto fra potenza e superficie), bensi in base alla somma delle potenze nominali (di targa) dei moduli FV che effettivamente riuscite ad installare, scegliendo moduli FV di dimensioni adatte per sfruttare al meglio i spazi disponibili. Piu’ Watt riuscite ad installare, meglio è in quanto, a parita’ di altre condizioni, la quantita’ di energia prodotta sara’ proporzionale alla potenza nominale installata espressa in Wp (Watt di picco).

3) Unita’ di misura: l’unita’ di misura corretta per definire la potenza nominale (di targa) di un impianto solare FV e’ il 'Wp' (purtroppo il 'p' (di picco) viene spesso dimenticato). Cosa differente e’ invece la potenza effettivamente erogata dall’impianto espressa in 'W' (Watt).
L’unita’ di misura per l’energia prodotta e’ il 'Wh' (Wattore) dall’inglese Watt-hours. Invece l’unita’ di misura per la capacita’ caricata in batteria e’ l’ 'Ah' (Amperora) e non 'A' (Amper= unita’ di misura per la corrente)!! - Per maggiori dettagli consiglio consultare Wikipedia.

4) Nel centro Italia e sulla costa del Tirreno fino a Genova l’insolazione giornaliera media su una superficie fissa inclinata verso sud con angolo ottimale e’ pari a 4,5h/giorno (ore al giorno) equivalenti di sole, sul Adriatico settentrionale scende a 4,0h/giorno equivalenti, in Sicilia troviamo 5,5h/giorno equivalenti. In pieno estate (luglio/agosto) possiamo considerare 30% in piu’ della media annuale, in pieno inverno 40% in meno.

Prima di tutto definiamo i parametri di partenza:
Ipotizzo voler installare 2 moduli da 80Watt = 160Watt di potenza total.
Vi trovate sul Tirreno in centro Italia, per cui l’insolazione media annuale e’ pari a 4,5h/giorno. In estate (periodo che ci interessa) l’insolazione sale a 5,9h/giorno.
Ipotizzo l’installazione orizzontale sulla tuga dove, nelle 6 ore a cavallo del mezzogiorno solare (fra le ore 100 di mattina e le 160 del pomeriggio (ora legale)) il boma proietta mediamente un ombra pari al 20% della superficie totale dei moduli installati.

A questo punto propongo il seguente calcolo semplificato per l’energia prodotto in un giorno medio nel mese in esame:

Energia=Pnom*insol*Ce*Co*Ct*etaBOS

dove:

Pnom = potenza nominale totale dei moduli FV.

Insol = Insolazione

Ce = Coefficiente di esposizione che tiene conto della differenza di angolazione dei moduli rispetto alla superficie fissa orientata a sud ed inclinata in modo ottimale (Italia estate: 20gradi - inverno: 60gradi)
Nel caso da noi ipotizzato, con moduli FV montati in orizzontale, in estate perdiamo il 5% di energia per cui il coefficiente di esposizione e’ pari a 95%, mentre in inverno il coefficiente di esposizione scendera' al 50% circa. Invece se i moduli FV non sono montati in modo fisso, e cambiamo l’orientamento dei moduli FV tre volte al giorno in modo da esporli perpendicolarmente ai raggi del sole (la mattina verso est, a mezzogiorno verso il sole al massimo, nel pomeriggio verso ovest), il coefficiente di esposizione puo’ arrivare a toccare il 120% circa.

Co = Coefficiente di ombreggiamento – pari alla percentuale di superficie libera da ombre. Se la superficie libera da ombre e’ inferiore al 25% non fa piu’ differenza, il coefficiente rimane costante pari al 25%.

Ct = Coefficiente di temperatura delle celle FV
Ct=1-0,003*(TFV–25°C). In estate sotto il sole la temperatura TFV delle celle all’interno del moduli FV puo’ arrivare a toccare 70°C, specialmente se incollati sulla tuga e non retro-ventilati.
Nel calcolo seguente useremo un valore medio di 60°C.

etaBOS = rendimento del sistema a valle (Balance of System) che tiene conto delle perdite nel regolatore di carica, nei cavi, spinotti ecc. – e che stimiamo pari a 95%.

Pertanto nel caso ipotizzato questo calcolo semplificato produce il seguente risultato:
E=160Wp*5,9h/giorno*95%*80%*89,5%*95%=610Wh/giorno.

Per ottenere la capacita’ ovvero le Ah (ampere-ore) caricate giornalmente in batteria dai moduli FV, basta dividere l’energia prodotta per la tensione media in fase di carica della batteria pari a 13V (oppure 26V in caso di impianto a 24V) ovvero:

Capacita’=(610Wh/giorno)/13V=47Ah/giorno

----------------

Nota finale sui costi: negli ultimi 3 anni i prezzi della tecnologia FV si sono dimezzati. Attualmente i rivenditori nautici vendono moduli FV a circa 3Euro/Wp mentre le aziende specializzate nel settore solare possono scendere a 2Euro/Wp. Pertanto i nostri due moduli per un totale di 160Wp potranno costare oggi fra 350-500Euro
Un regolatore di carica adatto al nostro caso (12V, 20A) puo’ costare fra 50-100Euro, il resto dell’impianto e’ costituito da fili elettrici, 1-2 fusibili e qualche spinotto al costo di poche Euro.

[NoLe]

Grazie per la spiegazione tecnica ASK, volevo aggiungere solo una cosa, i pannelli comunque producono energia gia' a partire dalle prime luci dell'alba sino alle 10.00 e poi dalle 16.00 sino al tramonto ... e non e' una produzione insignificante (ma che comunque personalmente non ho mai misurato) che va ad aggiungersi alla resa giornaliera come da te calcolata.

La possiamo stimare in un ulteriore 30% di resa ?

[ASK]

No - I moduli FV producono tensione (espressa in Volt) subito a partire dalle prime luci dell'alba e sino al tramonto, ma l'energia prodotta prima delle ore 90 e dopo le 150 ora solare e' veramente poca. In estate, con le giornate lunghe le code di mattina e sera potranno contribuire un 10%, in inverno il loro contributo e' vicino allo zero.

[NoLe]

Avrei detto di piu' in estate, quanto meno e' l'impressione che ho usando il mio, ovviamente bisognerebbe mettersi a fare delle misurazioni per verificare effettivamente quanta energia produca nelle code mattina/sera.

[ASK]

Citazione:NoLe ha scritto:
Avrei detto di piu' in estate, quanto meno e' l'impressione che ho usando il mio, ovviamente bisognerebbe mettersi a fare delle misurazioni per verificare effettivamente quanta energia produca nelle code mattina/sera.

Se i moduli sono montati in modo fisso, dubito che nelle code mattina/sera si riesce a produrre piu' del 10% di energia. Invece se modifichi l'orientamento ogni giorno la mattina verso est e nel pomeriggio verso ovest, allora si puo' ricavarne di piu' durante le code.

[NoLe]

No il mio e' fisso, e' incollato sulla coperta a prua.

Provando a fare i conti con la formula che hai indicato, il risultato finale mi torna:

Energia=Pnom*insol*Ce*Co*Ct*etaBOS

Dove:
Pnom = 70 W
Insol = 6 ore
Ce = 0,95 essendo montato in piano sulla coperta;
Co = 1 nessun ombreggiamento;
Ct = 1 (Il pannello e' un 40 celle, progettato per compensare la perdita dovuta alla temperatura o ad eventuali ombreggiamenti - specifico per uso nautico);
etaBOS = 0,95

Energia=70*6*0,95*1*1*0,95 = 379 W
Ah/giorno= 379W/12V= 31 Ah/g

+ 10% per code mattina/sera = 3 Ah/giorno

Totale 31 + 3 = 34 Ah/giorno che e' +/- quello che dovrebbe rendere in giornate ideali stando alle specifiche del produttore.

[ASK]

I tuoi conti vanno bene al 90%.
A) il procedimento di calcolo comprende gia' le code mattina/sera che pertanto non vanno sommate. le 6 ore a cavallo del mezzogiorno sono quelle in cui vale la pena preoccuparsi delle ombre.
B) le leggi della fisica non possono essere applicate a piacimento -
Il coefficiente di temperatura Ct non puo' essere =1. Considerando che in pieno sole le celle FV si surriscaldano di 35-50°C rispetto alla temperatura ambiente, per avere Ct=1 le celle FV dovrebbero avere una temperatura di 25°C per cui la tua barca dovrebbe trovarsi nel mare polare a -15°C di temperatura ambiente.

Inizialmente avevo esagerato nel mio calcolo nel considerare una temperatura delle celle FV di 70°C. E' piu' ragionevole considerare una media (in estate) di 60°C, per cui Ct=89,5%. invece in inverno si puo considerare una temperatura media delle celle di 35°C per cui Ct=97%.

Le specifiche dei produttori sono sempre un po' ottimistiche.
la dicitura 'progettato per compensare la perdita dovuta alla temperatura' si riferisce alle 40 celle. Normalmente, con temperatura ambiente normale, per caricare una batteria da 12V bastano 36 celle. Invece il tuo modulo e' composto da 40celle in modo da avere una riserva in tensione per garantire la ricarica anche a temperature piu' elevate. Ma cio non toglie che la temperatura piu' elevata riduce la resa energetica del modulo secondo la formula Ct=1-0,003*(TFV–25°C).

Citazione:NoLe ha scritto:
No il mio e' fisso, e' incollato sulla coperta a prua.

Provando a fare i conti con la formula che hai indicato, il risultato finale mi torna:

Energia=Pnom*insol*Ce*Co*Ct*etaBOS

Dove:
Pnom = 70 W
Insol = 6 ore
Ce = 0,95 essendo montato in piano sulla coperta;
Co = 1 nessun ombreggiamento;
Ct = 1 (Il pannello e' un 40 celle, progettato per compensare la perdita dovuta alla temperatura o ad eventuali ombreggiamenti - specifico per uso nautico);
etaBOS = 0,95

Energia=70*6*0,95*1*1*0,95 = 379 W
Ah/giorno= 379W/12V= 31 Ah/g

+ 10% per code mattina/sera = 3 Ah/giorno

Totale 31 + 3 = 34 Ah/giorno che e' +/- quello che dovrebbe rendere in giornate ideali stando alle specifiche del produttore.

[NoLe]

Ok sei stato molto esaustivo, grazie. Quello che a me interessava quando l'ho installato, era compensare l'assorbimento del frigo e di qualche altra utenza impiegata durante il giorno VHF/Chart-plotter-eco/WC elettrico/pompa dell'acqua, cosa che ho ottenuto. Ora se produca 34 Ah/g o 28 Ah/g poco importa ho comunque ottenuto quello che mi serviva con il pannello in questione, ovviamente in condizioni ottimali, nelle giornate molto nuvolose o piovose vado di motore e di sera se occorre accendo il motore un quarto d'ora e sono a posto sino alla mattina successiva.

Eccolo qui al lavoro:
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[skybet]

Dagli interessantissimi algoritmi di stima di produzione elettrica proposti si deduce alla fine anche una equazione finale di totale semplicità: un pannello solare montato in tuga mi produce malcontati una quantità di Ah/die pari alla metà dei Wp nominali in giornate soleggiate.
Mirabilmente semplice!

[ASK]

Appunto - Quello che conta (e costa) sono i 'Wp' installati.

Citazione:skybet ha scritto:
Dagli interessantissimi algoritmi di stima di produzione elettrica proposti si deduce alla fine anche una equazione finale di totale semplicità: un pannello solare montato in tuga mi produce malcontati una quantità di Ah/die pari alla metà dei Wp nominali in giornate soleggiate.
Mirabilmente semplice!

[skybet]

ASK, tu che sei del settore, cosa hai installato personalmente? Cosa consiglieresti ad un amico (non per venderglielo tu, o magari anche sì ma non inqeusta sede)?
Gli ENECOM o altro?
E scoperchiando un altro vaso di Pandora, quale ripartitore di carica ci abbineresti?

[ASK]

Citazione:skybet ha scritto:
ASK, tu che sei del settore, cosa hai installato personalmente? Cosa consiglieresti ad un amico (non per venderglielo tu, o magari anche sì ma non inqeusta sede)?
Gli ENECOM o altro?
E scoperchiando un altro vaso di Pandora, quale ripartitore di carica ci abbineresti?

Anni fa avevamo un posto barca senza corrente elettrica in banchina. Allora usavamo un pannellino solare da 45Wp per ricaricare la batteria in nostra assenza, durante la settimana all'ormeggio, in modo che il successivo finesettimana trovavamo la batteria carica e la barca pronta per ripartire.
Oggi abbiamo l’elettricita’ in banchina, e non abbiamo quel tipo di necessita'.
Abbiamo seguito una strada diversa: ottimizzando l'impiantistica di bordo siamo riusciti a raggiungere una autonomia elettrica di circa 3 giorni (frigo compreso). Pertanto normalmente ci basta quella mezz'ora di motore per le manovra (per salpare l'ancora/ approdare in qualche rada) per ricaricare le nostre batterie. Solo se restiamo fermi in rada per piu' giorni, solo allora accendiamo il motore appositamente per ricaricare le batterie.
Pero' se dovessimo partire per una crociera piu' lunga (di qualche mese) allora prenderei effettivamente 2 moduli FV mono da 100Wp (totale 200Wp) e li userei in modo mobile. Si tratta sempre di un compromesso, che dipende dalla dimensione della barca e dai spazi disponibili.

I moduli della ENECOM sono cari. Per l'acquisto andrei non da un rivenditore nautico, bensi da uno specialista solare, poco importa di quale marca. Sospetto che i moduli FV offerti sul mercato nautico/campeggio siano di qualita' inferiore, mentre chi offre i moduli FV sul mercato civile deve offrire moduli FV certificati come da prescrizioni di legge.
A parita' di ingombro, i moduli dovranno avere massima potenza possibile (in Wp) e contenere 36 celle FV di tipo monocristallino, con vetro frontale (non plastica che si deteriora nel tempo per effetto dei raggi UV), e con cornice in Alluminio.

Come ripartitore (dell'impianto solare) userei dei diodi Shottky montati su dissipatore (alette di raffreddamento) acquistabili per pochi Euro presso qualsiasi rivenditore di componenti elettronici (uno su ogni gruppo di batteria) che comportano una caduta di tensione bassa di 0,3V circa. La corrente nominale dei diodi deve essere almeno 20% superiore alla corrente massima (in corto circuito) dell'impianto solare (somma delle correnti di corto dei moduli FV cablati in parallelo).
E per compensare la caduta di tensione sceglierei un regolatore di carica con tensione massima di carica leggermente superiore al normale intorno ai 14,5-14,8V.
Infine, da non dimenticare: importante inserire dei fusibili su tutti cavi che vanno alle batterie (possibilmente vicino alle batterie in modo da proteggere anche il cavo. La fonte di pericolo (incendio per corto circuito) e sempre la batteria (!!) - non i moduli FV.

[Tamata]

Citazione:ASK ha scritto:
Anni fa avevamo un posto barca senza corrente elettrica in banchina. Allora usavamo un pannellino solare da 45Wp per ricaricare la batteria in nostra assenza, durante la settimana all'ormeggio, in modo che il successivo finesettimana trovavamo la batteria carica e la barca pronta per ripartire.

ho lo stesso 'problema' (che poi problema non è perche d'estate ho scelto di stare in un campo boe che mi piace molto più del porto) e la stessa soluzione.
ho montato sulla tuga un calpestabile mi pare da 36W.
al venerdì le batterie sono cariche e ciò mi basta.
l'ho trovato molto utile anche in inverno perché me le mantiene cariche senza attaccare il cavo in banchina e lasciare attaccate le batterie.
durante la crociera qualcosa fa' , ma non miracoli... e cmq ogni giorno il motore un poco lo si accende se non altro per il salpanacora.
e poi noi abbiamo l'abitudine di tenere il frigo abbastanza basso ne non spento.

ovviamente ho sostituito tutte le lampadine con quelle a led...

[skybet]

Segnalo a chi interessasse che i fantomatici pannelli soalri usati da Soldini sono disponibili anche all'armatore 'normale'. Si chiamano Intellisun e li fa Energenia..
Il barbatrucco è il D-MPPT che evolve il concetto dell MPTT spostandolo nel pannello e non a valle dello stesso..

Certo che gratis non sono, ma sono probabilmente lo stato dell'arte alla data odierna...

[shelver]

confermo...

...li ho sulla mia scrivania

eventualmente potremmo organizzare una convenzione con gli 'Amici Della Vela',

domattina ne parlo col titolaree e con l'ingegnere e vediamo cosa possiamo fare...
ovviamente contattero' lo staff per definire il tutto.

[JARIFE]

Citazione:NoLe ha scritto:
Avrei detto di piu' in estate, quanto meno e' l'impressione che ho usando il mio, ovviamente bisognerebbe mettersi a fare delle misurazioni per verificare effettivamente quanta energia produca nelle code mattina/sera.

Io ho un pannello come quello di Nole.(si trovano scontati a 650€ circa)
Come scrivevo in un'altro post simile a questo,mi son preso la briga,in una giornata'oziosa' d'Agosto(in baia), di controllare e scrivere ciò che il display riportava,dalle 8 alle 20 ,ogni ora,in tutte le normali condizioni che vanno dal pieno sole all'ombra parziale causata dal boma.
Senza riportare calcoli,grafici o tabelle sono arrivato alla mia conclusione: su 12 ore mi ha prodotto [u]circa[u] 24-26A.
Monitorando i tempi di funzionamento del mio frigorifero,tenendo conto dei consumi dichiarati dal costruttore,sono giunto alla conclusione che questo mi consuma pari pari ciò che il pannello mi produce.
Il mio bilancio energetico va in negativo a causa delle luci e dell'autoclave ma le batterie dei servizi(2 AGM da 85A)me lo permettono per diversi giorni.

E' vero ciò che scrive Sarastro riguardo la sua 'piccola osmosi'sulla tuga(sotto al pannello),io quando ho visto che si fermava acqua(condensa o infiltrata non so)che veniva riscaldata dal calore emesso dal pannello,l'ho smontato e l'ho rimontato ponendo dei listelli di polietilene alti 10mm circa per fare sì che non si fermi l'acqua ed allo stesso tempo favorire il raffreddamento del pannello.

Per dare un'idea del calo causato dall'ombreggiamento,considera che una compertura del 10% del pannello riduce la resa anche del 50%

BV


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[ASK]

Citazione:skybet ha scritto:
Segnalo a chi interessasse che i fantomatici pannelli soalri usati da Soldini sono disponibili anche all'armatore 'normale'. Si chiamano Intellisun e li fa Energenia..
Il barbatrucco è il D-MPPT che evolve il concetto dell MPTT spostandolo nel pannello e non a valle dello stesso..

Certo che gratis non sono, ma sono probabilmente lo stato dell'arte alla data odierna...

L'efficienza lorda (potenza di picco divisa per superficie lorda) dei pannellini Intellisun della Energenia ammonta a 114Wp/mq (ovvero 11,4%) che non e’ eccezionale. I pannelli da 100Wp (ingombro 1,20m x 0,55m) che ho trovato su internet producono 150Wp/mq (15% di efficienza lorda) ma sono ovviamente piu’ ingombranti. I pannellini Intellisun, in quanto composti da 16 celle (non standard), possono operare solo in combinazione con il regolatore specifico 'intellibox' dello stesso fabbricante, di cui pero' il sito non fornisce (o almeno non l'ho trovato) la caratteristica di ricarica delle batterie. La sigla D-MPPT (Distributed Maximum Power Point Tracker) indica che ogni pannellino ha il suo regolatore di carica individuale (di tipo MPPT) per cui le eventuali ombre su uno dei pannelli non inficiano il funzionamento degli altri.

Ricorderete il principio di fisica per cui “L'energia né si crea né si distrugge ma si trasforma”. Anche il pannello solare non “crea” energia, bensi’ trasforma quella solare in energia elettrica. Pertanto in tutti dispositivi possiamo ridurre le perdite di trasformazione, ma non “creare” energia dal nulla. Nel procedimento di calcolo che ho proposta in una delle mie precedenti note ho quantificato le perdite a valle (nel regolatore di carica, cavi e spinotti) in circa 5% (in fase di ricarica, non quando la batteria e’ gia’ carica). Pertanto la regolazione MPPT potra’ ridurre quel 5% forse al 3% (ma ne dubito).

Senza dubbio l’MPPT e’ molto utile nelle applicazioni civili tramite inverter connessi in rete elettrica, ma nelle applicazioni autonome con batteria (come sulle nostre barche) il vantaggio del MPPT e’ limitato (se non zero).
Invece e’ importante che il regolatore di carica non sia di tipi ON/OFF bensi PWM (Pulse Width Modulation) o qualcosa di analogo (e l'Intellibox rientra in questa categoria).

Per concludere la soluzione Intellisun della Energenia e’ interessante per le applicazioni incollate su ponte e/o tuga perche tagliata a misure per questo scopo ovvero:
1) le piccole dimensioni dei pannellini consentono di sfruttare meglio i spazi liberi sulle barche.
2) La regolazione individuale di ogni pannellino riduce le perdite per ombreggiamento.
Oltre a questi indubbi vantaggi non vedo altre particolari innovazioni e comunque l’efficienza lorda dei piccoli pannellini risulta penalizzata dalla fascia piuttosto larga lasciata libera intorno alle celle.

[shelver]

ASK eventualmente se sei in zona potresti venire a visionare il centro di ricerca in azienda e parlare direttamente con gli ingegneri, questo genere di incontri ci fanno sempre piacere!
ovviamonte l'invito e' aperto a tutti coloro che vogliono approfondire l'argomento e hanno la possibilta' di venire a trovarci in loco !

Questo genere di impianto e' gia' installato su alcune imbarcazioni da anni e stiamo monitorando la produzione con risultati molto soddisfacenti, ovviamente si tratta di ottimizzare al meglio la produzione riducendo per quanto possibile l'influenza delle ombre sui pannelli.

La fascia bianca intorno ai pannelli e' stata lasciata appositamente per poter sagomare al meglio le dimensioni del pannello in relazione alla superfice sulla quale si intende fissarlo, con questo intendo dire che la si puo' tagliare ovviamente entro i limiti delle celle.

[studiodip]

Roll-bar. Esteticamente discutibile, offre però il vantaggio di non ingombrare in barca e i pannelli vengono coperti di rado dalle vele. Vado a memoria ma dovrebbero essere da 50 watt l'uno. Tengono in carica le batterie e coprono i consumi del frigo.

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[smartoceanracing]

Ciao.
Sono Federico.
E' il mio primo post sul forum, mi sono imbattuto per caso nella discussione e penso potrebbe essere interessante la mia esperienza.

Grazie a Solbian ho un impianto con 6 leggerissimi pannelli monocristallini da 50Watt l'uno, quindi 300Watt in totale (presto diventeranno 8) con regolatori di carica MPPT indipendenti, ovvero uno per pannello. I pannelli con efficenza del 22% circa e pesano 600 grammi l'uno, sono flessibbili e calpestabili.

I pannelli sono sempre in parte ombreggiati per via dell'attrezatura: volanti, bracci, scotte, draglie, vele... , praticamente i 6 pannelli hanno lavorato solo metà alla volta, e l'angolo di irraggiamento non è mai ottimale.

Ho installato l'impianto prima di fare un percorso di qualifica di 1000 miglia in solitario, ho impiegato circa 12 giorni navigando ininterrottaemnte a vela.

12 giorni in cui ho utilizzato costantemente, 24 ore su 24, il pilota automatico che con il suo attuatore idraulico consuma 35-50Watt, più illuminazione, GPS, radio HF e VHF, AIS, e altri strumenti!
La mia barca ha due batterie da 100ah, senza l'impianto fotovoltaico avrei dovuto accendere il 'puzzone', un piccolo generatore a benzina, ogni giorno!

Ora, senza fare molti calcoli, se i pannelli hanno un buon rendimento, i regolatori di carica sono indipendenti, intelligenti e di ottima qualità, vi posso garantire che di energia se ne produce. Io ho calcolato per la mia barca, navigando in solitario, un consumo complessivo di circa 1000 watt/h nelle 24 ore.

Potete vedere qualche foto della barca con i pannelli e l'impianto quì:
http://www.smartoceanracing.it/index.php...&Itemid=57

Questo è il filmato della qualifica.
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Saluti
Federico.