Impianti fotovoltaici stand-alone

Ovunque un impianto fotovoltaico grid-connected non sia possibile da installare a costi ragionevoli, è possibile ipotizzare invece un sistema fotovoltaico stand-alone per generare energia elettrica. Esempi di tale applicazione possono essere rifugi alpini o cascine in zone remote, pompe ad acqua, telefoni di emergenza, ma anche sistemi per barche o veicoli da diporto (camper, furgoni). Poiché i moduli solari per loro stessa natura possono produrre energia elettrica solo durante il giorno, è necessario pertanto immagazzinare l'energia elettrica necessaria per la notte o da utilizzare durante un giorno nuvoloso. I sistemi di immagazzinamento di energia elettrica principalmente in uso sono batterie al piombo ricaricabili, grazie alla loro capacità di immagazzinamento con alta efficienza a basso e ad alto voltaggio di input.

L'impianto fotovoltaico fornisce alla batteria una tensione d'uscita (nella maggior parte dei casi) di 12 o 24 volt in corrente continua. Per fornire energia a dispositivi che funzionano a corrente alternata si utilizza un Inverter che trasforma la corrente continua fornita dal generatore fotovoltaico in corrente alternata. Uno degli aspetti più importanti da tenere in considerazione per il dimensionamento dell'impianto stand alone è la capacità di erogazione di energia elettrica durnate il giorno rapportata al fabbisogno.

Tre passi per dimensionare un sistema fotovoltaico stand-alone

Alcuni preliminari: In genere, si dovrebbero utilizzare solo dispositivi ad alto risparmio energetico che non incidano molto sul consumo dell'energia prodotta dal sistema stand-alone. Inoltre, utilizzando dispositivi che funzionano a 12 o 24 V CC molte perdite di conversione possono essere evitate.

Fase 1: La stima del consumo giornaliero di energia:

Per ogni dispositivo moltiplicare la potenza di ingresso (misurata in Watt) per le ore di utilizzo. Si sommino i risultati aggiungendo un piccolo spread (a seconda dell'incertezza di previsione). Dato che il consumo è diverso a seconda della stagione, si dovrebbe calcolare indipendentemente per l'estate e l'inverno.

Fase 2: Determinare la dimensione (produzione di energia) del sistema fotovoltaico:

La media giornaliera di energia resa dal sistema fotovoltaico dovrebbe essere sufficiente a coprire il consumo giornaliero (calcolato per le diverse stagioni, dato che tra l'estate e l'inverno c'è molta differenza di produzione).
Per prevedere il rendimento giornaliero di energia abbiamo bisogno di dati sull'irraggiamento. Tali dati sono disponibili da diverse fonti sul web (ad esempio http://www.nrel.gov/ per gli Stati Uniti o http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/ per l'Europa e l'Africa). 

Fase 3: Dimensionamento della capacità di immagazzinamento

Poiché il sistema Fotovoltaico genera l'elettricità durante il giorno, si usano batterie ricaricabili per immagazzinare l'energia elettrica prodotta.  La capacità di queste batterie è misurata in ampere-ora (Ah). Di seguito un ottimo filmato che illustra come viene costituito un impianto fotovoltaico stand alone da 10 kWp.

Video. Come si costruisce un Impianto Fotovoltaico Stand-Alone