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IMPIANTO AUTONOMO AD ENERGIA EOLICA + SOLARE FOTOVOLTAICA (REALIZZATO CON 6 PANNELLI DA 240 WATT E GENERATORE EOLICO DA 160W) PER IL FUNZIONAMENTO DI LAMPADE, ELETTRODOMESTICI ED APPARECCHIATURE ELETTRICHE/INFORMATICHE A 230V
Luca P. e la sua famiglia hanno deciso di andare a vivere in una casa rurale (completamente ristrutturata da loro) sulle montagne della provincia di Bergamo, collocata in uno splendido contesto naturale dove poter godere di tutti i benefici di una scelta di vita completamente immersa nella natura.
Siccome la casa non è dotata di allacciamento alla rete elettrica nazionale, per poter disporre di energia elettrica a 230Volt sufficiente a far funzionare autonomamente elettrodomestici, lampade per l'illuminazione ed apparecchiature elettroniche varie, si sono dotati di un impianto fotovoltaico/eolico per l'autoproduzione di elettricità da fonti pulite e rinnovabili (sole e vento) costituito da sei pannelli fotovoltaici, un generatore eolico, quattro batterie AGM e un inverter.
La particolarità interessante di questo impianto autonomo è quella di produrre elettricità sia dal sole (grazie ai pannelli fotovoltaici) che dal vento (grazie al generatore eolico).
Entrambe le fonti d'energia (sole e vento) contribuiscono così insieme, o alternativamente, nel fornire l'elettricità necessaria per la carica delle batterie che, a loro volta, alimentano l'inverter da 3kW (3000Watt) a 230Volt collegato all'impianto elettrico di casa.
(clicca sulla foto per ingrandirla)
L'impianto fotovoltaico/eolico descritto in questa pagina è del tipo autonomo a batteria (stand alone), cioè non connesso alla rete elettrica nazionale, dotato di 6 pannelli fotovoltaici da 240 Watt (per un totale di 1440 Watt) e di un generatore eolico ad asse orizzontale da 160Watt di potenza.
I 1440 Watt fotovoltaici di questo impianto possono sembrare pochi se rapportati, per esempio, ai 3000 Watt (3 kW) di un'installazione fotovoltaica di solito proposta per sopperire all'intero fabbisogno d'energia di una normale abitazione, però anche questi primi 1440 Watt sono già sufficienti per ottenere un buon approvvigionamento energetico, rinnovabile, pulito, autonomo, e con possibilità di futuri ampliamenti di potenza aumentando il numero di pannelli installati.
Inoltre l'interazione/integrazione data dal vento, sovente presente in quella località montana con buona intensità e forza, consente al generatore eolico di produrre energia indipendentemente dalla presenza del sole, aumentando così la potenzialità di produzione elettrica complessiva dell'impianto.
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I 6 pannelli fotovoltaici da 240 Watt sono stati posizionati sul tetto della casa utilizzando degli appositi supporti in alluminio fissati direttamente alla copertura ondulata sottotegola tramite dei tasselli ad espansione.
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nota tecnica: in caso di tetti senza "ondulina sottotegola" ma realizzati con tegole o coppi tradizionali, i pannelli fotovoltaici possono essere ad esempio fissati tramite l'utilizzo di apposite staffe sagomate . Inoltre, non è proprio 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 comunque essere il più possibile esposta al sole 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/EOLICO:
Nr.6 pannelli solari fotovoltaici da 240W
Per vedere nel dettaglio le caratteristiche tecniche del pannello fotovoltaico da 240 Watt, clicca sul tasto qui sotto:
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In commercio sono anche attualmente disponibili, con le stesse dimensioni fisiche dei pannelli fotovoltaici da 240Watt descritti in questa pagina (100x170cm), dei pannelli di potenza 300/340Watt. Utilizzando quindi pannelli singoli di maggior potenza, si ottiene ovviamente una maggiore produzione di energia elettrica nello stesso spazio di tetto occupato, aumentando così l'efficienza complessiva dell'impianto fotovoltaico.
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 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), a 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 scelto e installato un regolatore di carica tipo "PWM" di portata 60Ampere, in modo da essere già in grado di poter gestire un futuro ampliamento di potenza dell'impianto con l'aggiunta di altri pannelli fotovoltaici (max. 12 pannelli totali da 240Watt):
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Per vedere nel dettaglio le caratteristiche tecniche del regolatore di carica PWM "Western WR-60" utilizzato in questo impianto, clicca sul pulsante qui sotto:
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Per saperne di più sui regolatori di carica che utilizzano invece la tecnologia di ricarica tipo "MPPT" clicca sul tasto qui sotto:
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Nr.4 batterie AGM da 12V - 200Ah (collegate in serie tra loro in modo da fornire all'inverter una tensione di 48Volt):
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 e/o dal generatore eolico, da utilizzare per l'alimentazione 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 200Ah:
522x240x218mm. - Peso 63 Kg.
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Un inverter ad onda sinusoidale pura da 3000Watt di potenza (con ingresso a 48Volt in corrente continua) da collegare direttamente alle batterie per ottenere, in uscita, una tensione di 230V da inviare all'impianto elettrico di casa:
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Un generatore eolico ad asse orizzontale con tre pale:
(clicca sulla foto per ingrandirla)
Come dicevamo all'inizio di questa pagina, la particolarità interessante di questo impianto è quella di abbinare alla produzione elettrica fotovoltaica anche quella eolica, grazie all'ausilio di un piccolo generatore a tre pale ad asse orizzontale dotato di regolatore di carica integrato a 48Volt per il collegamento diretto alle batterie.
Per vedere le caratteristiche tecniche del generatore eolico utilizzato in questo impianto clicca sul pulsante qui sotto:
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L'impianto fotovoltaico/eolico ad accumulo descritto in questa pagina è veramente un valido esempio di come attuare una concreta ed efficace autoproduzione di energia per la casa. 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 casa, nonché di ottenere una maggiore autonomia in caso di giornate nuvolose e senza vento.
In caso di massima emergenza (visto che la casa è isolata e non allacciata alla rete elettrica ENEL) è inoltre anche possibile poter collegare direttamente all'inverter (tramite dei morsetti elettrici appositamente dedicati) un piccolo generatore elettrico funzionante a benzina, al fine di poter fornire un minimo di elettricità alla casa e, contestualmente, ricaricare le batterie AGM dell'impianto.
Normalmente l'approvvigionamento elettrico della casa è comunque fornito dal sole e dal vento che insieme sono sufficienti per garantire la ricarica delle batterie. Inoltre, anche lo stile di vita di Luca e della sua famiglia, 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 non ci dovesse essere elettricità per la casa, nulla di male. Si sopravvivrebbe senza problemi come ai "vecchi tempi" con candele naturali autoprodotte per l'illuminazione e stufe a legna per scaldarsi, cucinare e per avere acqua calda per lavarsi.
Tutti noi 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 fonti energetiche pulite e rinnovabili sono:
- disporre ovunque nel mondo di elettricità pronta all'uso (anche a 230Volt);
- risparmiare sicuramente nel tempo sulla bolletta elettrica (se presente);
- tutelarci dal rischio di blackout;
- 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 lo schema qui sotto riportato:
(clicca sullo schema per ingrandirlo)
Per vedere altri esempi di schemi elettrici per la realizzazione d'impianti fotovoltaici autonomi a batteria, clicca invece sul pulsante qui sotto:
clicca qui: --->
NOTA IMPORTANTE SULLA SICUREZZA:
I cavi di colore marrone e azzurro/blu 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 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 degli interruttori magnetotermici e 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, 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 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/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:
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L'impianto fotovoltaico descritto in questa pagina ha circa la seguente potenzialità di produzione elettrica giornaliera/mensile in base ai mesi dell'anno:
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