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IMPIANTO AUTONOMO AD ENERGIA SOLARE FOTOVOLTAICA (CON PANNELLO DA 240 WATT DI POTENZA) CON COMMUTAZIONE AUTOMATICA TRA BATTERIE E RETE ENEL PER IL FUNZIONAMENTO SENZA INTERRUZIONE DI ALIMENTAZIONE DI APPARECCHIATURE INFORMATICHE E TELEFONICHE (ROUTER INTERNET, TELEFONO VOIP E "CASE" DI COMPUTER FISSO)

http://www.wutel.net/sole240

 

   Il nostro simpatizzante Antonello C. di Vico Equense (NA) ha installato presso la propria abitazione un impianto fotovoltaico autonomo a batterie (con pannello da 240Watt di potenza) per l'autoproduzione di elettricità da fonte rinnovabile da utilizzare per il funzionamento del router internet collegato ad un telefono VoIP ed ad un "case" di un computer fisso.

La particolarità di questo impianto fotovoltaico è quella di essere dotato di un semplice ma efficace dispositivo di commutazione automatica (relè) in modo che quando le batterie si dovessero scaricare, l'alimentazione elettrica delle apparecchiature informatiche e telefoniche viene mantenuta senza interruzioni direttamente dalla rete domestica a 230V collegata alla rete ENEL. 

L'impianto fotovoltaico descritto in questa pagina, interamente installato "fai-da-te", è del tipo autonomo a batteria ("stand alone"), cioè non connesso direttamente alla rete elettrica nazionale, dotato di un pannello fotovoltaico da 240 Watt.

I 240 Watt di questo impianto FV possono ovviamente sembrare pochi se rapportati, per esempio, ai 3.000 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 240 Watt sono già sufficienti per poter ottenere delle belle soddisfazioni energetiche alternative, rinnovabili, pulite, autonome, e con possibilità di futuri ampliamenti.

Non tutti hanno infatti la fortuna di possedere un tetto/terreno di proprietà, ben orientato al sole, privo di ombreggiature e di dimensioni idonee per poter ospitare 12/13 pannelli fotovoltaici da 240/250 Watt occorrenti per un impianto da 3 kW, nonché magari di poter disporre delle risorse economiche occorrenti per la sua completa realizzazione.

Ma vediamo ora meglio nel dettaglio i vari componenti e le soluzioni tecniche adottate per la realizzazione di questo piccolo ma efficiente impianto fotovoltaico autonomo da 240 Watt.

 

(clicca sulla foto per ingrandirla)

Il pannello fotovoltaico da 240 Watt è stato posizionato sul tetto della casa sfruttando come supporto d'appoggio dei montanti metallici per scaffali componibili di solito utilizzati per realizzare ripiani in cantine/garage, fissati per sicurezza con del filo di ferro zincato alle staffe preesistenti dell'antenna TV, della canna fumaria, e dei condizionatori.

nota tecnica: in caso di tetti spioventi il pannello FV può essere ad esempio fissato direttamente alle tegole tramite l'utilizzo di apposite staffe sagomate . Inoltre, non è proprio indispensabile disporre di un tetto per poter posizionare uno o più pannelli fotovoltaici. Basta anche un balcone, un terrazzo, una finestra, un lucernario, una tettoia, un palo, un giardino, un muretto, una ringhiera, ecc. ecc. .

L'indispensabile è invece, ovviamente, che l'area prescelta per il posizionamento del/dei pannello/i sia il più possibile esposta al sole e 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 FV DA 240 WATT:

 

(1) Pannello solare fotovoltaico da 240W

     Per vedere nel dettaglio le caratteristiche tecniche del pannello fotovoltaico da 240 Watt, clicca sul tasto qui sotto:

clicca qui: ----> MODULO FV DA 240W

 

        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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 (2) Un regolatore di carica multifunzione:

    è quel dispositivo elettronico che si occupa di regolare correttamente la corrente di carica della batteria che viene prodotta dal pannello fotovoltaico e di fornire un'uscita (con controllo della scarica della batteria) in modo da poter gestire le nostre esigenze di alimentazione degli apparecchi elettronici/elettrici a 12/24 Volt (a seconda della configurazione di collegamento delle batterie utilizzate) oppure per pilotare il relè di commutazione automatica tra l'inverter e la rete ENEL come in questo caso.

     Visto che questa specifica applicazione fotovoltaica è già stata ideata per un futuro ampliamento con maggiore potenza disponibile (aumento del numero di pannelli fotovoltaici da posizionare sul tetto) è stato appositamente scelto e installato un regolatore di carica di portata 40Ampere, marca "STECA" modello "TAROM 245" :

    

(clicca sulle foto per ingrandirle)

    Per vedere nel dettaglio le caratteristiche tecniche del regolatore di carica "STECA TAROM" utilizzato in questo impianto, clicca sul pulsante qui sotto:

clicca qui: ---> STECA TAROM

    

Inoltre, riguardo ad altri tipi di regolatori di carica utilizzabili negli impianti fotovoltaici autonomi a batteria, vedi anche la scheda tecnico/informativa di quelli che utilizzano l'innovativa tecnologia di ricarica "MPPT" cliccando sul tasto qui sotto:

                     clicca qui: ---> SCHEDA SUI REGOLATORI DI CARICA MPPT

 

     Il regolatore di carica collegato in questo impianto, oltre ad assolvere le funzioni sopra descritte di controllo della carica/scarica delle batterie, viene utilizzato per comandare automaticamente la commutazione tra l'inverter e la rete ENEL grazie al fatto che ai morsetti d'uscita del regolatore (contrassegnati dal simbolo della lampadina) sia presente una tensione adatta per attivare (eccitare) la bobina del relè soltanto se le batterie dell'impianto risultano avere un valore di tensione di carica sufficiente. Infatti, tutti i regolatori di carica interrompono tensione ai loro morsetti d'uscita (dove possono tra l'altro essere anche collegati apparecchi elettrici/elettronici e lampade funzionanti alla tensione delle batterie installate) quando il valore di carica delle batterie scende sotto un predeterminato valore (anche programmabile dall'utente entro certi parametri, come ad esempio in questo specifico modello di regolatore Steca) in modo da preservare le batterie da danni dovuti ad eccessiva scarica.

     La funzione di controllo dello stato di carica delle batterie, presente nel regolatore,  permette così al relè di attivarsi, e quindi di utilizzare l'inverter, quando le batterie dell'impianto risultano cariche e di disattivarsi, passando così alla rete ENEL, quando il valore di tensione delle batterie risulta basso.

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 (3) Due batterie da 12V - 65Ah (collegate in serie tra loro in modo da fornire all'inverter una tensione di 24V):

   specifiche per impianti fotovoltaici, 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 durante le ore di sole dal pannello fotovoltaico, da utilizzare per l'alimentazione diretta dell'inverter.

 

  CARATTERISTICHE TECNICHE BATTERIE Pb-Ca:

- 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:

350x167x175mm. - Peso 22 Kg.

 

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(4) Un inverter ad onda sinusoidale pura da 300Watt di potenza (con ingresso a 24Volt) da collegare direttamente alle batterie per ottenere, in uscita dall'apparecchio, una tensione di 230Volt :

                                                    

      

L'inverter ad "onda pura", anche se di costo maggiore rispetto a quelli ad "onda modificata", garantisce decisamente una migliore forma d'onda alternata agli apparecchi collegati.

 

La forma d'onda "pura" (che è praticamente uguale a quella della rete elettrica nazionale) generata da questi specifici modelli d'inverter è infatti particolarmente indicata e consigliata per il collegamento di apparecchiature elettroniche/informatiche, nonché per le lampade a  LED  o fluorescenti.

L'ingresso dell'inverter a 24Volt si collega con i cavi in dotazione (di colore rosso e nero) ai morsetti (+) e (-) delle due batterie da 12V (opportunamente collegate in serie tra loro in modo da avere 24V), che, ovviamente, devono essere di capacità (Ah) adeguata a sopportare gli assorbimenti degli apparecchi elettrici a 230V connessi alla linea.

Per maggiore sicurezza e per ottenere un'adeguata protezione da sovraccarichi e cortocircuiti delle apparecchiature elettriche collegate all'impianto, occorre che le prese in corrente alternata a 230V in uscita dall'inverter siano collegate ad un interruttore elettrico magnetotermico di portata adeguata alla potenza elettrica massima fornibile dall'inverter .

E' molto importante ricordare inoltre che la tensione elettrica prodotta in uscita dall'inverter è di valore pericoloso (230V) e quindi i collegamenti elettrici vanno fatti eseguire esclusivamente da persone esperte e qualificate, inoltre la rete elettrica autonoma a 230V va opportunamente segnalata con cartelli di avviso in quanto rimane in tensione anche quando stacchiamo l'interruttore generale del contatore ENEL o in caso di blackout della rete elettrica nazionale.

ATTENZIONE !

IMPIANTO ELETTRICO AUTONOMO A 230V IN TENSIONE NON DISATTIVABILE DALL'INTERRUTTORE ELETTRICO GENERALE DEL CONTATORE ENEL.

PER TOGLIERE TENSIONE AGIRE SULL'INTERRUTTORE DELL'INVERTER

  

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(5) Un relè con bobina a 24Vdc e due contatti in scambio (NA-NC) in modo da poter realizzare il circuito per la commutazione automatica su rete ENEL quando le batterie risultano scariche:

 

      Come dicevamo all'inizio di questa pagina, la particolarità interessante di questo impianto fotovoltaico con inverter è quella di gestire in commutazione (automatica o manuale) la connessione delle apparecchiature elettriche collegate tra il 230V prodotto dall'inverter (collegato alle batterie dell'impianto fotovoltaico autonomo) e la normale rete elettrica domestica a 230V fornita dal proprio gestore (es. ENEL).

      La logica di funzionamento di questa "commutazione" è infatti quella di continuare a far funzionare le nostre apparecchiature elettriche a 230V che abbiamo deciso di collegare all'impianto fotovoltaico (es. router, telefonia VoIP, computer, ecc.) anche quando le batterie dovessero scaricarsi per mancanza prolungata di sole in caso di maltempo e quindi di ricarica.

     La configurazione di collegamento con il relè ci permette così di utilizzare per l'alimentazione delle apparecchiature elettriche/informatiche la nostra energia autoprodotta dal sole "a costo zero" fino a quando le batterie risultano cariche e di passare automaticamente (senza interruzione di alimentazione) alla rete ENEL (a pagamento) soltanto in caso di "deficit energetico solare".

    Diciamo che può considerarsi un sistema a "UPS inverso" ovvero che la rete ENEL (a pagamento) viene utilizzata non come fonte principale di approvvigionamento energetico ma soltanto sporadicamente quando siamo a corto della nostra energia autoprodotta.

     Maggiore sarà la nostra possibilità di produrre energia elettrica (con sole/vento/acqua) ed immagazzinarla (con batterie), minore e sempre più sporadica sarà la necessità di dover richiedere energia (a pagamento) al gestore di rete nazionale (es. ENEL).

     L'impianto realizzato da Antonello con un pannello fotovoltaico, due batterie e un inverter da 300W, descritto in questa pagina, è veramente un valido esempio di come iniziare una piccola ma efficace autoproduzione di energia per la casa. Nel tempo avremo così anche la possibilità di aumentare, a seconda delle personali esigenze/disponibilità economiche e di spazio, sia il numero dei pannelli che quello delle batterie in modo da poter collegare inverter di potenza tale da sopperire anche fino all'intero fabbisogno di energia di casa/ufficio/laboratorio/negozio/azienda, ecc.

     Inoltre, le nostre abitazioni/attività lavorative dotate di alimentazione elettrica sia autoprodotta da fonti rinnovabili che fornita dalla rete elettrica nazionale sono in grado di ottenere sia un'autonomia energetica che i vantaggi immediati e concreti di:

­      utilizzare prioritariamente una fonte d'energia rinnovabile, pulita e sicura;

 

­      risparmiare sulla bolletta elettrica;

 

­      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 scaricare lo schema in formato .pdf clicca invece sul pulsante qui sotto:

clicca qui: ---> SCHEMA IMPIANTO FV + RETE ENEL

 

NOTA IMPORTANTE SULLA SICUREZZA:

I cavi di colore marrone e azzurro/blu rappresentati nello schema qui sopra sono collegati a valori di tensione pericolosa (230V). 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:

I piccoli 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 del pannello fotovoltaico impiegato ed alla capacità (Ah) delle batterie installate.

Non possiamo infatti pretendere da questi piccoli impianti fotovoltaici di poter mantenere H24 perennemente e contemporaneamente accese: luci, computer, apparecchiature elettriche/elettroniche, ecc. quando fuori non splende il sole da giorni o in pieno periodo invernale con poche ore di sole.

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 d'energia elettrica in potenza e disponibilità illimitata. Azioniamo un interruttore e tutto deve sempre illuminarsi/funzionare (anche di notte proprio quando la fonte energetica solare non è disponibile).

Questi impianti fotovoltaici autonomi, 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 sui piccoli 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 un primo esempio di come poter iniziare a realizzare la propria piccola 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 batterie, nonché regolatori di carica e inverter di maggiore potenza in modo da poter far funzionare le vostre luci e le vostre apparecchiature elettroniche/informatiche per più ore e per più giorni anche in caso di condizioni meteo senza o con poco sole, così da utilizzare sempre meno il collegamento (e la dipendenza) dalla rete elettrica a pagamento (ENEL o altri gestori).

 

Anche se il costo totale per la realizzazione di impianti fotovoltaici come quello descritto in questa pagina può sembrare rilevante è da tener presente che l'investimento 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 della potenzialità della risorsa solare in Europa:

 

          clicca qui ---> MAPPA SOLARE EUROPEA

 

Per vedere invece altri esempi di impianti fotovoltaici autonomi per l'autoproduzione di energia elettrica, clicca sul pulsante qui sotto:

 

clicca qui --->  FOTOVOLTAICO

 

 

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