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IMPIANTO AUTONOMO AD ENERGIA SOLARE FOTOVOLTAICA (CON PANNELLO DA 40 WATT DI POTENZA) PER L'ILLUMINAZIONE DI UNA STANZA, IL FUNZIONAMENTO DI UNA POSTAZIONE COMPUTER + INTERNET E LA RICARICA DELLE BATTERIE DEI TELEFONI CELLULARI E DI ALTRE APPARECCHIATURE ELETTRONICHE
Una coppia di simpatizzanti del nostro gruppo, ha deciso di dare una "svolta energetica" alla loro abitazione, iniziando ad autoprodursi un po' d'elettricità da fonte pulita per l'illuminazione di una stanza, il funzionamento del computer portatile e la ricarica delle batterie dei telefoni cellulari e di altre piccole apparecchiature elettroniche, utilizzando la potente e rinnovabile energia che quotidianamente ci giunge dal nostro Sole.
L'impianto fotovoltaico descritto in questa pagina, interamente installato "fai-da-te", è del tipo autonomo a batteria ("stand alone"), cioè non connesso alla rete elettrica nazionale, dotato di un pannello fotovoltaico da 40 Watt.
I 40 Watt di questa realizzazione possono ovviamente sembrare molto pochi se rapportati, per esempio, ai 3.000 Watt (3kW) di un'installazione fotovoltaica di solito proposta per sopperire al fabbisogno d'energia di una normale abitazione, però, come vedremo, anche questi primi 40 Watt sono già sufficienti per poter avere delle belle soddisfazioni energetiche alternative, rinnovabili, pulite, autonome, occupanti poco spazio ed a costo contenuto.
Non tutti hanno infatti la fortuna di possedere un tetto/terreno di proprietà, ben orientato al sole e di dimensioni idonee per poter ospitare tutti i pannelli necessari per un impianto di potenza maggiore, nonché magari di poter disporre delle risorse economiche occorrenti per la sua realizzazione.
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 40 Watt :
Il pannello fotovoltaico da 40 Watt è stato posizionato sul tetto della casa, sfruttando come supporto d'aggancio i listelli metallici della protezione paraneve.
(NOTA: il pannello FV può comunque anche essere fissato direttamente alle tegole del tetto con l'utilizzo di apposite staffe sagomate).
(clicca sulle foto per ingrandirle)
Le potenzialità dell'energia solare sono infatti ormai molto alla portata di tutti, sia in termini di spazio (bastano infatti pochi mq. di spazio per installare un pannello fotovoltaico), sia in termini di costi e sia in termini di facilità di montaggio (fai-da-te) ed utilizzo (un modulo fotovoltaico da 40/50 Watt costa attualmente circa una quarantina di euro ed ha una durata di oltre 20 anni).
Inoltre, non è proprio indispensabile disporre di un tetto per poter posizionare un pannello fotovoltaico. 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 pannello 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 e non alla semplice luce ambientale, anche se diurna).
Esempio di fissaggio del pannello fotovoltaico al balcone
(clicca sulla foto per ingrandirla)
COMPONENTI PER LA REALIZZAZIONE DELL'IMPIANTO FV DA 40 WATT:
Pannello solare fotovoltaico da 40W (leggero e robusto), molto versatile e pratico per tutte le esigenze di energia in poco spazio:
Per vedere nel dettaglio le caratteristiche tecniche del pannello fotovoltaico monocristallino da 40 Watt utilizzato in questo impianto clicca sul pulsante qui sotto:
clicca qui: ---->
Come accennato sopra, il pannello fotovoltaico andrà sempre posizionato nell'area più al sole che avete, rivolto 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 il pannello risulta di più facile movimentazione (per esempio nelle installazioni a balcone), a realizzare un semplice dispositivo che permetta di variare l'angolo d'inclinazione del modulo FV 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:
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 (computer portatile, ricarica batterie apparecchi elettronici, lampada a led per l'illuminazione ambientale, ecc.).
Visto che questa specifica applicazione fotovoltaica è stata principalmente ideata per un impiego domestico e senza quindi necessità di dover temporizzare o rendere automatiche le accensioni serali delle luci (come ad esempio nel caso d'impianti per l'illuminazione notturna di giardini o per l'attivazione di pompe per l'irrigazione automatica di orti) è stato scelto appositamente un regolatore di carica semplice, e funzionale:
Per vedere nel dettaglio le caratteristiche tecniche del regolatore di carica STECA SOLSUM 6.6F (12/24V - 6A)
clicca qui: ---->
Come per i pannelli, anche per i REGOLATORI DI CARICA ne esistono di diversi tipi, costi e modelli con funzioni aggiuntive (accensione programmabile e crepuscolare delle lampade o degli apparecchi, interruttore generale ON/OFF, sonde di temperatura per l'ottimizzazione della gestione di carica della batteria, ecc.) e/o anche dotati di display multifunzione in modo da poter visualizzare e tenere sotto controllo in ogni momento tutti i valori e i parametri elettrici dell'impianto (corrente generata dal pannello FV, corrente di carica/scarica della batteria, consumi delle apparecchiature collegate, stato di carica della batteria, ecc.).
(altri esempi di regolatori di carica con display)
Inoltre, riguardo anche ad altri tipi di regolatori di carica utilizzabili negli impianti fotovoltaici autonomi, vedi la scheda tecnico/informativa riportata nel tasto qui sotto su quelli ad innovativa tecnologia "MPPT":
clicca qui: ---->
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3. Una batteria da 12V - 18Ah tipo "AGM":
ermetica, senza manutenzione, adatta a frequenti cicli di carica e scarica nonché garantita per oltre 4 anni circa di funzionamento. La batteria è necessaria per l'immagazzinamento dell'energia elettrica prodotta durante le ore di sole dal pannello fotovoltaico, da utilizzare poi nelle ore serali (o quando non c'è sole) per tutte le esigenze di alimentazione dei nostri apparecchi elettronici/elettrici.
(clicca sulla foto per ingrandirla)
CARATTERISTICHE TECNICHE:
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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:
181x76x167mm. - Peso 6 Kg.
Per vedere la scheda batteria .pdf
clicca qui: ---->
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4. Una presa elettrica a 12V (come quelle utilizzate nelle automobili):
da collegare ai morsetti d'uscita, opportunamente indicati, del regolatore di carica (descritto al punto "2.") dove poi poter collegare direttamente i nostri apparecchi e/o le nostre lampade tramite le normali spine per accessori auto a 12V (anche con uscita USB a 5V o con adattatori/alimentatori per alimentare il computer portatile e/o ricaricare le batterie di telefoni cellulari o altri apparecchi elettronici) .
Presa a 12V Adattatore da 12V a 5V (USB) Caricabatteria a 12V per cellulari
(clicca sulla foto per ingrandirla)
Foto, in dettaglio, della presa doppia a 12 Volt (con led di segnalazione)
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5.Scatole di derivazione per la giunzione/prolunga dei cavi del pannello fotovoltaico e per la realizzazione delle prese a 12V e dell'interruttore generale della batteria:
(clicca sulle foto per ingrandirle)
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I vari componenti dell'impianto fotovoltaico vanno collegati tra loro secondo il seguente schema, rispettando assolutamente le polarità (+) e (-), con dei cavi elettrici di sezione 4 mmq. ed avendo inoltre cura d'inserire un fusibile di protezione da sovraccarichi e/o cortocircuiti lungo uno dei cavi di collegamento che vanno tra il regolatore di carica e la batteria. Per maggiore sicurezza si possono anche inserire altri fusibili (di portata adeguata) tra il pannello ed il regolatore di carica e tra quest'ultimo e tutte le apparecchiature elettriche collegate (luci, computer, caricabatterie per cellulari, ecc.).
(clicca sullo schema per ingrandirlo)
N.B.: nel nostro caso specifico il cerchio blu con la scritta 12V all'interno, si intende quanto descritto al punto "4." (presa da auto a 12V)
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Ecco come risulta ultimato l'impianto fotovoltaico, pronto per il funzionamento:
- della luce a LED per l'illuminazione della stanza;
- del computer portatile connesso alla rete internet;
- della presa a 12V a disposizione per la ricarica delle batterie dei telefoni cellulari e degli altri dispositivi elettronici (macchine fotografiche, lettori MP3, radio, ecc.)
(clicca sulle foto per ingrandirle)
NOTA TECNICA:
il computer portatile ed il telefono cellulare quando vengono alimentati/ricaricati tramite i rispettivi adattatori/alimentatori con una tensione di 12V fornita dalla batteria dell'impianto (vedi punto "3") consumano meno rispetto a quando funzionano con la rete elettrica a 220V in corrente alternata (ac).
Questo minor consumo è dovuto al fatto che il tipo di energia fornita dalla batteria è già in corrente continua (dc), idonea quindi alle esigenze di funzionamento delle normali apparecchiature elettroniche/informatiche. Cioè, non necessita di dispendiose trasformazioni (con perdite) per adattare la tensione della rete elettrica a 220V in corrente alternata (ac) a quanto occorre per alimentare, tramite gli opportuni trasformatori, i vari apparecchi funzionanti di solito a 5-12-19 Volt (dc).
(clicca sulle foto per ingrandirle)
Computer portatile alimentato a 12 Volt (dc)
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Infatti, sono proprio le apparecchiature elettroniche/informatiche e le luci a LED che meglio si prestano ad utilizzare l'energia a bassa tensione prodotta dagli impianti fotovoltaici autonomi. Inoltre questa energia è migliore di quella fornita dalla rete elettrica pubblica nazionale poiché priva di sbalzi improvvisi di tensione, interruzioni improvvise d'alimentazione, pulita da spurie e disturbi elettromagnetici vari che possono essere presenti lungo le linee in corrente alternata.
Inoltre, è proprio per questo tipo di consumi elettrici che dobbiamo agire in prima persona per ottenere dei risultati pratici nel campo del risparmio energetico autoproducendoci, per quanto possibile, l'energia elettrica di cui abbiamo bisogno.
Quest'applicazione fotovoltaica, in particolare, si renderà inoltre utile non soltanto per le esigenze di funzionamento della postazione computer ma anche e soprattutto per l'illuminazione domestica (anche come valido sistema anti black-out).
Lampadario a doppia lampadina per poter essere utilizzato sia con l'energia prodotta dall'impianto fotovoltaico a 12Volt (in corrente continua), che con quella dell'impianto elettrico a 230Volt (in corrente alternata)
(clicca sulle foto per ingrandirle)
All'interno dell'esistente lampadario di casa, dove era già presente una lampadina LED da 10 Watt, funzionante con l'impianto elettrico a 230Volt, è stata inserita, come si vede dalle foto, un'altra lampadina LED (da 6Watt di potenza), alimentata dai 12Volt forniti dalla batteria dell'impianto fotovoltaico.
Questo sistema a "doppia lampadina ed alimentazione" a permesso così di non dover modificare/toccare l'impianto elettrico a 230Volt e, nel contempo, di poter utilizzare lo stesso lampadario per l'illuminazione della stanza.
Inoltre, nel caso si esaurisse la carica della batteria dell'impianto fotovoltaico collegata alla lampadina a LED (evento possibile nel periodo invernale a causa dello scarso irraggiamento solare e delle frequenti giornate nuvolose/nebbiose), è comunque possibile mantenere l'illuminazione della stanza utilizzando la lampadina collegata alla rete elettrica a 230Volt.
A proposito: le lampadine a LED possono anche essere autoprodotte "fai-da-te" con semplicità, nel colore (della luce emessa), nella forma e della luminosità che si desidera.
Inoltre, le lampade a LED "home-made" sono anche "3 R", riparabili, riciclabili e ridottissime (nei consumi) !!!
Per esempi pratici di realizzazioni luminose "fai-da-te" a LED, vedi i link qui sotto:
PRECISAZIONI:
L'impianto ad energia solare da 40 Watt descritto in questa pagina ha comunque delle ovvie limitazioni di disponibilità energetica che vanno sicuramente tenute presenti durante il suo utilizzo. Queste limitazioni sono principalmente dovute alla limitata potenza del pannello fotovoltaico e della capacità (Ah) della batteria installata.
Non possiamo infatti pretendere da questo piccolo impianto fotovoltaico di poter mantenere perennemente e contemporaneamente accesi: luce, computer portatile e telefoni cellulari in ricarica, quando fuori non splende il sole o tantomeno nel periodo invernale.
In generale produrre ed immagazzinare energia da fonte solare non è così immediato come può sembrare. Anche la ricarica della batteria 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 (magari 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.
Utilizzando impianti fotovoltaici a batteria impareremo sicuramente a risparmiare energia ed a utilizzarla meglio. L'indicatore a LED o a display dello stato di carica della batteria, presente nel "regolatore di carica", diventerà così l'oggetto di casa più "osservato" giornalmente rispetto agli altri quadri/soprammobili presenti nell'abitazione :-)
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 indipendenza energetica ad energia solare.
Ovviamente potete anche potenziare o installare impianti FV di maggiori dimensioni e potenza (es. 60, 80, 120 Watt ed oltre), utilizzando pannelli solari fotovoltaici, batterie e regolatori di carica di maggiore potenzialità, in modo da poter far funzionare le vostre luci e le vostre apparecchiature elettroniche/informatiche per più ore e per più giorni in caso di condizioni meteo senza o con poco sole.
Maggiore sarà la disponibilità energetica del pannello e della batteria, maggiore sarà anche la possibilità di poter collegare altri apparecchi elettrici e/o altre lampade d'ambiente, piccoli TV portatili LCD/LED, stereo, caricabatterie per biciclette elettriche, ecc. (anche producendosi una parte d'energia a 220/230Volt per quelle apparecchiature che proprio non riusciamo a far funzionare a 12Volt, grazie ad un apparecchio aggiuntivo all'impianto chiamato "inverter"). Per la realizzazione di impianti fotovoltaici di potenza maggiore, attenzione alla sezione dei cavi utilizzati nei collegamenti. Infatti più la potenza del vostro impianto sarà elevata, maggiore dovrà essere la sezione dei conduttori elettrici che utilizzerete nei collegamenti tra i vari componenti (es. 4 - 6 - 10 mmq.).
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Il costo indicativo per la realizzazione di questo impianto fotovoltaico è il seguente:
- pannello fotovoltaico da 40/50Watt € 40,00 circa;
- regolatore di carica tipo "PWM" = € 20,00 circa
(oppure anche modelli di regolatori di carica con costo minore);
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€ 15,00
circa (Reg. di carica da 5A)
- batteria ermetica da 12V - 18Ah = € 35,00 circa;
- lampadina a LED 12Volt - 6Watt = € 10,00 circa;
- scatole di derivazione + interruttore + presa doppia da auto a 12V + portafusibile e fusibile da 5A + cavi elettrici vari + morsetti + portalampade E27 per lampadina a LED: € 18,00;
- Alimentatore 12Volt per PC (120 Watt) = € 20,00;
Anche se il costo totale per la realizzazione di questo impianto fotovoltaico può sembrare rilevante è da tener presente che questa unità energetica solare si ripagherà comunque nel tempo, fornendovi energia elettrica gratuita e pulita per moltissimi anni (il funzionamento del pannello fotovoltaico è garantito 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 nel tempo l'intero impianto. E poi, se abbiamo veramente deciso di fare qualcosa di concreto per l'ambiente ed il risparmio energetico, dobbiamo pur incominciare ad investire ed utilizzare "energia pulita e rinnovabile".
Inoltre, se ci dotiamo di impianti fotovoltaici per l'autoproduzione di elettricità otteniamo vantaggi immediati e concreti di:
- utilizzare una fonte d'energia rinnovabile, pulita e sicura;
- risparmiare sicuramente 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.
Per vedere altre realizzazioni fotovoltaiche "fai-da-te",
clicca sul pulsante qui sotto:
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Attenzione! Per la vostra sicurezza è importante ricordare che durante l'assemblaggio dei vari componenti dell'impianto fotovoltaico dobbiamo assolutamente rispettare tutte le vigenti norme di sicurezza mentre operiamo sul tetto e mentre utilizziamo i vari utensili, facendo inoltre verificare da una persona esperta e qualificata, prima del collegamento della batteria e del pannello fotovoltaico, la corretta esecuzione di tutti i collegamenti elettrici realizzati.
