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sabato 6 luglio 2013

Sfiga, a volte ritorna

Arriva l'enel, cambia contatore e si accende l'inverter dell'impianto fotovoltaico da 4.5Kwp nuovo di pacca... e puntuale il cielo si copre di una coltre di nuvole appositamente formatesi per l'occasione. Tempismo perfetto. In serata una pioggerellina giusto per ricordarci che madre natura comanda sempre e noi siamo insignificanti caccole parassite su questo sasso che viaggia nel vuoto a velocità cosmica. Alla prossima

P.S. tensione alle stelle. Ripeto: tensione alle stelle.

mercoledì 5 settembre 2012

Energia solare in viaggio

Ferie in bicicletta, attrezzato come un cosmonauta in missione verso marte. Ordine del medico, causa operazione al ginocchio che, causa immobilità prolungata (servizio sanitario e medici di m*rda), ha perso il 50% delle funzionalità motorie. Imbottito di potenti antidolorifici (poco efficaci sotto sforzo), ho percorso più di 500Km in bici, stringendo i denti e pensando che il dolore è solo uno stato mentale come altri... Fra l'attrezzatura che mi sono tirato dietro, ed a volte spinto in salita, ho optato per dei pannelli solari (Geonaute made in china) trovati da D*cathlon a 29,95 euro cadauno. Sono dei pannelli fotovoltaici portatili, 18X22 cm, che promettono una carica sufficiente per le emergenze... tenere in carica il cellulare (per le emergenze), il navigatore GPS (il G*rmin Nuvi200 è troppo avido di energia) o nel mio caso per ricaricare le batterie delle e-cig EGO510 (che a rimanere senza è come restare senza accendino per i fumatori 1.0). Promette una corrente di 1 ampère (dichiarati), più che sufficiente per gli scopi prefissati. 

La prima cosa che ho fatto, appena rientrato dal giro di acquisti delle ultime necessità legate ad una lunga trasferta cicloturistica, è stata quella di aprire, smontare ed analizzare l'attrezzo. Il "contenitore", una bustina di materiale idrorepellente (non a tenuta stagna purtroppo) con all'estremità inferiore un apertura a velcro, contiene un pannello fotovoltaico (abbastanza fragile all'apparenza), una piccola batteria ed un circuito dotato di due prese USB, una per la ricarica via computer (alternativa al pannello) ed un uscita di ricarica dei dispositivi. Il circuito elettronico ("protetto" da un foglietto di plastica trasparente) è quindi diviso in due. Una parte commuta l'energia in ingresso (pannello fotovoltaico o sorgente di rete a 5V) e regola la corrente di ricarica della batteria. Un altra parte regola la corrente di uscita stabilizzandola a 5V (La tensione di 3,7 V della batteria viene elevata, tramite un commutatore DC/DC, a 5V). Non dovrebbe essere troppo difficile costruirsene uno di artigianale. 
Vediamo alcuni dati tecnici:
  • Batteria a 3.7V (non si sa se al litio o cosa) sigla 063450 1000mA/h. Batteria a 3 fili che porta a pensare alla presenza del termistore di allarme per evitare le cariche eccessive (litio?)
  • PCB sigla ON300 con integrato ST 8 pin sigla 393 eZ108 (forse un LM358) ed un anonimo 5056 1213 a 8pin a cui sono collegati i 2 led rosso e verde.


La classica domanda stupida che i vari curiosi incontrati per strada formulano, attratti dalla "novità", in lingua tedesca o inglese è..."funziona?". Allora... durante il giro quasi tutti ci hanno rivolto domande in lingua straniera... ci scambiano per tedeschi. Ciò dimostra l'arretratezza di voi italiani nei confronti di chi si sposta in bici con un minimo di attrezzatura...bici + carrello e l'immancabile caschetto. Quest'ultimo sembra che gli "itagliani" non lo portino che "fa poco figo". Tornando a noi ed al quesito, la risposta è sì, funziona. Giusto quel poco che serve per le emergenze (lavatrice, TV portatile, asciugacapelli e forno a microonde esclusi) ma con alcuni punti di demerito (o margini di miglioramento). Vediamoli:

  • Il contenitore non è rigido e non protegge il pannello fotovoltaico dagli urti o dalle accidentali sollecitazioni quando lo si ripone nelle borse (che non vanno prese a calci e tanto meno buttate per terra quando si è stanchi morti) 
  • Il tempo di ricarica della batteria è dichiarato in 6-8 ore con sole a picco (che picchia a 90° di incidenza sul pannello fotosensibile) il che è quasi impossibile mentre si pedala con i pannelli agganciati alle borse. 2-3 ore per la ricarica via USB se ci si trova presso qualche fonte di energia alternativa al sole. Entrambi i tempi sono incompatibili per lunghe trasferte in bici a meno che non si ricarichi il tutto durante le pause notturne a scapito delle emissioni di CO2 conseguenti. 
  • Il tempo di scarica dipende fortemente dal pannello. Nel mio caso uno dei due non funziona bene, si carica e scarica troppo in fretta probabilmente a causa di una batteria difettosa... provvederemo a riparare e modificare.
  • Durante la carica sotto il sole, l'elettronica e la batteria si scaldano parecchio (e sappiamo quanto male faccia la temperatura alle batterie). Il circuito e la batteria andrebbe isolato con dei fogli di silicone e non a diretto contatto con il pannello (capisco, problemi di spazio ma possiamo rinunciare a qualche millimetro vero?). Andrebbe studiato un isolamento termico per elettronica e batteria, magari remotizzandolo per riporlo dentro le borse "al fresco".

Bene per la tasca a rete porta cavetto USB (in dotazione) e l'elastico con moschettone, utilissimo. La proverbiale "qualità" cinese ben si sposa con i prezzi al pubblico, tralasciando il ricarico gigantesco del rivenditore. Conviene cercarne uno in cina e farselo spedire a casa, secondo me si risparmia qualcosa o si trova qualcosa di meglio. Si sente il bisogno di un autonomia maggiore per la ricarica (una batteria leggermente più capiente?), di un indicatore di carica alternativa al led rosso e verde "tutto o niente", di minori tempi di ricarica, di un area leggermente più grande per l'elemento fotovoltaico (compatibilmente con lo spazio a disposizione nel portapacchi o nel carrello portabagagli).
Tutto sommato, per ora, sono soddisfatto. I pannelli hanno svolto il loro lavoro ed il ginocchio ora è operativo al 90%.  Alla prossima.

P.S. Prugne e mele sono sotto spirito. Ripeto: Prugne e mele sono sotto spirito. 

sabato 1 novembre 2008

Impianto fotovoltaico (parte 1)


Visto che non riesco a stare fermo con i pensieri e mi sto preparando alla catastrofe finanziaria che ci vedrà tutti o quasi col c*lo per terra, nei ritagli di tempo accumulo progetti e dati che mi serviranno in futuro (non tanto prossimo spero) per realizzare alcune cose di utilità in uno scenario "post-atomico". Immaginiamo di trovarci senza soldi, senza elettricità, senza acqua, senza cibo... praticamente in bolletta ma con un tetto sulla testa. Qui voglio iniziare con uno dei bisogni marginali ma importanti. La produzione di elettricità. Per l'acqua ed il cibo ho già in mente qualcosa e vedrò di ordinare i dati in modo da renderli pubblicabili.

Restando con i piedi per terra, vorrei comunque iniziare a produrmi l'elettricità col metodo fotovoltaico, visto che in questa zona l'eolico "no tira", dato che il vento non è costante, a volte assente e ci sono troppe case ed alberi che ne disturbano il fluire. Voglio dimensionare l'impianto che sostituisca circa i 3 kw (il taglio tipico di un abitazione) e per un fabbisogno energetico giornaliero tipico di 8,5 kWh/giorno (famiglia di tre persone).
La formula che fissa la potenza elettrica per unità familiare media è P=(carico giornaliero/Heq)* (1/BOS)
Il carico giornaliero è determinato dal valore precedentemente fissato con metodo empirico (8,5kWh/giorno).

Il parametro Heq è il numero di ore che servono ad un raggio di energia di 1kW/m2 per ottenere un irraggiamento reale in una determinata zona (si ipotizza che l'energia solare che colpisce una superficie sia sempre di 1kW/m2 visto che non è possibile determinare esattamente per ogni zona l'energia solare irraggiante).
Il parametro BOS (Balance Of system) indica in qualche modo l'efficienza di tutto l'impianto, composto da inverter, accumulatori, cavi elettrici di collegamento, connettori che come si sa disperdono energia. Si fissa all'85% il valore che rappresenta una percentuale ragionevole.
Heq si ricava dalle tabelle che forniscono la radiazione solare media in funzione dell'area dove si vive. Il calcolo è facile se si fa un uso intelligente della rete. Il sito dell'ENEA fornisce un sistema di calcolo on-line per ricavare il dato. Basta indicare le coordinate satellitari della zona dove si vive ed indicare il modello di calcolo. Primo problema...come ottenere le coordinate satellitari se non si possiede un navigatore?. Un semplice trucco... andare su maps.google.com, cercare la propria località di interesse, selezionare "mappa" (non satellite o terreno) ed ingrandire al massimo in modo che il punto sia al centro dell'immagine visualizzata. Incollare nella barra degli indirizzi il seguente codice :
javascript:void(prompt('',gApplication.getMap().getCenter()));
Comparirà una finestrella con i dati richiesti. Il sito dell'ENEA richiede l'indicazione della latitudine e della longitudine in gradi, minuti primi e minuti secondi. Io ho dato in pasto le indicazioni in gradi decimali ed il programma non ha dato alcun errore. In ogni caso, per trasformare l'indicazione della latitudine e longitudine da gradi decimali in gradi, minuti primi e minuti secondi.... non lo so...sto indagando ma credo basti dividere per sessanta la parte decimale ed il resto per 3600 e sommare. Le coordinate 42°34'27"(formato sessa-decimale) e l'angolo 42.574167 coincidono essendo infatti: 42 + 34 / 60 + 27 / 3600 = 42.574167
Torniamo al calcolo dell'irraggiamento estrapolando i dati indicati dall'ENEA calcolati per una superficie orizzontale del fotovoltaico (piano fisso, ovvero senza inseguitore solare...sarà uno dei prossimi post) senza ostacoli che oscurino i raggi solari in periodi della giornata (dato che la terra gira....).

  • Latitudine di esempio: 45.71818824008994; longitudine: 11.69492483139038
  • Modello per il calcolo della frazione della radiazione diffusa rispetto alla globale: ENEA-SOLTERM
  • Unità di misura: kWh/m2
  • Calcolo per tutti i mesi
Risultato:
Mese
Ostacolo
Rggmm su sup.incl.
Errore
Gennaio
assente
1.60
kWh/m2

Febbraio
assente
2.44
kWh/m2

Marzo
assente
3.65
kWh/m2

Aprile
assente
4.68
kWh/m2

Maggio
assente
5.58
kWh/m2

Giugno
assente
6.22
kWh/m2

Luglio
assente
6.26
kWh/m2

Agosto
assente
5.30
kWh/m2

Settembre
assente
4.06
kWh/m2

Ottobre
assente
2.65
kWh/m2

Novembre
assente
1.71
kWh/m2

Dicembre
assente
1.19
kWh/m2


Radiazione globale annua sulla superficie orizzontale: 1383 kWh/m2 (anno convenzionale di 365.25 giorni)
In tabella il valore Heq si trova nella colonna chiamata Rggmm. Con i dati esposti si può ora calcolare la potenza di picco P applicando la formula indicata. Prendiamo un valore medio di Heq per il mese di luglio in zona nord italia.

Successivamente si procede con il calcolo dei moduli da installare. n°moduli= P/Pmodulo.
"Pmodulo" è un dato fornito dai produttori di pannelli fotovoltaici (si trova nel catalogo o depliant fornito a corredo del pannello.Se il sito del produttore è serio, fornirà questo dato). Bene, abbiamo ora il numero di moduli da collegare tra loro per ottenere tensione e corrente desiderati (arrotondare per eccesso il risultato). Teniamo conto che i moduli in parallelo aumentano la corrente erogabile, mentre se collegati in serie si aumenta la tensione generata.
Ok, questa è la teoria e per ora mi fermo qui. Voglio produrmi da me i pannelli. So che in commercio esistono i biscotti di silicio fotovoltaico ed assemblare un pannello non è poi così difficile come si crede. Nell'attesa di poter entrare in possesso della cifra necessaria all'acquisto, procedo con cercare e raccogliere (da qualche recupero) profili ad "L" in alluminio, lastre di plexyglass, pannelli plastici, cavi elettrici di scarto e diodi di potenza, ci serviranno. Occhi aperti e predisposizione a cogliere le occasioni sono il segreto. Magari in qualche fabbrica (nella zona destinata agli scarti...basta chiedere), i diodi dagli alimentatori da PC che supportano amperaggi abbastanza elevati, il resto magari da qualche fallimento, purtroppo frequente in questo periodo. Starò attento. Non mancherò di riprendere l'argomento, magari con un piccolo progetto per alimentare una sala server di modeste dimensioni. Mancano ancora indicazioni per la corretta inclinazione, per il dimensionamento degli accumulatori, per l'inverter...magari un sistema per orientare i pannelli automaticamente, vedremo. A presto.


P.S. Due di danari e tre di bastoni. Ripeto: Due di danari e tre di bastoni.