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Studio di un sistema fotovoltaico residenziale connesso in rete

Informazioni tesi

  Autore: Alessio Bacchielli
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2004-05
  Università: Università degli Studi Roma Tre
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Meccanica
  Relatore: Aldo Fanchiotti
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 162

Questa tesi è disponibile nelle seguenti traduzioni:

In questo elaborato si vuole far vedere come l’energia solare incidente che viene convertita in energia elettrica grazie al processo di conversione fotovoltaica possa garantire una parte o la totalità del fabbisogno energetico di un’utenza residenziale. Si vuole mostrare come questo tipo di sfruttamento dell’energia solare sia conveniente sia a livello economico che a livello ambientale perché da un lato permette un ritorno economico sull’investimento fatto in tempi brevi e dall’altro tale tecnologia non immette nell’atmosfera sostanze inquinanti compatibilmente con l’impegno preso nei confronti del protocollo di Kyoto. Nonostante la tecnologia sia ancora in fase di crescita, garantendo al giorno d’oggi un’efficienza globale compresa fra il 10-14%, a livello sperimentale si sono ottenuti dei risultati molto incoraggianti, con l’aumento dell’efficienza di conversione fotovoltaica fino a valori intorno al 30%.

Verranno approfonditi tutti gli aspetti: da quelli più intrinseci del funzionamento della cella fotovoltaica a quelli riguardanti la tipologia dei sistemi fotovoltaici focalizzando l’attenzione su quelli connessi in rete. Saranno illustrati i concetti riguardo al come si può attingere dalla risorsa solare stessa introducendo una serie di parametri significativi per l’ottimizzazione dell’assorbimento dell’energia solare incidente. Verranno evidenziati i vari elementi di sistema facenti parte di un impianto connesso in rete si spiegheranno le loro caratteristiche e requisiti. Saranno anche definiti i profili di consumo necessari all’individuazione del fabbisogno energetico delle utenze. Verrà mostrato come si articola il dimensionamento di un tale impianto considerando la massimizzazione dell’energia solare incidente attraverso i componenti più efficienti e si considereranno tutte le perdite di potenza dei componenti dell’impianto per conoscere così la totalità dell’energia prodotta. Saranno in seguito messi in luce gli aspetti relativi al montaggio ed al collegamento dei vari componenti del sistema fotovoltaico compatibilmente con le normative vigenti. Verrà esaminata la resa energetica dell’impianto, così come le conseguenze sull’impatto ambientale; sarà inoltre illustrato l’insieme degli incentivi in conto energia, che lo Stato ha messo a disposizione per la produzione di energia pulita, e si considererà anche la relativa legislazione in merito. Per ultimo verranno introdotti gli aspetti economici necessari all’acquisto di un impianto fotovoltaico.
L’elaborato presenta una parte specifica in cui si illustra un progetto di un sistema connesso in rete installato su un edificio nella città di Roma. Costituirà parte integrante dell’elaborato anche un’analisi dei costi e dei benefici riferita al caso in esame. Sarà quindi possibile trarre delle conclusioni di natura economica che, pur non rivestendo carattere assoluto, permetteranno una prima valutazione dei potenziali vantaggi di tale tipo di impianto basandosi su più scenari: il primo basato su condizioni attuali, il secondo favorevole dal punto di vista macroeconomico e il terzo dal carattere più conservativo.

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CAP. 1 ENERGIE RINNOVABILI 4 Le varie fonti di energia rinnovabile sono le seguenti: 1. Energia eolica e idraulica La radiazione solare, mentre attraversa l’atmosfera terrestre, cede una piccola parte della sua energia all’aria ed al vapore d’acqua presente nella stessa. La parte più rilevante di questa energia giunge al suolo dove viene assorbita e trasformata in energia termica del terreno e degli strati d’aria più bassi, e ancora in parte, trasformata in calore latente di evaporazione dell’acqua presente al suolo soprattutto negli oceani. L’aria calda ed il vapore acqueo si sollevano innescando vento e piogge. Pertanto, da un lato, il vento deve essere visto come il risultato finale della trasformazione e dell’accumulo di una parte della radiazione solare in energia cinetica delle molecole d’aria che lo compongono, d’altro lato, la pioggia può essere pensata come il risultato finale della trasformazione della radiazione solare in energia potenziale gravitazionale delle molecole d’acqua che la costituiscono. In entrambi i casi si considera l’energia cinetica presente nelle masse d’aria in movimento come energia eolica e quella cinetica dei flussi d’acqua in caduta come energia idraulica. 2. Energia solare termica e termoelettrica La radiazione solare che giunge al suolo può essere catturata mediante assorbimento da parte di opportune superfici metalliche annerite artificialmente oppure riflessa da specchi parabolici e fatta arrivare concentrata in un dispositivo ricevitore. In entrambi i casi, l’energia luminosa viene trasformata in energia termica di un fluido a temperatura più alta di quella ambiente e, quindi, essa può essere utilizzata direttamente per le esigenze di calore dell’uomo oppure trasformata in energia elettrica con dei cicli termodinamici che la tecnica mette a disposizione. 3. Energia solare fotovoltaica La radiazione solare può essere convertita direttamente in energia elettrica sfruttando l’effetto fotoelettrico/fotovoltaico nei materiali semiconduttori. I raggi solari vengono catturati da

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