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Studio del comportamento di campi fotovoltaici connessi o isolati da terra

Informazioni tesi

  Autore: Marco Lucchese
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2008-09
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria civile e ambientale
  Relatore: Rodolfo Araneo
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 76

Obiettivo di questo elaborato di tesi è stato quello di determinare i differenti comportamenti elettrici di un campo fotovoltaico in base alle varie tipologie di connessioni al terreno. Per far questo, si è effettuata una preliminare trattazione generale sulle fonti di energia rinnovabili ed in particolare sull’energia fotovoltaica. E’ stato così sviluppato il concetto di effetto fotoelettrico e sono stati presi in osservazione gli elementi costituenti l’impianto fotovoltaico riservando particolare cura alla cella fotovoltaica, elemento principale del generatore. Per essa, è stato descritto il funzionamento e le diverse tecnologie esistenti sul mercato con relative comparazioni. Successivamente, in base alle norme CEI, sono state definite le tipologie di collegamento al terreno ed alla rete di un generatore elettrico e degli eventuali apparecchi utilizzatori e si è tentato di studiare, nel caso di un guasto nella linea elettrica, le diverse correnti circolanti nei circuiti per determinare eventuali correnti di guasto con conseguenti potenziali pericoli per l’essere umano o per l’utilizzatore. A tal proposito, è risultato utile servirsi del programma di simulazione circuitale SPICE con l’intento di verificare la sicurezza del circuito. Attraverso un editor è stato possibile ricreare sul foglio grafico gli elementi base di un circuito fotovoltaico nel tratto generatore-rete. Variandone le caratteristiche, si sono estrapolati grafici riguardanti l’andamento delle correnti (continua ed alternata) al variare del tempo. In particolare, sono stati presi in esame 6 tipologie circuitali differenti: impianto TT con isolamento e generatore connesso a terra; impianto TT con isolamento e generatore isolato da terra; impianto TN con isolamento e generatore connesso a terra; impianto TN con isolamento e generatore isolato da terra; impianto TN senza isolamento e generatore connesso a terra; impianto TN senza isolamento e generatore isolato da terra. Si è potuto così constatare come la presenza di un trasformatore d’isolamento posto a separazione tra la zona in CC e quella in CA riesca effettivamente ad isolare le due zone precedentemente definite anche in presenza di un guasto in continua. L’anello di corrente di guasto, presente solo se il generatore è connesso al terreno, sarà ristretto alla zona in CC del circuito. Discorso più articolato è stato effettuato per le due tipologie caratterizzate dalla mancanza del trasformatore. In questo caso si avverte uno sforamento della CC nella zona in AC con conseguente pericolo dovuto a contatti diretti ed indiretti. Inoltre, se il generatore è connesso a terra, l’anello di guasto interesserà anche la zona in alternata. In conclusione quindi, è stato possibile dimostrare come un trasformatore di isolamento riesca ad isolare, anche in condizioni di guasto, le due zone del circuito con evidente aumento della sicurezza e come l’isolamento a terra del generatore consenta di by-passare il primo guasto garantendo, in sicurezza, una non-interruzione della corrente nei casi in cui si esige la condizione

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Capitolo 1 LE ENERGIE RINNOVABILI 1.1 LE FONTI ENERGETICHE TRADIZIONALI Attualmente l’offerta energetica mondiale è affidata per più dell’80% alle fonti energetiche tradizionali quali petrolio, carbone e gas naturale. Questo totale predominio dei combustibili fossili ha generato un acceso dibattito su questioni di natura economica ed ambientale. Per quel che riguarda la questione economica, si cerca di stimare l’entità delle diverse riserve di combustibile fossile e delineare il futuro andamento della domanda energetica per valutare i tempi di un eventuale esaurimento. A questo proposito, nella seconda metà degli anni ’50, il geofisico americano Marion Hubbert propose la cosiddetta “teoria del picco di Hubbert” riguardante l'evoluzione temporale della produzione di una qualsiasi risorsa esauribile. Hubbert, basandosi sui dati relativi alla storia di alcuni giacimenti minerari, osservò che statisticamente l’andamento della produttività di una risorsa aveva un andamento approssimabile con una gaussiana. Figura 1-1: Andamento della curva di Hubbert per la produzione petrolifera americana (fonte ASPO) Per la questione ambientale, invece, si tenta di valutare gli impatti in prevalenza dovuti all’elevata emissione di CO2 nell’aria a seguito della combustione degli idrocarburi. Il CO2 è il principale responsabile del fenomeno denominato “effetto serra” che è alla base del riscaldamento globale. Questo fenomeno ha generato un aumento delle temperature, anche dei mari. L’aumento determina un ulteriore apporto di CO2 nell’atmosfera e quindi un’irreversibilità del processo a meno di un’inversione data da una riduzione di emissioni. Per l’effetto serra i raggi solari a corta lunghezza d’onda riescono a 4

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