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CREAZIONE E SPERIMENTAZIONE CONGIUNTA DI MODELLI PER L'OTTIMIZZAZIONE DELL'UTILIZZO DI ENERGIA FOTOVOLTAICA

 


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Mappatura del territorio e classificazione degli impianti
admin 30/05/2014 10:20

MAPPATURA DEL TERRITORIO- Descrizione dell'attività

L'idea progettuale parte dalla constatazione che, a livello energetico, nei territori interessati dall'area Programma si ha una forte dipendenza dalle fonti energetiche di importazione, associata alla carenza di dotazioni infrastrutturali adeguate ed alla bassa efficienza energetica delle stesse. Per questa ragione la prima parte del progetto MODEF sarà dedicata allo studio del territorio dal punto di vista innanzitutto climatico. Uno degli obiettivi del progetto e infatti implementare un nuovo modello di impianti energetici, basati sulla tecnologia fotovoltaica, altamente efficienti. Per questo si rende necessaria la conoscenza del territorio, ad esempio dal punto di vista morfologico e climatico, per poter successivamente studiare ed applicare le tecnologie che diano, dati i parametri individuati, i migliori rendimenti energetici.

A tal fine si andrà ad effettuare una zonizzazione del territorio a seconda di parametri geografici appositamente individuati e selezionati, quali, ad esempio:

- altitudine sul livello del mare (e noto che più si sale in altezza, più l'aria e rarefatta e quindi le radiazioni solari giungono facilmente sulla superficie terrestre e, di conseguenza, sui pannelli solari);

- quantità, intensità e distribuzione annuale della radiazione solare. A tal fine si farà riferimento ad alcuni metodi di misura già collaudati ed uniformemente accettati dagli operatori del settore:

o Norma UNI 10349. La prima normativa italiana nata dalle acquisizioni di dati provenienti da 28 località della penisola era la UNI 8477 del 1983, affiancata successivamente dalla 10349, utilizzata per il calcolo dei flussi energetici per il comfort in edilizia. In essa sono contenuti i valori della radiazione solare per i diversi capoluoghi di Provincia (medie giornaliere e mensili di radiazione solare diretta e di radiazione solare diffusa rapportate al piano orizzontale.)

o Mappe solari satellitari, ottenute mediante l'analisi delle immagini digitali dello stato del cielo inviate a terra ogni 30 minuti da satelliti meteorologici, in particolare quelli Meteosat. Le immagini raccolte permettono di costruire delle mappe di nuvolosità e attraverso considerazioni statistiche portano all'individuazione del grado di nuvolosità (e quindi di radiazione solare) nel tempo di un territorio.

o Atlante solare europeo, utile per quantificare, senza ricorrere a programmi di calcolo, il valore dell'energia mensile disponibile che realmente può essere utilizzata da una superficie captante (tetto o parete verticale), quale il pannello fotovoltaico. Nella figura sottostante è raffigurata la distribuzione della radiazione solare sull'intera area Programma.

Orientamento della superficie considerata. L'orientamento dell'area in esame deve essere tale da consentire l'irraggiamento dalle principali direzioni Sud -Est, Sud e Sud -Ovest, tenendo conto dei rischi di surriscaldamento nei mesi e nelle ore più calde. Nel caso di orientamento verso Nord -Est, Nord, Nord -Ovest, il soleggiamento potrebbe risultare minimo, e quindi occorrerebbe pensare a materiali alternativi (quali il silicio amorfo), in grado di massimizzare la resa dell'impianto anche in condizioni non ottimali. A titolo di esempio si consideri la figura seguent, dove viene raffigurato l'andamento della radiazione solare su superfici verticali con diverso orientamento.

A questo si deve aggiungere la problematica legata alla presenza di fonti di ombreggiamento in grado di generare ombre più o meno ampie anche a seconda della posizione del sole nell'arco del giorno e delle stagioni. Per calcolare il fattore ombreggiamento solitamente si utilizzano due diagrammi: il diagramma delle traiettorie solari ed il diagramma della posizione del sole.

Al contrario dell'ombreggiamento, invece, si deve tener conto di fattori ed elementi che amplificano l'irraggiamento solare, quali la presenza di acqua, neve, ecc., i cui coefficienti di riflessioni sono indicati da normative quali la UNI 8477. Una volta definite le caratteristiche geo-morfologiche delle aree interessate dal progetto, si tratterà di utilizzare i medesimi parametri per classificare un campione di impianti fotovoltaici già realizzati.

A conclusione di questa attività si avrà un'esatta zonizzazione dell'area Programma, ottenuta in base alla combinazione delle misure descritte in precedenza: altitudine sul livello del mare, latitudine, longitudine, valori di azimut, radiazione solare, orientamento della superficie. I parametri individuati potranno essere cosi tradotti in tabelle o mappe di riferimento, che saranno utilizzate per le attività successive, essendo dati necessari anche per l'analisi degli impianti fotovoltaici.  In particolare si andranno a selezionare degli impianti campione all'interno di almeno la metà delle zone con caratteristiche simili individuate, in Italia ed in Slovenia, per effettuarne un'analisi comparativa.

CLASSIFICAZIONE DEGLI IMPIANTI- Descrizione dell'attività

La classificazione sarà realizzata utilizzando i parametri individuati nella precedente attività - che costituiranno i punti di partenza di tutte le attività di progetto - relativamente ad un campione di impianti fotovoltaici già realizzati. Questa sarà svolta selezionando impianti campione all'interno delle zone climatiche individuate, e si andranno a rilevare innanzitutto i parametri di cui all'attività precedente:

- altitudine slm

- quantità, intensità e distribuzione annuale della radiazione solare

- orientamento della superficie considerata

- presenza di fonti di ombreggiamento

- presenza di fonti di amplificazione dell'irraggiamento solare.

Nell'ambito di tali rilevazioni verranno considerati anche elementi tecnici, propri della struttura dell'impianto, quali:

- dimensioni

- numero di celle utilizzate

- tipologia di celle e materiali utilizzati (amorfo o rigido), tipologia di cavi, batterie, strutture

- destinazione di utilizzo (pubblico o privato)

- funzione d'uso (autoconsumo o produzione per la vendita)

- superficie complessiva e verifica del fabbisogno energetico dell'edificio/superficie sottostante, determinato dal rapporto tra il valore dell'energia elettrica richiesta dall'utenza e l'energia elettrica fornita per unita di superficie (moduli fotovoltaici)

- integrazione dell'impianto con la struttura portante

- potenza nominale o di picco, ossia la potenza che il sistema fotovoltaico e in grado di erogare quando opera in condizioni standard di insolazione e temperatura ed insolazione dei moduli. Tali condizioni sono fissate da misure internazionali (condizioni standard), pari a 1000 W/m2 e temperatura delle celle di 25 °C.

- perdite di potenza dovute a fenomeni di riflessione, mismatching, resistenza dei cavi elettrici, sporcizia, o dovute ad elementi dell'impianto quali il sistema di accumulo o il gruppo di  conversione

- perdite di efficienza derivanti dalla vita utile dell'impianto.

In tal modo si avrà una differenziazione degli impianti in base all'area di installazione, alle  tecnologie utilizzate ecc., oltre che avere una distinzione tra lo stato della tecnica italiana e slovena.

Tale attività permetterà di elevare il livello conoscitivo relativo alla diffusione ed alla distribuzione degli impianti fotovoltaici sul territorio dell'area Programma e di realizzare un'analisi delle caratteristiche degli impianti. A conclusione dell'attività sarà elaborato un report riassuntivo delle caratteristiche di ciascun impianto, in relazione ai parametri individuati. Il report inoltre evidenzierà lo stato della tecnica nei territori italiano e sloveno, in correlazione con i parametri individuati.

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