Ciclo DIN = scarica all'80%
SAB NIFE SUNICA
Per concludere
Una batteria durevole è pesante, ha un piccolo pe-so specifico (Wh/kg), e costa all'acquisto piú di una batteria meno durevole. Quanto piú il peso di una batteria (= piccolo peso specifico) e il suo prezzo sono alti, tanto piú lunga sarà la sua durata di vita.
Smaltimento
Terminato l'uso, tutte le batterie devono essere ri-portate al punto di vendita. I venditori sono tenu-ti a riprenderle. Le batterie non devono mai finire tra i rifiuti normali. Le loro componenti principali, quali il piombo, il nickel o il cadmio sono materie prime pregiate, ma anche tossiche, e possono es-sere riciclate.
N. di cicli effettuabili Scarica in %
75%
Costi di accumulo fr./kWh (1992)
* con elettrolito addensato!
Fig. 2.18 Batterie a confronto
2.2.4 Sistemi d'esercizio elettronici
Un componente importante per il funzionamento ottimale dell'impianto è il sistema d'esercizio elet-tronico. Esso contribuisce a coordinare in modo ottimale il generatore solare e l'accumulatore, e a ottimizzare il flusso di energia. Al regolatore si af-fidano spesso anche compiti di monitoraggio e di indicazione del funzionamento. Per soddisfare i di-versi requisiti formulati all'indirizzo dei sistemi d'esercizio si sono messi a punto vari tipi di di-spositivi:
– regolatori shunt o paralleli – regolatori serie
– inseguitori del punto di massima potenza o maximum power tracker (MPT)
Si consiglia la posa di strumenti indicatori. So-prattutto negli edifici abitativi con approvvigiona-mento di corrente fotovoltaica è consigliabile equipaggiare il sistema d'esercizio con strumenti indicatori. L'esperienza insegna che l'utenza adat-ta il prelievo di corrente all'offeradat-ta disponibile, co-sicché risulta possibile prolungare sensibilmente l'autonomia del sistema. Un amperometro e un voltmetro all'entrata, e un voltmetro per misurare la tensione della batteria e un amperometro per indicare la corrente di scarica sono perfettamente sufficienti per una completa valutazione del fun-zionamento di un impianto fotovoltaico.
Negli impianti situati in luoghi remoti è spesso ne-cessaria una sorveglianza a distanza. Questo è p.e.
il caso di un impianto fotovoltaico in Ruanda, sor-vegliato sin dal 1984 a partire dalla Svizzera, dove si registra la corrente del generatore fotovoltaico, la tensione della batteria e la resa in amperora. Al-le nostre latitudini, la teAl-lesorveglianza si pratica di regola per i grandi impianti autonomi o allacciati alla rete. A questo scopo esiste ora un intero ven-taglio di apparecchi speciali di misurazione e di re-gistrazione.
La temperatura della batteria svolge un ruolo im-portante nella scelta del sistema d'esercizio. Se la temperatura del locale della batteria non si aggi-ra taggi-ra i 15° e i 25 °C, si rende necessaria una com-pensazione della tensione finale di carica. In que-sto caso, la tensione finale di carica viene corret-ta di –3 a –6 mV per cella e per ogni °C di aumen-to della temperatura. Se le correnti in entrata e uscita dalla batteria sono di una certa importanza oppure se grandi distanze separano batteria e si-stema d'esercizio, è bene rilevare la tensione del-la batteria attraverso una condotta di misurazione indipendente, al fine di prevenire possibili errori.
Quanto meglio il sistema d'esercizio serve la bat-teria, tanto piú quest'ultima sarà durevole. Le ta-belle 2.20 e 2.25 mostrano, a partire dalla classe di potenza del sistema, il campo d'applicazione dei vari tipi di regolatori.
Perdite dei regolatori di carica
Una parte delle perdite rappresenta il consumo proprio dell'elettronica, che si aggira tra 20 e 60 mW. Notevoli perdite si hanno nella parte di po-tenza dei regolatori.
A prescindere dal diodo, il regolatore parallelo non ha elementi in serie allacciati ai conduttori che por-tano la potenza, e pertanto non crea praticamen-te alcuna perdita nell'esercizio (v. schema 2.21).
Il regolatore serie ha incorporato longitudinal-mente un transistore di potenza. Questo si com-porta come una resistenza seriale e causa perdite proporzionali al quadrato della corrente (v. figura 2.22). L'impiego di modernissimi power-MOSFET ha consentito di ridurre tali perdite nell'ambito del-le piccodel-le e medie correnti.
Fig. 2.19 Registrazione di un impianto fotovoltaico nel Terzo mondo
Ora del giorno
Gamma di potenza del sistema
microwatt milliwatt fino a 30 W 10 a 40 W 20 a 200 W
Potenza del
generatore fotovoltaico mWp
mWp–Wp Wp–200 Wp 50Wp–400 Wp 200 Wp–2000 Wp
Sistema d'esercizio/
regolatore diodo
regolatore a due punti regolatore parallelo regolatore serie MPT
Possibili applicazioni
orologi solari lampade solari approv. di corrente approv. di corrente approv. di corrente
Fig. 2.21 Regolatore parallelo Tab. 2.20 Sistemi d'esercizio
Fig. 2.22 Regolatore serie
Diodo di blocco
Transistore Transistore
Comando del regolatore
Generatore fotovoltaico Accumulatore Utilizzatori
Utilizzatori Accumulatore
Generatore fotovoltaico
Protezione dalla scarica completa
Protezione dalla scarica completa Comando del
regolatore Diodo di blocco
Il regolatore serie e il regolatore parallelo assicu-rano il funzionamento del generatore fotovoltaico a una tensione leggermente superiore a quella del-l'accumulatore. Il punto di massima potenza (MPP) del generatore fotovoltaico è però solitamente piú alto. Ciò significa che con questi regolatori non si stabilisce il massimo punto di funzionamento pos-sibile per il generatore fotovoltaico, bensí un pun-to di funzionamenpun-to leggermente peggiore (con perdite fino al 20%, secondo la tensione nomina-le del generatore). Determinante a questo propo-sito è lo scarto tra la tensione nominale nell'MPP e la tensione d'esercizio effettiva del generatore.
Il maximum power tracker riesce a trovare il pun-to di funzionamenpun-to ottimale indipendentemente dalla tensione del sistema. Per ciò è necessario, ol-tre a un'elettronica di regolazione e di controllo un po' piú sofisticata, disporre di un convertitore DC/DC. La tensione auspicata viene regolata con il trasferimento alterno del carico tra capacità (C) e induttività (L) mediante un regolatore elettronico (di regola del tipo FET). Oltre alle perdite dovute alla resistenza si verificano soprattutto perdite di commutazione; ma anche le perdite di trasferi-mento a C e a L non devono essere sottovalutate.
A differenza di quanto accade con i due altri tipi di regolatori, in questo caso, il generatore fotovol-taico non conosce un punto di funzionamento fis-so, ma viene sempre mantenuto in prossimità del-l'MPP (v. figura 2.24). Ciò spiega perché i conver-titori adattanti con regolazione dell'MPP sono in grado, nonostante le maggiori perdite, di trarre dal generatore fotovoltaico una potenza maggiore che non gli altri due tipi di regolatori. Il maggior
prez-zo d'acquisto si giustifica per gli impianti a partire da 200 Wp circa.
È comunque inerente ai sistemi autonomi che, al momento della piena carica dell'accumulatore, tut-ta la potenza fornibile dal generatore vada persa.
Fig. 2.23 Maximum power tracker (MPT)
Fig. 2.24 Caratteristica di un modulo cristallino
Tab. 2.25 Campo d'applicazione dei regolatori di carica Gamma
di potenza
< 50 Wp 50–200 Wp
> 200 Wp
Regolatore parallelo
***
**+
*+
Regolatore serie
***
***
**+
MPPT
*
**
***
*** molto idoneo * non idoneo
** possibile
+ Diventa critico evacuare la potenza dissipata.
Transistore Shunt
Comando MPPT
Generatore fotovoltaico Parte di potenza MPPT Accumulatore Utilizzatori
Protezione dalla scarica completa