Carica batterie solari PWM oppure MPPT: quale è il migliore

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Creato Mercoledì, 11 Marzo 2015 13:44

Qual è la differenza tra PWN e MPPT?

Il regolatore di carica è un componente chiave di un sistema di energia solare, e specificando il migliore per il sistema richiede alcune analisi.

Ecco una rapida panoramica. I due tipi di regolatori di carica più comunemente utilizzati in impianti solari odierni sono pulse width modulation (PWM) e inseguimento del punto di massima potenza (MPPT).
Entrambi regolano i tassi di carica a seconda del livello di carica della batteria per permettere la ricarica più vicino alla capacità massima della batteria e temperatura della batteria del monitor per evitare il surriscaldamento.

Comparazione dei due sistemi

Se massimizzare la capacità di carica fosse l'unico fattore considerato quando si specifica un regolatore solare, tutti avrebbero utilizzare un controller MPPT.
Ma le due tecnologie sono diverse, ognuna con i proprie vantaggi e svantahhi: la decisione se scegliere una o l'altra tecnologia dipende dalle condizioni del sito, dai componenti del sistema, dalla dimensione della matrice e del carico, ed infine il costo. Vediamoli in dettaglio.

Condizioni di temperatura

Un controller MPPT è più adatto per le condizioni più fredde. Quando la temperatura di funzionamento del modulo solare scende, il Voltaggio Vmp aumenta. Questo perché la tensione dei pannelli solari che operano al loro punto di potenza di picco  standard  (Standard Test Conditions - STC è 25C °) è di circa 17V, mentre la tensione della batteria è di circa 13.5V.
Il regolatore MPPT è in grado di catturare la tensione del modulo in eccesso per caricare le batterie. Come risultato, un controllore MPPT in condizioni di freddo può produrre fino a 20 - 25% più la carica di un controller PWM. In confronto, un controller PWM è in grado di catturare sovratensione perché le cariche tecnologia di modulazione di larghezza di impulso allo stesso voltaggio della batteria. Tuttavia, quando i pannelli solari sono utilizzati in climi caldi o freddi, il loro Vmp diminuisce e il punto di picco di potenza funziona a una tensione che è più vicino alla tensione di una batteria da 12V. Non c'è sovratensione da trasferire alla batteria rendendo il controller MPPT inutile e negando il vantaggio di un MPPT su un PWM.  

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Rapporto stringa/carico

In uno scenario in cui il pannello solare è grande rispetto all'assorbimento di potenza dalle batterie da parte del carico, le batterie sono vicine a uno stato pieno di carica. Un controller PWM è in grado di mantenere efficiente il sistema senza la spesa aggiunta di un regolatore MPPT.

Dimensioni del sistema

Sistemi a bassa potenza sono più adatti a un controller PWM perché:

• Un controller PWM opera ad una efficienza di raccolta relativamente costante indipendentemente dalla dimensione della matrice
• Un controller PWM è meno costoso che un MPPT, quindi è una scelta più economica per un piccolo sistema
• Un controller MPPT è molto meno efficace in applicazioni a bassa potenza. Sistemi 170W o superiore solletico sweet spot del MPPT

Tipo di modulo solare

I moduli solari per inpianti staccati dalla rete elettrica o stand-alone sono in genere i moduli 36-celle e sono compatibili sia con PWM che con le tecnologie MPPT. Alcuni moduli solari per impianti in parallelo alla rete (grid-tie o on-grid) presenti sul mercato, non sono i tradizionali moduli 36-cellule che vengono utilizzati per i sistemi di alimentazione off-grid. In questi casi, la tensione da un pannello 250W 60 celle è troppo alto per 12 Volt ricarica della batteria, e troppo basso per 24 Volt ricarica della batteria. Tecnologia MPPT riesce a tracciare il punto di massima potenza (MPPT) di questi  moduli grid-tie per ricaricare le batterie, mentre la tecnologia PWM non è in grado.

Costi

I regolatori MPPT sono in genere più costosi di quelli di PWM, ma sono più efficienti in determinate condizioni; in quei casi possono produrre più potenza con lo stesso numero di moduli solari di un controller PWM. Bisogna quindi analizzare il sito per verificare che il MPPT può infatti eseguire in modo più efficiente quando usato in dato insieme di quel sistema di condizioni. Quando si specifica una tecnologia rispetto all'altra, il costo del regolatore diventa meno importante del costo totale del sistema. Per scegliere una tecnologia di controllo semplicemente basata su costi, occorre assicurarsi di effettuare un'attenta analisi delle efficienze realizzate, del funzionamento del sistema, del carico e condizioni del sito come visto sopra.

 

SINTESI DEL CONFRONTO

	Regolatore di carica  PWM	Regolatore di carica  MPPT
Voltaggio stringa	Tensioni di stringa e batteria devono corrispondere	La tensione della stringa può essere superiore alla tensione della batteria
Tensione batteria	Funziona alla stessa tensione della batteria: in modo che si comporta bene a temperature calde e quando la batteria è quasi piena	Funziona anche quando la tensione è superiore a quella della batteria: in questo modo è in grado di fornire "spinta" sia in presenza di basse temperature sia quando la batteria è scarica.
Dimensioni del sistema	Raccomandato per l'uso in sistemi più piccoli, dove i benefici MPPT sono minime	Potenza superiore a ≈ 150W - 200W per usufruire di vantaggi MPPT
Off-Grid o Grid-Tie	È necessario utilizzare i moduli fotovoltaici off-grid in genere con Vmp ≈ 17 a 18 Volt per ogni 12v tensione nominale della batteria	Consente l'utilizzo di moduli fotovoltaici di minore costo / grid-tie. Questo consente di ridurre il costo complessivo del sistema fotovoltaico
Dimensionamento stringa	Campo fotovoltaico dimensionato in Ampere (in base produzione quando fotovoltaico funziona a tensione di batteria)	Campo fotovoltaico dimensionato in Watt (basata sul valore massimo accettato dal controller. Corrente di carica x Tensione della batteria)

 

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Immagazzinamento dell'energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili

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Creato Lunedì, 01 Aprile 2013 23:26

Siamo oramai prossimi alla diffusione nelle abitazioni e negli uffici, al di fuori delle politiche di incentivazione, di modelli energetici nei quali in cui sole e vento avranno una grande importanza. Uno dei problemi che dovrà essere affrontato è quello dell'accumulo di energia elettrica, ovvero di immagazzinare l'energia in eccesso prodotta durante il giorno oppure nei periodi più ventosi in modo da potrela riutilizzare la notte o nelle condizioni di ventosità sfavorevoli anche in aree limitrofe a quelle di produzione e non necessariamente nello stesso sito di produzione.
Già ora, livello di piccoli impianti domestici dove la produzione e l'utilizzo coincidono, la tecnologia è abbastanza matura. Di fatto i sistemi di accumulo a batterie, i cui prezzi stanno rapidamente scendendo (-14% nel 2012) in parallelo alla produzione crescente di accumulatori per auto elettriche, il discorso cambia quando si parla di accumuli per la rete, che richiedono impianti capaci di stoccare non pochi kWh di elettricità, ma MWh o più, in modo tanto economico da non mandare fuori mercato l’energia accumulata.

Allo stato attuale tre sono le grandi categorie nelle quali si possono collocare le tecniche disponibili di accumulo: sistemi fisici, elettrochimici e chimici.

I Sistemi fisici non sono un veri e propri accumuli di energia elettrica bensì di capacità di produrre energia elettrica attraverso l'energia potenziale gravitazionale ovvero masse di acqua oppure aria. In altre parole l'energia in eccesso viene utilizzata per pompare acqua in bacini idroelettrici oppure comprimendo aria in strutture geologiche sotterranee. Entrambe le energie potrebbero restituire energia elettrica nei momenti di "magra" del solare e del fotovoltaico utilzzandole come "combustibile" per muovere le turbine elettriche. Allo stato attuale sono sistemi economici,  ma realizzabili solo in alcune zone.

I sistemi elettrochimici, le comuni batterie. Hanno un’alta efficienza, ma sono piuttosto salate economicamente e hanno una vita spesso piuttosto breve.

I sistemi chimici accumulano l’elettricità attraverso la produzione di composti chimici reattivi. Hanno una bassa efficienza  con il vantaggio di poter accumulare l’energia in qualsiasi quantità, e senza limiti temporali.

Per concludere è chiaro che ognuno di questi sistemi gode di fattori positivi e negativi: solo uno studio energetico a scala territoriale ampia  potrebbe soppesarne una eventuale mix di applicazioni. Per avere ulteriori informazioni sulla disamina tra tecnologie si immagazzinamento di enrgai elettrica in rete  è possibile vistare il seguente link della Stanford University.

 

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Obbligo fonti rinnovabili

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Creato Lunedì, 01 Aprile 2013 23:05

L'obbligo di installare tecnologie per la produzione di energia termica ed elettrica da fonti rinnovabili sancito dal dLgs 28/2011 è un grande passo in avanti per la modernizzazione del nostro parco immobili.

Di fatto, sebbene fosse già stato introdotto da alcune iniziative di enti locali, ora l'obbligo vige in tutta l'Italia, per le nuove edificazioni come pure per le ristrutturazioni edilizie su edifici di superficie maggiore di 1.000 mq.

Gli obblighi di utilizzare energia proveniente da  fonte rinnovabile si riferisce sia all'energia termica che all'energia elettrica.

La quantità obbligatoria per quella termica è una percentuale fissa riferita alla quantità al fabbisogno per il riscaldamento dell'edificio e per la produzione di acqua calda sanitaria. Queste percentuali sono crescenti nel tempo a seconda della data nelle quale di presentazione del titolo abilitativo ad eseguire i lavori.

Per quanto rigyarda la quantità obbligatoria per produrre energia elettrica questa è ricavabile dalla superficie a terra dell'edificio da realizzare/ristrutturare. Anche qui ci sono quantità crescenti legate alla data di presentazione del titolo abilitativo.

Per facilitare il calcolo delle potenze da installare come pure delle superfici necessarie qualora le tecnologie utilizzate siano il fotovoltaico e i pannelli solari, il team energy_expert ha sviluppato una app gratuita per smartphone Android in grado di calcolarle rapidamente con il proprio telefono.

L'app è scaricabile da Google Play e dal sito degli sviluppatori dell'app gratuita Obbligo fonti rinnovabili. Per i più aggiornati con i software è possibile scaricarla attraverso il QR Code sotto.