Impianto solare per la sede sociale di Green Earth

Ora descrivo l'impianto della sede sociale, essa non è assolutamente connessa alla rete enel, lo sforzo economico ha dato i suoi frutti. 
Preciso che quando si va in stand alone occorre mentalizzarsi ad evitare sprechi.
Il locale è in uso per una media di 10 ore o poco più,  ma inutile avere stufa sempre accesa, quando si è raggiunta la temperatura piacevole  si può benissimo staccare. Stessa cosa per il PC, tenerlo acceso il tempo necessario......

Ovviamente deve essere tutto dimensionato con attenzione, e rispettare le tempistiche che avete valutato in fase di calcolo.
Comunque è di una semplicità enorme .
Intanto il locale è davvero piccolo

• Due stanze ed un bagno, per un totale di 35 mq. 
• Spazio esterno per circa 65 mq.

Ora partiamo con la valutazione del nostro fabbisogno, ovviamente si procede con una valutazione invernale (seguire quanto detto nelle pagine Dimensionamento degli Impianti).
L'impianto è separato in due linee ..... linea luci a 12V per interno ed esterno  e Linea 220V:

Per la linea 12V

• n° 3 lampade esterne 5W led  x 11 ore (tutta la notte)             165W/giorno
• n° 1 lampada 25W x 6 ore (nella stanza principale)                 150W/giorno
• n° 2 lampade 11W x 3 ore (all'occorrenza nell'altra camera)     66W/giorno
• n° 1 lampada 11W x 3 ore (all'occorrenza stanza principale)     33W/giorno
• n° 1 Lampada 7W x 3 ore (bagno)                                             21W/giorno

                                                                                         Sono        435 W/giorno

Per questa linea è sufficiente un modulo da 200Wp circa e batteria da 200Ah per 4 giorni di funzionamento ..... al momento lasciamo correre e vediamo cosa accade nella linea 220 V  per uniformare l' impianto.

per la linea 220V

• n° 1 PC + monitor =  150W x 6 ore                           900W/giorno
• n° 1 stampante multifunzione 80W x 3 ore               240W/giorno
• n° 1 stereo  10W  x 8 ore                                            80W/giorno  
• n° 1 Stufa pellet piccola (4Kw) ..... 200W x 5 ore     1000W/giorno
• n° 1 aspirapolvere 700W x 1/2 ora                             350W/giorno

                                                                           Sono      2.600W/giorno    

Intanto, di sicuro, ci occorre un bel pacco batterie e, considerato quanto detto nella pagina dell'impianto da giardino, ..... è meglio tenersi altini con la tensione del generatore, ma senza esagerare perchè i regolatori a 48 Volts e più costano !!! , poi l'impianto è nostro ...... non è che ci mettiamo troppo a sottilizzare!

Intanto Partiamo dall'accumulatore, dai valori tabellari scaturisce che ne occorre un pacco da 160 Ah a 24 V per un sol giorno di funzionamento , per assicurarci i tre classici giorni di accumulo + uno di funzionamento  .....ho scelto di usare 8 batterie 12V a 200Ah.

Strana Valutazione per la potenza del campo fotovoltaico.

Sono partita dalle batterie !!! e quel valore mi sta bene !! ...... perchè non partire dal campo fotovoltaico?

Mi occorre un campo fotovoltaico da poco meno di 1200Wp ...... a cui aggiungere il campo per le lampade .

Essendo l'associazione no profit, occorre contenere i costi ..... L'impianto è nostro e non si corro rischi di far figuracce..... e, quindi, ho provato a fare una "strana"  considerazione.

Se da venerdì alla domenica sono le giornate piu' usate, mentre gli altri giorni i soci sono piu' impegnati e, quindi, meno presenti,  appare ovvio che in quei momenti si consuma meno .... o non si consuma affatto ....... ma il campo fotovoltaico continua a lavorare per noi !!!!!.

allora abbiamo pensato di fare una valutazione settimanale .... non so se mi sono spiegata ! ...... ma l'esempio sotto riportato rende l'idea.

consumo settimanale = (2600W x 3 giorni) + (1/2 x 2600W x 2 giorni) + (1/3 x 2600 x 2 giorno):

si ottendono i seguenti valori: 7.800 W/h + 2.600W/h + 1.750W/h  = 12.200 W/h a settimana. 

Tutto ha un proprio rendimento: ad essere sul sicuro, abbiamo previsto un rendimento intorno al 15 - 20 % e ciò ci ha indotto ad incrementare il nostro fabbisogno al valore di 14.300 W/h a settimana (circa 17% in piu' dei calcolati 12.200 W/h)

Questo valore lo abbiamo "spalmato"  per 7 giorni .... quindi 14.300 / 7 = 2.042 W/giorno

In definitiva mi occorre un campo fotovoltaico da 907 Wp , contro 1200 precedenti .... 

Ci siamo detti ..... proviamo !!!!.

Si è scelto di utilizzare 4 mouli da 230Wp ..... ottenendo un campo da 920 Wp 

Quindi Moduli a 24V ...... Batterie a 24V ,,,,,, che faccio ? ...... metto i moduli in Parallelo , inietto tutto in un grosso regolatore, e via in un banco batterie serie parallelo?.

NO !

Ci piace complicarci la vita.
Le batterie sono 8 , i moduli sono 4.
Si asserva un modulo ad un banco 24V 200Ah (due batterie in serie)

Ottenendo "virtualmente" quattro impianti separati e poi connesse le batterie in parallelo con uno stratagemma che vedremo pian piano.

Si ottiene già in origine una enorme riduzione dei carichi in quanto essi sono divisi su più cavi. 
Intanto ecco lo schema.del solo campo e delle batterie.

Ecco, come potete vedere , nulla di eccezionale, i soliti regolatori che prelevano energia dai moduli convogliandola alle batterie.

Cosa sono quelle lettere:

da A a D sono tutti i positivi;
da E a H sono tutti i negativi

Ci sono delle frecce, dove andranno?

Intanto prendiamo un tratto di bandella in rame forata e filettata m6 e ci si avvitano tutti i negativi, ottenendo una massa comune.

Su altra bandella ci si avvitano dei robusti diodi a bullone ottenendo questo schema elettrico:

Con questo sistema si sono connesse in parallelo le batterie, lasciandole comunque isolate tra di loro. I diodi fanno si che la corrente scorra esclusivamente verso la bandella in rame, evitando che batterie più "robuste" riversino corrente sulle più "deboli".
Teoricamente i diodi offrono anche una sorta di equalizzazione. (perchè il diodo, eventualmente connesso ad una batteria che eroga meno tensione si trova "inversamente polarizzato", quindi si blocca evitando il passaggio della tensione proveniente dalla batteria debole ad esso connesso.  Allo scaricarsi delle batterie "piu' forti" , il diodo in questione, non essendo piu' inversamente polarizzato, permette il transito della batteria "debole" ad esso connesso)

I diodi devono essere assolutamente schottky e di grande potenza ,  Scaldano tanto da non poter essere assolutamente toccati, per questo li monto su bindelle in rame, che data la loro superficie, fanno da aletta di raffreddamento. Notate il colore diverso delle due bandelle, quella con i diodi è bruna, questo a causa  dell'enorme calore prodotto dai diodi.

Il consumo istantaneo, alla massima potenza, è di circa 1200W , sempre il solito 20% , per cui occorre un inverter da almeno 1500W.  Ne abbiamo utilizzato uno da 2000 W effettivi , 4000 di picco, preferendo un modello ad onda pura.

Lo spessore dei cavi dei regolatori verso le batterie all'innesto dei fusibili F5, F6, F7 ed F8 non riveste grandi problemi. Abbiamo imparato a calcolarli nella pagina afferente l'impianto da giardino.

All'uscita dei Fusibili F5, F6, F7 ed F8 si pone il problema, lì viene anche prelevata la corrente che alimenta il nostro inverter. quindi i cavi che adducono alla batterie e quelli di ingresso ed uscita ai fusibili F9, F10, F11 ed F12 devono essere ben dimensionati.

Si precisa che regolatori, fusibili ed inverter, sono inseriti nello stesso armadio, per cui tutte le connessioni non superano il metro..... Le batterie sono accostate e la lunghezza di cavo massima è 2,5 metri.

Quanti ampere succhia il nostro inverter a pieno carico ? (io per sicurezza ho previsto una possibilità sporadica di 2000W) 

2000 W x 1,10 (ricordiamo il rendimento) = 2200W

Il nostro inverter succhia dal nostro pacco batterie ben 92A ( 2200W/24V ) in sporadiche situazioni.

Tenendo conto che l'alimentazione è "diramata" su 4 cavi , in ognuno di essi e nei diodi scorrono "soli"  23A.

Siimpone come caduta di tensione di 0,4V ....

ricordate la solita formula : S = I x 0,02 x L / V

sezione cavo dalla batteria a F5 (oppure F6,F7, F8) = 23A x 0,02 x 5 / 0,4 =  6 mmq.

gli altri cavi sono tutti più corti, la corrente è identica ....... quindi vanno bene tutti da 6 mmq.

Attenzione! La caduta di tensione imposta a 0,4 V non è assolutamente reale , capita in occasioni sporadiche , abbiamo detto che il carico reale massimo è di 1500W.

All'uscita 220V dell' inverter si applica un magnetotermico.

Ecco la foto dell'armadietto che contiene il tutto. Il groviglio di fili in vista è cosa voluta per mostrare quanto lavoro occorre per realizzarlo.

Un quinto modulo è asservito all'illuminazione, impianto 12V, non lo spiego perchè è simile all'impianto da giardino. Il tutto è comunque alloggiato nello stesso armadio.

Notale che 4 regolatori sono uguali, mentre uno è diverso,  Sono tutti modello PWM , mentre il grigio è un MPPT ed è asservito all'impianto luci 12V.  
Essendo il Modulo 24V e batteria 12, ho dovuto usare appunto un MPPT. 

Il campo visto dal retro.  Notate a sinistra dell'armadietto una batteria , è quella asservita all'impianto luci.

Grazie per avermi fin quì seguita.