Modelli di producibilità fotovoltaica e progetto elettrico di un impianto di generazione con compensazione della riduzione del fattore di potenza per uno stabilimento industriale = Photovoltaic productivity models and electrical design of a PV plant with compensation of the power-factor reduction for a factory

Il lavoro di tesi è stato effettuato in collaborazione con l’azienda Albasolar S.r.l. di Alba(CN), leader nella progettazione e installazione di impianti fotovoltaici. Lo studio è stato condotto passo passo durante la progettazione di un impianto fotovoltaico a terra di proprietà della Maina Panettoni di Fossano con l’obiettivo di massimizzarne la resa. In particolare, i moduli con tecnologia bifacciale, sono fissati su strutture ad inseguimento monoassiale con una potenza installata di 902,59kWp. La prima parte del documento spiega i principi fisici che regolano la produzione di energia elettrica partendo dalla cella elementare per arrivare al funzionamento del modulo fotovoltaico. Grazie alla bifaccialità dei pannelli vengono effettuate valutazioni sulla producibilità modificando alcuni parametri di progetto. In particolare, il primo confronto viene effettuato variando l’albedo per tenere in considerazione il caso in cui sia presente un terreno erboso oppure un terreno ricoperto da ghiaia bianca. Tra il primo ed il secondo caso si ha un incremento di energia annualmente prodotta del 3,1%; il dato è confermato da evidenze sperimentali su impianti già in funzione. Successivamente, una seconda valutazione viene effettuata considerando l’inseguimento con e senza controllo del backtracking. Questa logica permette, durante le ore in cui il Sole è basso rispetto all’orizzonte, di ridurre l’inclinazione dei moduli per evitare che le vele poste davanti ombreggino quelle dietro. In realtà, la differenza di producibilità dipende dal rapporto tra la lunghezza del modulo installato sulla vela e la distanza tra le strutture (Ground Coverage Ratio). Esistono alcuni valori caratteristici in cui, senza il controllo delle ombre risulta che la producibilità sia leggermente superiore come in questo progetto. Inoltre, viene implementato un algoritmo Matlab che permette di calcolare la producibilità di un impianto scaricando i valori di irraggiamento e potenza da PVGIS che, incrociati con le curve di carico dell’utenza permettono di quantificare l’energia venduta, autoconsumata, acquistata, le ore equivalenti e il PR. L’algoritmo è utile durante lo studio preliminare di fattibilità di un impianto. A seguito di queste considerazioni, si passa alla progettazione elettrica dell’intero impianto. Si inizia partendo dalla stringatura del campo rispettando i vincoli di tensione e corrente in ingresso agli inverter per poi passare ai cavi di stringa e di potenza con le relative protezioni nel quadro di parallelo. Successivamente vengono anche dimensionati il trasformatore, la cella di media tensione e il cavo di collegamento alla cabina di consegna del distributore. L’introduzione dell’impianto fotovoltaico all’interno del sistema elettrico di stabilimento causa una diminuzione della potenza attiva acquistata. Tuttavia, la quantità di energia reattiva prelevata rimane invariata. Di conseguenza, il fattore di potenza dell’utente industriale diminuisce richiedendo un adeguamento del rifasamento dell’impianto per non incorrere nelle penali previste dalla delibera ARERA. Per questo, viene dimensionata la batteria di condensatori automatici al fine di raggiungere il fattore di potenza, cos⁡φ, medio mensile di 0,97. Tale valore è superiore rispetto a quello richiesto dalle norme a scopo cautelativo ed in ottica futura di ampliamenti delle utenze. Infine, viene effettuato un approfondimento della norma CEI 0-16 sulla protezione di interfaccia e il CCI.