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Tecnica
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Studio degli Ombreggiamenti

I moduli fotovoltaici e gli ombreggiamenti, calcolo delle ombre e dell'angolo di tilt.

Nella progettazione di un impianto fotovoltaico un presupposto fondamentale al fine di ottenere i migliori risultati in termini di produzione energetica, è un attento studio dei fenomeni di ombreggiamento in modo da limitarne al massimo gli effetti nocivi. Questo studio è reso più complesso dal fatto che le ombre si muovono seguendo l'orientamento del sole durante l'arco della giornata e durante tutto l'arco dell'anno. Bisogna identificare l'azimut e individuare l'angolo di elevazione dell'eventuale ostacolo. Mediante l'ausilio dei diagrammi delle traiettorie solari e del diagramma cartesiano della posizione del sole, è possibile la rappresentazione grafica del moto del sole.

Quando si ha a disposizione una superficie piana e ci si trova a dover posizionare i moduli su diverse file occorre valutare attentamente le reciproche distanze tra i moduli. In questo caso si dovrà ottimizzare la distanza tra le file in maniera che gli effetti dell'auto-ombreggiamento sulla produzione energetica annuale siano minimi.

 

 

Quando un modulo fotovoltaico  è sottoposto a ombreggiamento totale o parziale si assiste sempre ad una diminuzione dell'energia resa.

  Perchè vengono utilizzati i diodi di bypass. Quale funzione hanno i diodi di by-pass.

 

 

 

 

 

Cosa avviene in  un pannello fotovoltaico  che viene ombreggiato parzialmente ?
La cella fotovoltaica  dal punto di vista elettrica si comporta come un diodo. In condizioni di funzionamento normale la cella fotovoltaica produce una tensione ai capi  dei due elettrodi  con verso opposto a quello che si ha quando si polarizza direttamente un diodo. Questa tensione permette alla cella, di generare una corrente elettrica quando collegata ad un carico. Nel caso di un ombreggiamento parziale della cella, questa corrente si riduce in modo proporzionale  alla percentuale di cella ombreggiata.  Con la cella totalmente ombreggiata il flusso di corrente cessa.

Nelle alpplicazioni  pratiche, le singole celle fotovoltaiche vengono collegeta in serie  ad altre celle per avere una tensione complessiva di gran lunga superiore  a quella di una singola cella. Questo comporta il fatto che anche una singola ombreggiata causa la riduzione diella potenza prodotta dall'intera serie.

Inoltre la cella ombreggiata viene polarizzata  dalla tensione generata dalle altre celle in serie  questo comporta una circolazione di corrente inversa che  fa dissipare potenza dalla cella ombreggiata che si comporta come un carico, il riscaldamento dovuto alla dissipazione di potenza  può portare alla rottura della cella stessa con la creazione di punti particolarmente caldi  con conseguente fusione dlocale della giunzione. Tali punti vengono detti  Hot Spot.

 Per  limitare la possibilità di danneggiamento della cella si usanoo i diodi di Bypass che hanno il compito di far circolare  attraverso la propria giunzione la corrente  Questi diodi sono normalmente polarizzati inversamente, cioè il catodo è collegato all'anodo della  prima della serie  e l' anodo è collegato al catodo dell' ultima  cella . Quando la tensione tra anodo e catodo del diodo di by-pass oltrepassa la soglia di  conduzione tra 0,6 e 0,3V ( a seconda del tipo di diodo)  il diodo entra in conduzione e fa circolare corrente attraverso la giunzione anodo - catodo. Questo comportamento ha come effetto di limitare la tensione negativa ai capi della cella ombreggiata.

 

Una cella ombreggiata da vita al cosiddetto effetto strozzatura, in quanto essa si comporta come un diodo polarizzato inversamente.

 

Una cella polarizzata inversamente impedisce il passaggio di corrente a tutte le celle connesse in serie  creando una riduzione della corrente a causa dell"strozzatura" dovuta alla cella in ombra.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
B= Lcos a + (H * cos g / Tang  c)
 
 dove:  B= distanza tra le file di moduli
            a= angolo inclinazione modulo
            H=  altezza del modulo
            g= azimuth  ( orientamento rispetto a sud )
            c= altezza del sole 
 
 
Inserendo nella formula qui sopra i valori relativi alla  dell'altezza solare critica (b = 20°), si ottiene la distanza ottimale tra le file ( B ). In questo modo si assicura la completa assenza di ombreggiamento quando il sole si trova ad un'altezza maggiore di 20° sull'orizzonte, e le perdite di energia sono molto limitate.