Sistema di monitoraggio di impiantifotovoltaici e comparazione performanceStefano Alessandrini – Università degli Studi di...
Argomenti trattati1. Progetto ENERPLAN di Area Science Park: PdL 4‘’LIDEA- Laboratorio Impianto Dimostrativo EnergieAltern...
PdL 4Articolazione e fasi del PdL 4:1. Realizzazione di un sistema di acquisizione ed elaborazionedati per il monitoraggio...
PdL 4 - Ubicazione impiantiFV2 - CTB17.94 kWp(Sanyo)FV3 - Q19.44 kWp(Miasolè)FV1 - Q215.9 kWp(Sunpower)
Obiettivi PdL41. Verifica sul campo delle prestazioni di impianti fotovoltaici dimedia taglia (<20 kWp) – moduli tecnologi...
Impianti FV: Q2 – 15.90 kWp- Marca e modello moduli Sunpower SPR300-WHT- Numero moduli impianto 53- Modello inverter SMA 6...
Impianti FV: CTB – 17.94 kWp- Marca e modello moduli Sanyo HIP 230 HDE1- Numero moduli impianto 78- Modello inverter Power...
Impianti FV: Q – 19.44 kWp- Marca e modello moduli Miasolè MS135GG- Numero moduli impianto 144- Modello inverter Power One...
Sistemi di monitoraggio FVSTRINGHE diMODULI
Sistemi di monitoraggio FVINVERTER
Sistemi di monitoraggio FVParametri elettrici:• Corrente di stringa• Tensione ingresso inverter• Corrente uscita inverter•...
Sistemi di monitoraggio FVImpianto CTB ( Sanyo ) Aurora PVI 10 Aurora PVI 10 TotaleSensore corrente stringa 3 3 6Modulo le...
Sistemi di monitoraggio FVImpianto Q2 (Sunpower) SMA 6000A SMA 5000A SMA 3800A TotaleSensore corrente stringa 3 3 2 8Modul...
Sistemi di monitoraggio FVImpianto Q ( Miasolè ) Aurora PVI 10 Aurora PVI 10 TotaleSensore corrente stringa 6 6 12Modulo l...
Metodologia di analisiNORMATIVA DI RIFERIMENTO:CEI EN 61724 – Rilevo delle prestazioni dei sistemi fotovoltaici: linee gui...
Metodologia di analisiMetodologia di analisi dati utilizzata:1. Filtraggio dei dati rilevati rispetto all’angolo di incide...
Metodologia di analisiCODICE FILTRAGGIO DATI• Posizione del sole• Range di tensione MPPT• Angolo di incidenza• Corrente
Risultati ottenutiCORRENTE DURANTE LA GIORNATAA PARITA’ DIIRRAGGIAMENTOAL POMERIGGIO LACORRENTE E’ PIU’ BASSA- 2% di EFFIC...
Risultati ottenutiINFLUENZA DELLATEMPERATURA DEI MODULISULLA POTENZAwww.sptec.itSANYO
Risultati ottenutiINFLUENZA DELLATEMPERATURA DEI MODULISULLA POTENZAwww.sptec.itMIASOLE’
Risultati ottenutiINFLUENZA DELLATEMPERATURA DEI MODULISULLA POTENZA-20 -10 0 10 20 30 40 50050010001500200025003000350040...
Metodologia di analisiINFLUENZA DELLA TEMPERATURA: condizioni standard poco frequenti
Risultati ottenutiCOEFFICIENTI DI TEMPERATURA: [% K-1] 100/)( 0PTTPP panstNGNGT  NGTPNGPstTpanT0Ppotenza normalizza...
Risultati ottenutiEFFICIENZA REALEDEI MODULI GATGPFVpanCCFV,[%]FVAGpanT: Superficie attiva[m2]: Irraggiamento nel pia...
Comparazione performanceResa energetica finale [kWh/kWp] :Resa energetica di riferimento [kWh/kWp] :Performance Ratio [%] ...
Comparazione performanceCTB Q2 QModuli considerati 13 39 132Potenza modulo [Wp] 230 300 135Potenza complessiva moduli [Wp]...
Comparazione performanceAndamento delle performance durante l’anno (esempio impianto CTB):
Conclusioni• Nell’ambito del progetto ENERPLAN sono stati installati ed èstato messo in funzione un sistema di monitoraggi...
RingraziamentiGRAZIE PER L’ATTENZIONEIng. Stefano AlessandriniPhD Student – Dipartimento di Ingegneria e ArchitetturaUnive...
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  1. 1. Sistema di monitoraggio di impiantifotovoltaici e comparazione performanceStefano Alessandrini – Università degli Studi di Trieste
  2. 2. Argomenti trattati1. Progetto ENERPLAN di Area Science Park: PdL 4‘’LIDEA- Laboratorio Impianto Dimostrativo EnergieAlternative’’2. Sistemi di monitoraggio degli impianti FV3. Metodologia di analisi dei dati4. Risultati e comparazione performance5. Conclusioni
  3. 3. PdL 4Articolazione e fasi del PdL 4:1. Realizzazione di un sistema di acquisizione ed elaborazionedati per il monitoraggio di 2 impianti FV esistenti contecnologia a silicio monocristallino (FV1 e FV2)2. Realizzazione di un terzo impianto FV con tecnologia a «filmsottile» e relativo sistema di monitoraggio analogo a quelloal punto 1 (FV3)3. Studio comparativo tre tecnologie (efficienza e reddittivitànelle medesime condizioni operative reali)4. Sviluppo di metodologie di analisi dei dati per ilmonitoraggio del mantenimento delle prestazioni sul lungoperiodo
  4. 4. PdL 4 - Ubicazione impiantiFV2 - CTB17.94 kWp(Sanyo)FV3 - Q19.44 kWp(Miasolè)FV1 - Q215.9 kWp(Sunpower)
  5. 5. Obiettivi PdL41. Verifica sul campo delle prestazioni di impianti fotovoltaici dimedia taglia (<20 kWp) – moduli tecnologicamente al top2. Valutazione della reale redditività energetica sul lungo periodo3. Studio sistematico dell’influenza dei vari parametri difunzionamento sull’efficienza di sistemi FV, in condizionioperative reali4. Separazione degli effetti ambientali dagli effetti dovuti arendimento variabile dei pannelli e dei componenti elettrici edelettronici5. Realizzazione di una database che permetta di confrontare leprestazioni di varie tecnologie di pannelli FV
  6. 6. Impianti FV: Q2 – 15.90 kWp- Marca e modello moduli Sunpower SPR300-WHT- Numero moduli impianto 53- Modello inverter SMA 6000 A – 5000 A – 3800 A- Numero inverter 3 monofase- Numero stringhe 8- Numero stringhe per inverter 3 – 3 – 2- Numero pannelli stringa 7 – 6 – 7- Tilt moduli 10°- Azimut moduli -35°- Superficie del modulo fotovoltaico 1,063 m2- Potenza modulo (Standard Test Conditions) 300 W- Efficenza modulo (Stendard Test Conditions) 18.4 %
  7. 7. Impianti FV: CTB – 17.94 kWp- Marca e modello moduli Sanyo HIP 230 HDE1- Numero moduli impianto 78- Modello inverter Power One: Aurora PVI-10.0-I-OUTD-S- Numero inverter 2 trifase- Numero stringhe 4- Numero stringhe per inverter 2- Numero pannelli stringa 13 – 26- Tilt moduli 30°- Azimut moduli 0°- Superficie del modulo fotovoltaico 1,386 m2- Potenza modulo (Standard Test Conditions) 230 W- Efficenza modulo (Stendard Test Conditions) 16.6 %
  8. 8. Impianti FV: Q – 19.44 kWp- Marca e modello moduli Miasolè MS135GG- Numero moduli impianto 144- Modello inverter Power One: Aurora PVI-10.0-I-OUTD-S- Numero inverter 2 trifase- Numero stringhe 12- Numero stringhe per inverter 6- Numero pannelli stringa 12- Tilt moduli 5°- Azimut moduli -35°- Superficie del modulo fotovoltaico 1,071 m2- Potenza modulo (Standard Test Conditions) 135 W- Efficenza modulo (Stendard Test Conditions) 12.6 %
  9. 9. Sistemi di monitoraggio FVSTRINGHE diMODULI
  10. 10. Sistemi di monitoraggio FVINVERTER
  11. 11. Sistemi di monitoraggio FVParametri elettrici:• Corrente di stringa• Tensione ingresso inverter• Corrente uscita inverter• Tensione uscita inverterParametri pannello:• Irraggiamento solare (piano pannello)• Temperatura operativa dei pannelli FVParametri ambientali:• Irraggiamento solare (piano orizzontale)• Temperatura ambiente• Velocità del ventoCorrente continua CCCorrente alternata CA
  12. 12. Sistemi di monitoraggio FVImpianto CTB ( Sanyo ) Aurora PVI 10 Aurora PVI 10 TotaleSensore corrente stringa 3 3 6Modulo lettura corrente 3 3 6Modulo lettura tensione 1 1 2Analizzatore di rete 1 1 2Sensore temperatura ambiente 1 1Sensore temperatura pannello 2 2Sensore irraggiamento solare 1 1
  13. 13. Sistemi di monitoraggio FVImpianto Q2 (Sunpower) SMA 6000A SMA 5000A SMA 3800A TotaleSensore corrente stringa 3 3 2 8Modulo lettura corrente 3 3 2 8Modulo lettura tensione 1 1 1 3Analizzatore di rete 1 1 1 3Sensore temperatura ambiente 1 1Sensore temperatura pannello 3 3Sensore irraggiamento solare 1 1
  14. 14. Sistemi di monitoraggio FVImpianto Q ( Miasolè ) Aurora PVI 10 Aurora PVI 10 TotaleSensore corrente stringa 6 6 12Modulo lettura corrente CC 6 6 12Modulo lettura tensione CC 2 2 4Analizzatore di rete 1 1 2Sensore temperatura ambiente 1 1Sensore temperatura pannello 4 4Sensore irraggiamento solare 1 1
  15. 15. Metodologia di analisiNORMATIVA DI RIFERIMENTO:CEI EN 61724 – Rilevo delle prestazioni dei sistemi fotovoltaici: linee guida per la misura, loscambio e l’analisi dei dati (1999)...ALCUNI RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI:S. Alessandrini, I. Casula, D. Micheli, R. Radu, Analisi delle prestazioni di campi fotovoltaiciin condizioni operative caratterizzate da bassi valori di irraggiamento, 67° CongressoNazionale ATI, Trieste, 2012.B. Zinsser, G. Makrides, M. Schubert, G. Georghiou, J.H. Werner, Temperature and IntensityDependence of Twelve Photovoltaic Technologies, Solar Energy, 2008.C. Cornaro, D. Musella, Performance Analysis of PV Modules of Various Technologies AfterMore Than One Year of Outdoor Exposure in Rome, In Proceedings of the III InternationalConference on Applied Energy, Perugia, 2011.
  16. 16. Metodologia di analisiMetodologia di analisi dati utilizzata:1. Filtraggio dei dati rilevati rispetto all’angolo di incidenza o alloscostamento dalla linearità della dipendenza della correntedall’irraggiamento2. Suddivisione dei dati filtrati in classi di irraggiamento3. Determinazione per ogni classe del corrispondente coefficiente ditemperatura4. Normalizzazione della potenza al valore di irraggiamento di riferimento5. Normalizzazione della potenza alla temperatura di riferimento
  17. 17. Metodologia di analisiCODICE FILTRAGGIO DATI• Posizione del sole• Range di tensione MPPT• Angolo di incidenza• Corrente
  18. 18. Risultati ottenutiCORRENTE DURANTE LA GIORNATAA PARITA’ DIIRRAGGIAMENTOAL POMERIGGIO LACORRENTE E’ PIU’ BASSA- 2% di EFFICIENZA
  19. 19. Risultati ottenutiINFLUENZA DELLATEMPERATURA DEI MODULISULLA POTENZAwww.sptec.itSANYO
  20. 20. Risultati ottenutiINFLUENZA DELLATEMPERATURA DEI MODULISULLA POTENZAwww.sptec.itMIASOLE’
  21. 21. Risultati ottenutiINFLUENZA DELLATEMPERATURA DEI MODULISULLA POTENZA-20 -10 0 10 20 30 40 5005001000150020002500300035004000450050005500Temperatura moduli [°C]PotenzaCC[W]Irraggiamento W/m250 W/m2200 W/m2100 W/m2300 W/m2400 W/m2500 W/m2600 W/m2700 W/m2800 W/m2900 W/m2www.sptec.itSUNPOWER
  22. 22. Metodologia di analisiINFLUENZA DELLA TEMPERATURA: condizioni standard poco frequenti
  23. 23. Risultati ottenutiCOEFFICIENTI DI TEMPERATURA: [% K-1] 100/)( 0PTTPP panstNGNGT  NGTPNGPstTpanT0Ppotenza normalizzatarispetto ad irraggiamentoe temperaturapotenza normalizzatarispetto all’irraggiamentotemperatura standardtemperatura modulipotenza di piccosperimentale
  24. 24. Risultati ottenutiEFFICIENZA REALEDEI MODULI GATGPFVpanCCFV,[%]FVAGpanT: Superficie attiva[m2]: Irraggiamento nel piano deimoduli[W]: Temperatura operativa[°C]CCP : Potenza continua [W]
  25. 25. Comparazione performanceResa energetica finale [kWh/kWp] :Resa energetica di riferimento [kWh/kWp] :Performance Ratio [%] :CALCOLO DEGLI INDICI DI PRESTAZIONE DEFINITI DALLA NORMATIVAinstallatapiccodiPotenzageneratatotaleEnergiaYf oriferimentdintoIrraggiamericevutototalentoIrraggiameYr 
  26. 26. Comparazione performanceCTB Q2 QModuli considerati 13 39 132Potenza modulo [Wp] 230 300 135Potenza complessiva moduli [Wp] 2990 11700 17820Resa energetica finale Yf [kWh/kWp] 1752 1516 468Resa energetica di riferimento Yr [kWh/kWp] 2078 1863 633Performance Ratio PR [%] 84 81 74Energia Prodotta [kWh/kWp] 1752 1516 4688417.5 MESI: dal 15 ottobre 2011 al 31 marzo 2013: CTB e Q28 MESI: dal 1 agosto 2012 al 31 marzo 2013: Q
  27. 27. Comparazione performanceAndamento delle performance durante l’anno (esempio impianto CTB):
  28. 28. Conclusioni• Nell’ambito del progetto ENERPLAN sono stati installati ed èstato messo in funzione un sistema di monitoraggio di trecampi fotovoltaici• Creazione di un database• Confronto delle prestazioni tra tecnologie differenti mainstallate nello stesso luogo• Confronto tra prestazioni reali e nominali evidenziando imotivi della differenza riscontrata• Sviluppo di strumenti di analisi per lo studio dell’integrazionecon altri sistemi di generazione distribuita
  29. 29. RingraziamentiGRAZIE PER L’ATTENZIONEIng. Stefano AlessandriniPhD Student – Dipartimento di Ingegneria e ArchitetturaUniversità degli studi di Triestee-mail: salessandrini@units.itmobile: +39 340 92 92 864

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