Come Installare un Piccolo Generatore a Energia Solare (Fotovoltaico)

L'obiettivo di questo articolo è spiegare come installare un piccolo generatore di energia solare. Ci sono diverse opzioni che puoi prendere in considerazione ma, in questo caso, ci concentreremo su un piccolo generatore di energia solare (<1 kWh/giorno), e semplificheremo il tutto in modo che chiunque possa creare un sistema funzionante. Tuttavia, fai attenzione che i compromessi in termini di efficienza, sicurezza e aderenza alle normative possono essere fatte per ragioni di semplificazione.

Passaggi

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Per fare ciò, decidi quali dispositivi elettronici vuoi usare e scopri quanta energia utilizzano. La maggior parte dei dispositivi ha potenze nominali che possono poi essere moltiplicate per il numero di ore di utilizzo per ottenere i "wattora" (Wh), unità di consumo di energia. Ad esempio, se si intende utilizzare un dispositivo di 15W per 2 ore al giorno, il consumo di energia sarà 15W x 2h = 30Wh. Si noti, tuttavia, che le stime sono generalmente superiori al consumo di energia effettivo. Per determinare la quantità reale, è possibile utilizzare un contatore elettronico. Una volta che avrai tutti i wattora, sommali. Se il totale supera 1000Wh (o 1 kilowattora), questo articolo potrebbe non essere adatto a te.
Non ostacolata significa che letteralmente non ci sono ombre. Se un albero, un edificio o qualsiasi altra cosa vicina fa ombra in quel punto particolare, non contare il tempo durante il quale persiste l'ombra. Quindi, se hai 12 ore di luce solare, ma il sole è al di là della recinzione per 2 ore al mattino, poi dietro un albero per un'ora a mezzogiorno, poi c’è l’ombra della casa del tuo vicino per 2 ore prima del tramonto, avrai solo 7 ore di luce piena. Inoltre, d'inverno i giorni sono più corti. Se pensi di usare il generatore in inverno, calcola le ore invernali.
Se decidi che hai bisogno di 600Wh e ottieni 6 ore di luce solare, il risultato sarà 600Wh / 6h = 100W. Questa è la quantità di potenza necessaria che devi generare, per ora di luce solare, per soddisfare le tue esigenze. Per essere sicuri, moltiplica questo numero per 2 o più. Questo è per tenere conto del fatto che i pannelli solari generano la loro potenza nominale solo quando sono puntati direttamente verso il sole e, se sono fissi, questo non accadrà durante la maggior parte del tempo. A causa di altre dispersioni, si rischia di perdere un altro 20% o più della potenza generata. Se ti aspetti una copertura nuvolosa regolare e prolungata, potrebbe essere necessario moltiplicare per 5 o più (o semplicemente ridurre il consumo).
In generale, ci sono 3 tipi di pannelli solari (in senso stretto, celle fotovoltaiche): di silicio amorfo, policristallini e monocristallini. I pannelli di silicio amorfo sono relativamente poco costosi, poco influenzati da piccole ombre, ma sono molto inefficienti in termini di spazio (per la stessa potenza, i pannelli di silicio amorfo saranno più grandi e pesanti). I pannelli policristallini sono più efficienti, più economici rispetto ai monocristallini, ma anche meno efficienti rispetto a questi ultimi. I pannelli monocristallini sono i più efficienti, ma anche i più costosi. La resa dai pannelli mono e policristallini può essere dimezzata anche da una piccola ombra, a causa del modo in cui le singole celle sono cablate. I pannelli mono e policristallini possono essere acquistati per meno di 1 euro per watt^{[1]XFonte di ricerca}.
Alcuni preferirebbero che i propri pannelli durassero 25 anni, ma in realtà il costo delle celle fotovoltaiche sta calando così rapidamente che la sostituzione o la conversione dei pannelli ogni 5-10 anni è più conveniente che pagare di più all’inizio per avere quelli che durano più a lungo. Se i pannelli solari sono per te troppo costosi, considera di abbassare il consumo di energia. Rinunciare ad alcuni dispositivi non ti ucciderà (e se lo farà, questo articolo forse non fa per te). Calcola la potenza della batteria di cui avrai bisogno. Per fare questo, prendi il consumo di energia stimato nel passaggio 1 e raddoppialo, perché solo metà della potenza delle batterie dovrebbe essere considerata utilizzabile per evitare danni. Poi, moltiplica per il numero desiderato di giorni di riserva. Ad esempio, se si desidera utilizzare 600Wh, sono necessari 1200Wh (o 1,2kWh) di potenza, quindi se hai 3,6kWh, avrai riserve per un paio di giorni, anche se il sole dovesse scomparire (a quel punto, però, potresti avere altri problemi). Poiché la maggior parte delle batterie ha potenza espressa in Ampere-ora (Ah), può essere meglio convertire i Wh in Ah. Per fare ciò, dividi la potenza che hai calcolato per il voltaggio della batteria: 3600Wh / 12V = 300Ah (diviso per 6 per batterie da 6V).
Anche le normali batterie per auto funzionano (almeno per un po’), ma è meglio utilizzare batterie "a ciclo continuo", generalmente vendute per l'uso nei camper e nelle barche. Alcuni preferiscono le batterie da 6V usate per i cart da golf, progettate per resistere a scariche ripetute e profonde. Se utilizzi batterie da 6V, collegane due in serie (polo positivo di una collegato al polo negativo dell'altra), quindi collegale a coppie in parallelo (polo positivo di una coppia con polo positivo dell'altra coppia, polo negativo con polo negativo). Se il budget lo consente, puoi considerare batterie AGM, che sopportano meglio l’usura ma costano anche 2-3 volte in più delle batterie al piombo. Assicurati che i valori di Ah di tutte le batterie collegate insieme sia superiore alla potenza che hai calcolato nel passaggio precedente. Se si utilizzano più batterie, assicurati di avere multipli della stessa batteria, e che queste siano tutte nuove (o rigenerate). Mischiare diverse potenze, modelli o batterie di diverse età può ridurre la vita di tutti i componenti.
I regolatori di carica possono costare da 20 a più di 100€. La cosa più importante è utilizzare comunque un regolatore di carica. Se si collegano direttamente i pannelli solari ad alcune batterie, queste si ricaricheranno per un po', ma potrebbero anche rovinarsi rapidamente. Qualunque sia il regolatore di carica, è necessario che sostenga la quantità di corrente prodotta dai pannelli solari. La maggior parte dei regolatori di carica sono classificati in base agli Ampere, quindi dividi la potenza in Watt dei pannelli solari per 12V (per es. 200W / 12V = ~17A). Trova un regolatore di carica di valore superiore alla stima teorica. Questo ti darà un margine di sicurezza e di spazio per il futuro. Oltre a ciò, la scelta del regolatore dipenderà da un’analisi che considera il costo, l’efficienza e la vita della batteria. I regolatori di carica più costosi usano diversi algoritmi di ricarica a seconda del tipo di batteria. Possono anche compensare la temperatura per proteggere meglio le batterie.
Se prevedi di utilizzare l’alimentazione AC (cioè, usare le normali prese elettriche da muro), avrai anche bisogno di un inverter. Ci sono sostanzialmente due tipi di inverter: a onda sinusoidale modificata e a onda sinusoidale pura. Gli inverter a onda sinusoidale pura ti danno una corrente più vicina a quella cittadina, ma sono generalmente più costosi (90€ o più per un inverter da 600W). Gli inverter a onda sinusoidale modificata possono essere molto più economici (40€ o più per un inverter da 400W), ma alcuni dispositivi potrebbero non funzionare, o funzionare male con loro. Si noti, inoltre, che gli inverter hanno un’efficienza dell’80-90%, il che significa che si perde un po' di potenza nella conversione tra alimentazione DC e AC. Tuttavia, se hai seguito tutti i passaggi precedenti come consigliato, il sistema che hai installato dovrebbe avere potenza in eccesso per assorbire questa inefficienza.
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Consigli

Per ottenere il massimo rendimento dalle celle solari, puoi considerare di montarle su un inseguitore solare.
Il segreto per piccole installazioni solari è quello di ridurre i consumi.

Avvertenze

Se non stai più che attento, potresti rischiare di rompere i dispositivi (a volte anche costosi). Del resto, da queste cose si impara, e di sicuro non rifarai lo stesso errore due volte.
Con piccoli impianti solari, è facile usare troppa potenza e provocare temporanee interruzioni di corrente. Se hai bisogno di grandi quantità di elettricità, dovresti prendere in considerazione una configurazione più costosa e complessa, con maggiore potenza e riserva.
L'elettricità può uccidere, anche se toccare entrambi i poli di una batteria da 12 V di solito non sarà molto peggio di una scarica statica, quindi non ti spaventare troppo (le scariche elettrostatiche possono avere tensioni molto molto superiori a 12 V).
Le batterie al piombo contengono piombo e acido. Possono anche emettere idrogeno, che è esplosivo.
La corrente elettrica può generare calore e il calore in eccesso può causare incendi.