Laboratorio di sintesi finale Sfruttamento dell’energia solare: fotovoltaica e termica Docente di riferimento: prof. F. Inzoli Sara Livio, matr. 647844 Paola Parravicini, matr. 646802 Politecnico di Milano – Sede di Como Facoltà di Ingegneria Corso di studi in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio
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Laboratorio di sintesi finale Sfruttamento dell’energia solare: fotovoltaica e termica
Politecnico di Milano – Sede di Como Facoltà di Ingegneria Corso di studi in Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio. Laboratorio di sintesi finale Sfruttamento dell’energia solare: fotovoltaica e termica Docente di riferimento: prof. F. Inzoli - PowerPoint PPT Presentation
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Laboratorio di sintesi finale
Sfruttamento dell’energia solare:fotovoltaica
etermica
Docente di riferimento:
prof. F. Inzoli
Sara Livio, matr. 647844Paola Parravicini, matr. 646802
Politecnico di Milano – Sede di Como Facoltà di Ingegneria
Corso di studi in
Ingegneria per l’Ambiente e il Territorio
L’Energia Solare
Il Sole emette con continuità energia sottoforma di radiazione elettromagnetica.
All’ingresso dell’atmosfera, la costante solare vale circa
1350 W/m2
Al suolo, essa si riduce a
1000 300 W/m2
In seguito a fenomeni di riflessione e assorbimento
L’effetto fotovoltaico
Consiste nella conversione dell’energia elettromagnetica in energia elettrica, generalmente ad opera di materiali semiconduttori.
Produzione:
1÷1,5 Wp
Struttura di una cella fotovoltaica
Celle fotovoltaiche: tecnologie disponibiliTipo di Celle al silicio Film sottile Celle Nano-antenne
- Elevata affidabilità e durata (circa 25–30 anni);
- Bassi costi di manutenzione;
- Semplicità d’installazione;
- Modularità.
Svantaggi
- Costi di installazione elevati;
- Bassi rendimenti di conversione;
- Necessità di grandi superfici.
SISTEMI SOLARI TERMICI
SISTEMI SOLARI TERMICI
Permettono la conversione della radiazione solare in energia termica.
Conversione:BASSA TEMPERATURA (< 100°C)MEDIA TEMPERATURA (oltre 250°C)ALTA TEMPERATURA (collettori solari
termici ad alta concentrazione)
IL COLLETTORE SOLARE PIANO- Superficie selettiva
trasparente- Piastra assorbente- Tubi in cui scorre il
fluido termovettore- Strato isolante
η= 17 – 22%
Calore ceduto al fluido termovettoreRadiazione incidente sul collettore
Rendimento:
COLLETTORE SOTTOVUOTOStruttura base: tubi di vetro
concentrici. Nello spazio intermedio è creato il vuoto. Al centro dei tubi è inserito un tubo di rame a forma di U, dove scorre il fluido termovettore.
COLLETTORI TUBOLARI SOTTOVUOTO
Rendimento: 70%
COLLETTORI HEAT PIPE
Rendimento: 80%
SISTEMI A CIRCOLAZIONE NATURALESerbatoio di accumulo dell’acqua posto al di sopra del collettore. Non è necessaria la presenza di una pompa
VANTAGGI:
•Costo limitato
•Installazione semplice
SVANTAGGI:
•Limitata portata ridotte prestazioni energetiche
•Problemi di mantenimento della temperatura dell’acqua nel serbatoio in inverno
•Utenze piccole (4-5 persone)
SISTEMI A CIRCOLAZIONE FORZATASerbatoio di accumulo all’interno dell’edificio. Circolazione fluido avviene tramite pompa centrifuga
VANTAGGI:
•Ampie possibilità soddisfacimento dell’utenza
•Buona efficienza grazie alla stratificazione termica del serbatoio a alla possibilità di regolazione della portata
SVANTAGGI:
•Costo superiore
•Installazione più complessa
IMPIANTO SOLARE COMBINATO
Produzione di acqua calda sanitaria e integrazione al riscaldamento degli ambienti
Soluzione migliore: integrazione con sistemi di riscaldamento a bassa temperatura (pannelli radianti a pavimento,…)
Inclinazione pannelli supera 50° Alternative impiantistiche:• Serbatoio “tank in tank”• Serbatoio di accumulo per acs e scambiatore
di calore per circuito riscaldamento
Impianto combinato con accumulo tank in tank
Impianto combinato con accumulo tank in tank
Caratteristiche dell’utenza: • 5 persone• Superficie abitazione da scaldare: 140 m2
Fabbisogno energetico:• 4.600 kWh/anno per acqua calda sanitaria• 12.000 kWh/anno per riscaldamento ambientiCaratteristiche dell’impianto solare:• Superficie collettori: 14 m2
Impianto combinato: serbatoio di accumulo per acqua calda sanitaria e scambiatore di calore per circuito di
riscaldamento
RISCALDAMENTO PISCINAIl fabbisogno maggiore è nel periodo estivo, quando c’è maggior disponibilità di energia solare
In caso di riscaldamento combinato di piscina e acqua calda sanitaria, necessario un sistema di regolazione dell’afflusso di calore in base alla priorità.
Copertura fabbisogno energetico: 100%
CONCLUSIONI:Valutazioni economiche
E’ necessario tenere conto di
• Tempo di ritorno economico
• Esternalità ambientali
CONCLUSIONI:Valutazioni ambientali
• Benefici in termini di riduzione annua di emissioni (in particolare di CO2) rispetto alle fonti energetiche tradizionali
• Importanza di analizzare l’intero ciclo di vita del prodotto (dall’utilizzo di materie prime allo smaltimento finale)