Dall’alimentazione con generatore al fotovoltaico con accumulo a batterie: progetto energetico fuori rete in un’area forestale

Panoramica del caso

Un progetto in un’area forestale remota è iniziato con un piccolo generatore e una sfida concreta: creare un sistema di alimentazione affidabile per un sito ancora in fase di sviluppo, dove si prevedeva una futura domanda elettrica da edifici, pompe, cancelli, illuminazione e altre apparecchiature.

GeePower ha collaborato con il cliente per comprendere i carichi previsti e i requisiti del progetto, quindi ha configurato per il sito un sistema di accumulo energetico da 20kW / 51.2kWh .

La fornitura completa comprendeva pannelli fotovoltaici, sistema di accumulo a batterie, inverter e relativi componenti. L’installazione è stata eseguita localmente, con supporto tecnico GeePower da remoto tramite telefono, email e WhatsApp durante installazione e messa in servizio.

Quando il progetto è stato documentato, il sistema fotovoltaico con accumulo era già in funzione da diversi mesi, mentre lo sviluppo dell’area forestale era ancora in corso.

Nota sui materiali: i filmati del progetto, i commenti del cliente e le osservazioni operative si basano su materiali forniti o pubblicati dal proprietario del progetto. I dati prestazionali presentati in questo caso si riferiscono a questa specifica installazione, alle sue condizioni operative e alla fase di sviluppo del progetto.

Il sistema in breve 

La sfida: fornire energia affidabile a un sito remoto

Prima dell’installazione del nuovo sistema, l’elettricità nel sito forestale era fornita da un piccolo generatore.

Era sufficiente per un’alimentazione temporanea, ma il progetto si stava ampliando.

In futuro l’elettricità sarebbe servita in diverse aree della proprietà, tra cui:

• l’edificio principale;
• una sala pompe;
• cancelli d’ingresso;
• il cortile inferiore;
• futuri proiettori per l’area forestale;
• attrezzi da cantiere e carichi elettrici temporanei.

Il cliente aveva quindi bisogno di un sistema che potesse sostenere sia l’attuale fase di costruzione sia la maggiore domanda elettrica prevista con lo sviluppo della proprietà.

Configurazione del sistema in base ai requisiti del progetto

Prima di fornire le apparecchiature, GeePower ha discusso con il cliente l’applicazione prevista, i carichi attesi e i requisiti complessivi del progetto.

In base a questi requisiti, il sistema è stato configurato con un inverter da 20kW e una capacità della batteria di 51.2kWh, con tensione nominale della batteria di 512VDC.

Il sistema supporta fino a 30kW di ingresso fotovoltaico, con due canali MPPT e un intervallo operativo MPPT di 150–850VDC.

GeePower ha fornito i principali componenti necessari al progetto, tra cui:

• pannelli fotovoltaici;
• sistema di accumulo a batterie;
• inverter;
• apparecchiature di sistema correlate.

L’obiettivo non era soltanto fornire un armadio batterie, ma adeguare il sistema di accumulo e conversione della potenza all’applicazione fuori rete prevista dal cliente.

Preparazione del sito per il sistema di accumulo di energia

Prima di collocare le batterie e l’inverter, è stato necessario preparare l’area di installazione.

Per prima cosa sono stati installati i cavidotti, in modo da far passare sottoterra i cavi elettrici necessari.

È stata quindi gettata una fondazione in calcestruzzo per fornire una base stabile alle batterie e all’inverter.

Completata la fondazione, il sistema di accumulo e i quadri elettrici prefabbricati del progetto sono stati collocati in posizione.

Questa infrastruttura ha creato un punto centrale di alimentazione da cui, in seguito, l’elettricità potrà essere distribuita alle diverse aree della proprietà forestale.

Distribuzione elettrica dedicata nell’intero sito

Per il progetto sono stati realizzati due quadri elettrici su misura in acciaio zincato e verniciato a polvere.

Un quadro era destinato ai collegamenti elettrici in ingresso, mentre il secondo ospitava le principali apparecchiature di distribuzione.

Dal punto di distribuzione, i cavidotti interrati raggiungono varie aree del sito, tra cui la sala pompe, i cancelli e il cortile inferiore. Sono previste ulteriori infrastrutture per la futura illuminazione dell’area forestale.

Il sistema di distribuzione comprende un quadro fusibili trifase e protezione contro le sovratensioni.

Un cavo trifase SWA da 25mm² collega il sistema inverter al quadro di distribuzione, insieme a un MCCB da 80A utilizzato per isolare l’inverter dal sistema di distribuzione elettrica del sito.

Installazione dell’impianto fotovoltaico da 36 pannelli

Il progetto utilizza 36 pannelli fotovoltaici installati sul tetto della struttura principale del sito.

Il campo era suddiviso in tre stringhe da 12 pannelli.

L’edificio era già stato posizionato tenendo conto dell’esposizione solare. Sebbene gli alberi circostanti causino ombreggiamento in alcune ore del giorno, il campo ha comunque prodotto una quantità considerevole di energia in condizioni favorevoli.

I cavi fotovoltaici sono stati fatti passare tra i pannelli in canaline protettive, quindi proseguono verso l’inverter e il sistema di batterie.

Questo ha contribuito a organizzare e proteggere i cavi nell’ambiente esterno.

Messa a terra e protezione elettrica

Sono stati installati due dispersori di terra da 2 metri nell’ambito dell’impianto elettrico.

L’installazione comprende anche protezione contro le sovratensioni, interruttori automatici e dispositivi di protezione dedicati al fotovoltaico.

Questi componenti costituiscono una parte importante dell’installazione fuori rete completa, insieme al campo fotovoltaico, all’inverter e al sistema di batterie.

Messa in servizio: quando il sistema non si è avviato come previsto

La messa in servizio non è andata perfettamente al primo tentativo.

Dopo il collegamento delle apparecchiature, inizialmente il sistema non ha funzionato correttamente.

Il cliente ha collegato un computer portatile per diagnosticare il problema e ha utilizzato temporaneamente un generatore per fornire la carica sufficiente a riavviare il sistema.

Dopo la ricarica della batteria e la risoluzione del problema emerso durante la messa in servizio, il sistema è tornato al normale funzionamento.

Durante l’installazione e la messa in servizio, GeePower ha fornito indicazioni tecniche da remoto tramite telefono, email e WhatsApp, consentendo di discutere problemi e domande di configurazione senza la presenza fisica di un tecnico sul posto.

L’utilizzo del generatore mostrato nel progetto faceva quindi parte della messa in servizio e non rappresentava la modalità operativa principale prevista per il sistema completato.

Funzionamento in condizioni reali

Quando il proprietario del progetto ha documentato l’installazione, il sistema era già in funzione da diversi mesi.

La sua valutazione era diretta:

«Funziona benissimo ormai da qualche mese.»

La sfida insolita in questa fase non era la scarsità di elettricità.

Poiché l’edificio principale era ancora in costruzione, il sito non consumava ancora abbastanza elettricità per sottoporre regolarmente la batteria da 51.2kWh a cicli di carica e scarica.

Per ottenere un ciclo di scarica della batteria più profondo, il proprietario ha occasionalmente spento il campo fotovoltaico per circa due giorni, consentendo ai carichi esistenti del sito di scaricare la batteria prima di ricollegare il sistema fotovoltaico.

Una volta riattivati i pannelli fotovoltaici, la batteria poteva ricaricarsi con l’energia solare.

Con l’entrata in funzione di altri edifici, pompe, punti luce e carichi, si prevede che il consumo elettrico del sito aumenti.

Produzione fotovoltaica osservata sul posto

Durante le riprese, si è osservato che il sistema produceva circa 13–18kW di potenza fotovoltaica in condizioni di irraggiamento variabili.

Questo è coerente con un sistema progettato per accettare fino a 30kW di ingresso fotovoltaico, sebbene la produzione effettiva dipenda dal campo installato, dall’orientamento dei pannelli, dall’ombreggiamento, dalle condizioni meteo, dalla stagione e da altre condizioni del sito.

I valori sopra riportati sono osservazioni relative a questa specifica installazione e non devono essere interpretati come valori di produzione garantiti per altri progetti.

In questa fase dello sviluppo dell’area forestale, la produzione fotovoltaica disponibile ha talvolta superato la domanda elettrica del sito ancora incompleto.

Dall’alimentazione temporanea con generatore a un sistema fotovoltaico con accumulo

Il cambiamento concreto sul sito va oltre l’installazione di un armadio batterie.

L’alimentazione temporanea originaria si basava su un piccolo generatore. La nuova infrastruttura combina:

Fotovoltaico → inverter → accumulo a batterie → protezione e distribuzione → carichi del sito

Il sistema può ora sostenere il fabbisogno elettrico esistente, lasciando margine per ulteriori carichi con lo sviluppo della proprietà.

Il progetto mostra inoltre perché un’installazione fuori rete non può essere definita considerando soltanto la capacità della batteria. Occorre valutare insieme l’ingresso fotovoltaico, la potenza dell’inverter, i carichi previsti, l’infrastruttura di distribuzione e la futura espansione.

In questo caso, il ruolo di GeePower ha coperto il percorso dalla comprensione delle esigenze del cliente e dalla configurazione della soluzione di accumulo alla fornitura delle principali apparecchiature di sistema e al supporto da remoto per l’installazione.

Un sistema per un progetto ancora in corso

Lo sviluppo dell’area forestale non è ancora completato.

L’infrastruttura elettrica è stata installata mentre l’edificio principale e altre parti della proprietà erano ancora in fase di sviluppo. Il sistema energetico ha così potuto entrare in funzione prima che fosse raggiunto il profilo di carico definitivo del progetto.

Si prevede un aumento della domanda dovuto a ulteriori carichi degli edifici, pompaggio dell’acqua, cancelli, illuminazione esterna e altre apparecchiature della proprietà.

Il progetto è quindi un utile esempio reale di progettazione di un sistema fuori rete che considera sia la domanda attuale sia l’espansione futura, anziché dimensionarlo solo per la fase di costruzione.

Stai pianificando un progetto di accumulo di energia fuori rete?

Proprietà remote, aziende agricole, officine, cantieri e altre applicazioni fuori rete possono avere esigenze di potenza molto diverse.

La sola capacità della batteria non basta a definire il sistema più adatto.

Per una configurazione pratica, occorre considerare fattori quali:

• carico di punta e continuo;
• potenza dell’inverter necessaria;
• capacità fotovoltaica;
• consumo energetico giornaliero;
• requisiti di backup;
• carichi futuri previsti;

devono essere considerati insieme.

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