IL FILM SOTTILE - articolo

IL FILM SOTTILE
I MODULI IN FILM SOTTILE TANDEM GARANTISCONO UNA PRODUZIONE DI
ENERGIA SUPERIORE A QUELLA DEI MODULI CRISTALLINI.
Sommario
Il numero delle installazioni dei Sistemi FotoVoltaici con moduli a Film Sottile sta crescendo in
tutta l’Europa ed in modo particolare nei paesi caldi dell’area mediterranea.
Le tecnologie dei prodotti disponibili sul mercato sono sempre più numerose e vi è un particolare
interesse per la tecnologia a Film Sottile per il basso costo di acquisto dei moduli e per i vantaggi
legati al coefficiente di temperatura..
Infatti, il basso coefficiente di temperatura del Film Sottile conferma l’aspettativa che un sistema
fotovoltaico possa dare energia paragonabile ai sistemi basati su moduli in poli o monocristallino.
Presso un istituto universitario di Atene sono state fatte delle prove di confronto per verificare la
produzione globale di energia di sistemi basati su Film Sottile Amorfo, su Cristallino e su Film
Sottile CIS. Sono stati verificati i dati di produzione considerando tre periodi dell’anno
caratterizzati da una diversa temperatura. I dati sono stati normalizzati al KWp di picco.
Il risultato finale è stato che il sistema basato su moduli Amorfi a Film Sottile produce decisamente
più energia rispetto ad altre tecnologie.
La prova
Sul tetto di un edificio dell’Università di Atene sono stati realizzati due impianti: uno da 2,178
KWp con moduli tandem, un secondo da 2,990 KWp con moduli in policristallino, ed un terzo con
Film Sottile CIS da 3,600 KWp.
I sistemi hanno lo stesso orientamento ed i moduli sono inclinati a 30°.
Le caratteristiche tecniche dei moduli sono indicate di seguito:
nella tabella 1 (Film Sottile Amorfo)
nella tabella 2 (Cristallino)
nella tabella 3 (Film Sottile CIS)
Caratteristiche tecniche dei moduli a Film Sottile:
Table 1
Array 1
Sharp NA-F121 (G5)
Tandem
cells
of
amorphous
mycrocristalline silicon
121 Wp
Module Rated Power
2178 Wp
Array Rated Power
Module Area
1.42 m²
Area per 1 kWp
11.74 m²
8.5%
Module Efficiency at STC
Temperature Coefficient of Power (α
αP - 0.24% /°C
mmp) at NOCT
SMA Sunny Boy 2500
Inverter Type
2300 W
Inverter Rated Output Power
93.2 %
Inverter Efficiency (Euro)
Module type
Cell technology
and
Questi moduli hanno una minore efficienza rispetto ai moduli in policristallino ma presentano un
coefficiente di temperatura molto basso per quanto riguarda la potenza e con le prove si vuole
verificare se vi è una maggiore produzione di energia elettrica.
Sharp Electronics Italia S.p.A.
1
Caratteristiche tecniche dei moduli in Policristallino:
Table 2
Module Type
Cell technology
Module Rated Power
Array Rated Power
Module Area
Area per 1 kWp
Module Efficiency at STC
Temperature Coefficient of Power (α
αP
mmp) at NOCT
Inverter Type
Inverter Rated Output Power
Inverter Efficiency (Euro)
Array 2
Shell Solar S115
Polycrystalline Silicon cells
115 Wp
2990 Wp
1.03 m²
8.96 m²
11.2 %
- 0.45 %/°C
Fronius IG30
2500 W
92.7 %
Questo sistema basato su moduli con una efficienza più elevata ha un coefficiente di temperatura
più elevato per quanto riguarda la potenza.
I dati sono stati raccolti da dicembre 2010 ad agosto 2011 ed i dati sono stati tutti normalizzati ad 1
KWp di potenza.
Caratteristiche tecniche dei moduli CIS Film Sottile:
Table 3
Array 3
Shell Solar ST40
Copper – Indium Diselenide cells
40 Wp
3600 Wp
0.42 m²
10.5 m²
9.5 %
Temperature Coefficient of Power (α
αP - 0.60 %/°C
Module Type
Cell technology
Module rated Power
Array Rated Power
Module Area
Area per 1 kWp
Module Efficiency at STC
mmp)
at NOCT
Inverter Type
Inverter Rated Output Power
Inverter Efficiency (Euro)
Fronius IG60
4600 W
93.5 %
I moduli CIS a Film Sottile presentano un più alto coefficiente di temperatura per quanto riguarda la
potenza.
Sono stati scelti tre periodi dell’anno: il primo periodo attorno a dicembre 2010 con un temperatura
media tra i 10° e i 15°; il secondo periodo attorno a marzo 2011 con una temperatura attorno ai 13°;
il terzo periodo attorno a luglio 2011 con una temperatura tra i 30° e i 35°. I risultati hanno
dimostrato che nei primi due periodi i sistemi confrontati danno circa la stessa quantità di energia
mentre nel periodo più caldo il grafico sotto riportato (Fig.1) indica che il Film Sottile produce più
energia.
Sharp Electronics Italia S.p.A.
2
Fig. 1
1: Irradiazione Solare – 2: Silicio Amorfo – 3: Policristallino – 4: CIS
Riportando i dati cumulati per i periodi testati abbiamo il seguente raffronto - tabella 4:
Cumulative Energy
250
Energy Kwh
200
Amorfo TF
150
Policristallino
Cis
100
50
0
Cold
32
Mild
29
Hot
32
Weather
Days
Table 4 Cumulative Energy Production
Cold Weather (32 days)
Mild Weather (29 day)
Hot Weather (32 days)
Sharp Electronics Italia S.p.A.
Array 1
57.50
(-6.72%)
93.89
(-3.19%)
196.31
(-)
Array 2
61.33
(-0.51 %)
94.54
(-2.52%)
168.05
(-14.39%)
Array 3
61.64
(-)
96.99
(-)
172.82
(-13.97%)
3
Latitudine
Un altro elemento fondamentale nella progettazione dei sistemi fotovoltaici è la diversa influenza
dello spettro solare sulle tecnologie a Film Sottile e a Cristallino. Il Film Sottile è più sensibile alle
basse frequenze mente il Cristallino è più sensibile alle alte frequenze come appare dalla Figura 3:
Spectrum Sensitivity
C-Si
Thin-film
200
400
600
800
1000
Wavelength (nm)
Così è diversa la produzione di energia in funzione della latitudine come appare dalla Figura 4:
High latitudes
Low latitudes
200
400
600
800
1000
Wavelength (nm)
Sharp Electronics Italia S.p.A.
4
Per questa ragione la scelta del modulo Film Sottile – Tandem con uno strato di Amorfo e una di
Cristallino è l’ideale per sfruttare in pieno lo spettro solare sia nelle basse sia nelle alte frequenze,
caratteristica delle basse latitudini e quindi al vantaggio derivante dall’alta temperatura ambiente si
aggiunge la possibilità di sfruttare la maggiore energia dello spettro solare.
Fig. 5
Conclusioni
In un clima freddo il sistema Film Sottile Amorfo produce meno energia (-6,72%) dagli altri due
sistemi.
In un clima temperato producono grosso modo la stessa energia.
In un clima caldo il sistema Film Sottile Amorfo produce molta più energia (+14%) degli altri
grazie al miglior coefficiente di temperatura per quanto riguarda la potenza.
Inoltre il costo del Film Sottile Amorfo è molto più basso rispetto alle alte due tecnologie e quindi
rappresenta un miglior investimento; per contro essa richiede una maggiore disponibilità di spazio.
Per completezza dobbiamo evidenziare che i vantaggi del Film Sottile Amorfo sono anche altri
come le possibilità di utilizzare le radiazioni a bassa frequenza e la flessibilità di inclinazione del
modulo fino al 10%.
Sharp Electronics Italia S.p.A.
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