Progetto esecutivo boiler fotovoltaico - Boiler solare fotovoltaico

QUESTO PROGETTO VIENE DIFFUSO A TITOLO DI STUDIO E L’AUTORE NON SI ASSUME NESSUNA RESPONSABILITÀ ESPLICITA O IMPLICITA RIGUARDANTE INCIDENTI O POSSIBILI DANNI DERIVANTI DALL’USO DI QUANTO ESPOSTO. CHI REALIZZA E UTILIZZA LE INFORMAZIONI PRESENTI IN QUESTA PAGINA LO FA A SUO ESCLUSIVO RISCHIO E PERICOLO ASSUMENDOSI TUTTE LE RESPONSABILITÀ CHE NE POSSANO DERIVARE. OPERARE CON LA CORRENTE CONTINUA E’ RISCHIOSO PERCHE’ UN IMPIANTO MAL ESEGUITO O NON CORRETTAMENTE MANUTENUTO PUÒ FACILMENTE INCENDIARSI.

PRIMA DI PROCEDERE LEGGERE questo istruttivo studio fatto dai pompieri sulle molteplici cause che possono determinare un incendio in un impianto fotovoltaico.

Sigla schema	Funzione	Dati Tecnici
I	Interruttore generale lato rete alternata	interruttore bipolare 250V 10A
F	Fusibile generale lato rete alternata	Fusibile 250V 10A
T	Trasformatore ausiliario per l’alimentazione del relé lato corrente alternata e del teleruttore lato corrente continua	Trasformatore 220v/24v 30 VA 50Hz
Ba	Termostato a bulbo inserito nello stelo della resistenza, regolato a circa 40° che ha la funzione di dare il consenso all’alimentazione del relè R quando la temperatura dell’acqua boiler scende sotto il valore regolato.	Tensione di lavoro di 250V c.a 5A. Immagine
Bs	Termostato bimetallico da inserire nello stelo della resistenza tarato 70°, esso ha la funzione di disalimentare il boiler sia lato c.a. che lato c.c. al superamento di una soglia di sicurezza di 70°.	Tensione di lavoro di 250V c.a 5 A. Immagine
C*(Vedere nota sotto)	Commutatore 3 posizioni: Pos1=Funzionamento automatico Pos2=Funzionamento solo solare Pos3=Funzionamento forzato	Commutatore tre posizioni 250v 10A
R	Relé alimentazione resistenza lato rete	Relè ditta Finder o equivalente octal 250v 10A bobina 24 volt c.a. Imm agine relé Immagine zoccolo.
RCA – RCC	Resistenza boiler lato alternata 1200 Watt 230Volt, lato continua 800 Watt 100 Volt.	Foto
TCC (Vedere nota sotto)**	Teleruttore alimentazione lato pannelli solari.	CONTATTORE ABB Tipo A16-30-10 Bobina 24V 50-60 Hertz con contatto ausiliario NO (normalmente aperto) Foto
L1 – L2	Lampade spia	Spia fluorescente bassa tensione 24Vca
A	Amperometro misura corrente prodotta dai pannelli solari	Amperometro da pannello corrente corrente continua 10 A fondo scala
FC	Fusibile con sezionatore. serve ad isolare i pannelli dall’impianto per lavori o durante le assenze prolungate dell’utente	Portafusibile sezionatore

DV	Diodo volano protezione pannelli solari	Dati tecnici
S	Sezionatore bipolare di linea manovrabile sotto carico. Esso seziona un solo polo come da schema con i due contatti in serie perché operare sui due poli, causa la ridotta distanza tra gli stessi, non appariva sicuro. L’effettivo sezionamento dell’impianto avviene estraendo i due fusibili Fc sopraccitati.	immagine
PS1 – PS2 – PS3	Tre Pannelli solari collegati in serie	Pannelli da 240 Watt 30 Volt tipo CS6P-P prodotti da Canadian Solar. Dati tecnici clicca qui

NOTE:

C* Funzioni del Commutatore tre posizioni:

Posizione 1: funzionamento automatico, il sole da tutto quello che può, se non ce la fa quando la temperatura scende sotto il valore prefissato dall’utente la rete enel interviene a riportare il valore della temperatura al valore prefissato. Se ad esempio la temperatura del termostato Ba é stata impostata a 40 gradi, sotto tale valore si chiude il contatto del termostato e in tal modo alimenta il relè R il quale chiudendosi con i due contatti in serie alimenta la sezione alternata della resistenza. In relazione al grado di sensibilità del termostato superato di qualche grado la temperatura impostata il termostato si apre e disalimenta la resistenza lato rete lasciando lavorare solo quella lato pannelli solari.

Posizione 2: Solo sole, é la posizione più risparmiosa in quanto lavora solo il sole. Se la famiglia accetta di non avere sempre la temperatura al top, in tale posizione, anche senza rete c’e sempre a disposizione, anche nelle condizioni meteorologiche non ottimali, un pò di acqua tiepida per le normali funzioni di lavarsi le mani, il viso, i piatti ecc.

Posizione 3: alimentazione forzata. In tale posizione, come si vede dallo schema, viene escluso il termostato Ba per cui la rete spinge, indipendentemente dal sole, la temperatura massima impostata con il termostato Bs. Scopo di tale posizione é quello di arrivare alla maggiore temperatura per particolari esigenze quali ad esempio disinfettare il boiler dalla legionella.

Tcc ** Teleruttore lato continua

Il teleruttore ideale, da un punto di vista progettuale, sarebbe stato un apparecchio omologato per uso in corrente continua ma costa molto per cui si é ripiegato su un teleruttore c.a. di potenza tripolare: collegando in serie i tre contatti ha dimostrato di operare ugualmente bene.

Il tipo in corrente continua che stato individuato é prodotto da Shaltbau, serie C 137 Dati tecnici qui

I componenti della tabella sopra contrassegnati con tre asterischi sono collocati su un pannello posto sul solaio della abitazione all’uscita dei pannelli. In esso sono collocati:

Un sezionatore manuale a coltello S per isolare i panelli in caso necessità: Manutenzione, ricerca guasti, assenze prolungate dalla abitazione.

Diodo Dv ( freewheel diode) ha la funzione di proteggere i pannelli da qualsiasi Spike che porti tensione inversa verso di essi e li possa danneggiare.

NOTA: nei primi anni della sperimentazione c’era anche un diodo di blocco, Db, tra diodo Dv e fusibile Fc, ancora visibile nella foto del pannello di sezionamento. Esso impediva che una tensione positiva potesse entrare nei pannelli danneggiandoli, magari a seguito di un contatto accidentale con la rete alternata ma poi é stato tolto ritenendo tale evento altamente improbabile e poi perché si ‘mangiava’ circa 3 watt riducendo il rendimento dell’impianto.

Esecuzione impianto parte elettrica

Introduzione

Progettazione e layout impianto ha avuto come filo conduttore quello della sicurezza intesa ad evitare che possa avvenire un qualsiasi dei seguenti i tre eventi:

1) Contatto accidentale tra il polo positivo e quello negativo sulla linea corrente continua

1) Contatto accidentale verso massa della linea corrente continua

3) Contatto accidentale tra la sezione corrente continua e la sezione rete alternata 220 Volts

Dopo aver collocato i panelli solare sul tetto sono stati calati due cavi unipolari di 4 millimetri di diametro portandoli come da schema, al sotto indicato pannello.

I cavi provenienti dai pannelli solari si intestano nella unità sezionamento e protezione pannelli solari (Immagine sopra ) collocata in un solaio in prossimità dei pannelli solari. Il sezionatore S é senza protezione per poter controllare periodicamente lo stato dei contatti.
Con riferimento alle sigle dello schema nel unità sezionamento e protezione pannelli solari sono contenuti i seguenti componenti:
Sezionatore S, Fusibili Fc, Diodo Dv . In questo pannello sono contenuti i seguenti componenti: S, Dv, Fc

Dalla unità sezionamento e protezione pannelli solari ripartono i due cavi provenienti dal sopraccitato pannello di cui il cavo negativo che va collegato, senza altre interruzioni, ad un polo della resistenza lato continua del boiler mentre il polo positivo entra nell’unità interruttore corrente continua mostrata qui sopra che contiene anche l’amperometro per la misura della corrente erogata dai pannelli.
L’uscita del teleruttore va collegata all’altro polo della resistenza boiler lato corrente continua mentre il comando del teleruttore va al pannello di controllo sotto descritto.
Con riferimento alle sigle dello schema nel unità interruttore corrente continua sono contenuti i seguenti componenti:
TCC
L2
A (Amperometro)

Al pannello di controllo entra la rete 220 v c.a. e messa a terra, i cavi provenienti dai termostati allocati dentro la sede termostati della resistenza boiler, i cavi comando bobina del teleruttore corrente continua.
All’interno del pannello c’e un contatore l’energia elettrica assorbita dalla rete dal boiler.
La misura della potenza/energia prodotta dai pannelli fotovoltaici é fatta in modo saltuario con un altro strumento low cost che non ha la sicurezza per essere stabilmente inserito nel circuito.

ATTENZIONE: il boiler fotovoltaico presentato qui é forse, al momento, l’unico dispositivo domestico alimentato in modo promiscuo con corrente alternata e continua e pertanto il massimo dello scrupolo é fondamentale dal momento della progettazione sino al montaggio finale e nei controlli periodici a cui sottoporlo che primariamente consistono nel verificare il perfetto isolamento da terra del lato continua e l’efficienza del teleruttore Tcc.

Esecuzione impianto parte idraulica

L’impianto idraulico é uguale a quello di qualsiasi normale boiler elettrico tradizionale. L’unica variante da apportare é la sostituzione della resistenza esistente con quella speciale a 4 terminali descritta sopra.

Tale resistenza ha un diametro maggiore rispetto a quelle standard e quindi, per poterla montare nel boiler, si é reso necessario realizzare una nuova flangia avente un filetto di un pollice e 1/2.

Qui sotto ci sono le immagini della flangia modificata con relativa resistenza e barra magnesio anticorrosione.

Immagini flangia modificata e relativa resistenza boiler 4 terminali