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Autonomia energetica. Come costruire un mini impianto fotovoltaico.

Una cosa che ho sempre apprezzato è quella di riuscire a costruire qualcosa con le mie mani. Impegnarsi per raggiungere un obbiettivo concreto è sicuramente un’attività che può riservare tante soddisfazioni. Oggi impararemo insieme come funziona un piccolo impianto fotovoltaico, ma sopratutto impareremo a costruirne uno in casa. E’ il primo passo verso l’autonomia energetica, la capacità cioè, di arrrivare all’autoproduzione di energia elettrica fuori dalla rete di un gestore, in modo indipendente.
Gli usi del nostro impianto sono davvero innumerevoli, dall’illuminazione di una piccola baita isolata, dall’uso serale per illuminare l’esterno di un camper, dalla alla carica di uno smartphone in un luogo privo di corrente fino al vedere la TV in tenda a 2000 metri d’altezza. Nel momento in cui scrivo, il costo del progetto è di circa 70 Euro, comprensivo di spese di spedizione.

Partiamo subito da una foto e per capire come è fatto un impianto fotovoltaico e cosa ci serve per realizzarlo. In effetti è tutto molto semplice e quando lo avrete realizzato vi renderete conto voi stessi. L’impianto presentato è perfettamente funzionante e ci permetterà di prendere confidenza con i componenti per passare, se lo vorrete, alla progettazione di soluzioni più evolute. I componenti principali di cui abbiamo bisogno sono 4 e di facile reperibilità.Autonomia-Energetica

1 – Il pannello solare da 20W  serve a produrre energia pulita a 12V dal sole. Scegliamo un pannello fotovoltaico da 20 Watt al silicio monocristallino. Per ora fidatevi, nel prossimo tutorial sarete in grado di capire meglio la natura dei singoli componenti ed adattarli alle vostre esigenze.

2 – Un regolatore di carica da 5A che serve a mantenere costante la tensione di carica verso la batteria e costituisce la vera e propria centralina del nostro impianto. Fornisce informazioni sullo stato di carica della batteria e sui consumi.

3 – Una batteria da 12V  Che conserverà l’energia prodotta dal pannello solare in modo da poterla usare successivamente. Per il nostro primo progetto scegliamo una matteria da 12V e 7,2A

4 – Lampadine a led da 12V Scegliamo 2 lampadine da 12V a LED da 10W per il basso consumo, che ci consente diverse ore di utilizzo. Sono facilmente reperibili. Se volessimo usare apparecchi a 220W, come quelli comunemente in uso nelle nostre case, ci servirebbe aggiungere all’impianto un Inverter che permette di convertire da 12V a 220V. Nella conversione si ha sempre una moderata perdita di energia.

Autonomia energetica? Si parte!

Adesso arriva la parte divertente. Ci serve del filo elettrico e del nastro isolante. Per prima cosa posizioniamo il nostro pannello fotovoltaico all’aperto, possibilmente con esposizione a sud. Colleghiamo i cavi elettrici come nello schema qui sopra e facciamoli arrivare al regolatore di carica, facendo attenzione a rispettare le polarità positivo / negativo. Bene, adesso colleghiamo alle uscite del regolatore di carica la batteria e le lampade. A questo punto il nostro impianto è pronto, accendiamo il regolatore di carica e lasciamo che la batteria si carichi completamente. A sera potremo accendere le nostre lampadine a basso consumo energetico che ci garantiranno autonomia di più di 4 ore fino a quando la batteria sarà carica.

Quanto dura la batteria?

Districarsi tra Watts, Volts e dimensionamento dei componenti diventa il passo fondamentale se vogliamo essere in grado di costruire in autonomia impianti fotovoltaici più potenti aumentando la potenza dei singoli componenti.

Ma andiamo per gradi. Intanto tutte le misurazioni che vedremo sono riferite ad un’ora di utilizzo. A questo punto, per calcolare la potenza in Watt che la nostra batteria eroga in un ora facciamo così:

Volts x Ampere = Watts 

V x A = W

La nostra batteria è da 12V e 7A. Questo significa che i Watts che sarà in grado di erogare per un’ora sono: 12×7=84W. La batteria erogherà i suoi 84W per un’ora dopodichè sarà scarica. Se usassimo una lampada da 40W la batteria durerebbe due ore circa. (84W / 40W).

Le nostre due lampade a LED da 10W consumeranno complessivamente 20W all’ora (ricordate? tutte le misure si riferiscono all’utilizzo orario), il nostro impianto quindi è in grado di fornire luce ininterrotta per 4 ore. Se utilizzassimo una sola delle due lampade da 10W avremmo luce per 8 ore. Niente male per un’impianto da meno di 80 euro. Vuol dire che in un campeggio isolato potremmo avere luce a sufficienza per tutte le ore serali e le prime ore notturne con il solo aiuto dell’energia pulita del sole e senza nessun contatore elettrico. Questo è quello che si dice autonomia energetica.

Quanto tempo ci impiega la batteria a caricarsi?

Comprare il giusto pannello fotovoltaico vuol dire calibrare l’impianto in modo che riesca a caricare completamente la batteria durante le ore diurne. L’ideale sarebbe nel minor tempo possibile. Ovviamente è un gioco di compromessi che dipende da quanto vogliamo / possiamo spendere, dalla zona in cui viviamo e dal tipo di pannello solare che andremo a scegliere. Con il pannello solare che abbiamo trattato in questo articolo caricheremo la batteria in poco più di 4 ore. Vediamo di capire di più.

Abbiamo una batteria da 84Watts/ora ed un pannello da 20Watts/ora. E’ facile capire che il pannello ci metterà circa 4 ore a caricare completamente la batteria. Per i più tecnici le formule sono queste:
Wbatteria / Wpannello = Ore di carica necessarie
84W / 20W = 4,2 ore
La cattiva notizia è che le ore sono intese con il pannello al massimo rendimento. In condizioni di nuvolosità, le ore necessarie per la carica saranno ovviamente maggiori. In ogni caso il nostro impianto è dimensionato bene.

 Conclusioni

Abbiamo visto un esempio piccolissimo ed amatoriale per entrare nel mondo dell’autonomia energetica. Invito tutti a provare, è un’esperienza interessante e che ci porta a farci delle domande e a realizzare qualcosa di concreto e funzionante. Un piccolo esperimento che ci apre le porte della auto-produzione. Un esempio di impianto descritto in questo articolo, lo trovate  cliccando su questo indirizzo o sul primo link a fine articolo, insieme a tutti gli altri componenti.

 

 

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About marcello

Marcello Incarbone è nato a Mazzarino (CL) nel 1973. Laureato in Economia all'università statale di Palermo, lavora nel settore Telecomunicazioni occupandosi di Information Technology e Strategie. Ha due figli Francesco e Fabiana di 11 e 5 anni.

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