Design of a residential photovoltaic plant

The following thesis will deal with the design of a semi-integrated roof-mounted photovoltaic plant. Before starting to speak about the project, some general aspects will be introduced and discussed. The first thing that will be analyzed is the change that is globally occurring in the energetic field and its main causes. Then, the importance of solar energy and some general information about the main components constituting a photovoltaic plant will be argued, with a particular focus on power optimizers, that are an unconventional component for this kind of plants. At the end of the introduction, there will be some short observations about the historical growth of solar energy, its price decay and legislation in our country. Subsequently, the thesis will focus on the project itself, first explaining the project methodology used in all the scenarios analyzed and then applying it to the case study. The design criteria will deal with the directives used to select and couple the components, the method use to define the electrical scheme, the formulas used to obtain the producibility of the plant and to split the energy fluxes of the installation and, finally, the way in which the economic feasibility of the investment will be assessed. Furthermore, other cases will be introduced comparing them with the main scenario from the point of view of the designing phase and the techno-economic perspective. Finally, a comment on the best configuration to be adopted will be argued.

Il seguente lavoro riguarderà la progettazione di un impianto fotovoltaico semi-integrato su tetto. Prima di entrare nello specifico del progetto, alcuni aspetti generali saranno introdotti e discussi. Innanzitutto, vi sarà un’analisi dei cambiamenti che stanno avvenendo nel settore energetico e le cause scatenanti. Nella parte successiva verrà spiegato il perché dell’interesse verso la fonte di energia solare, più alcune informazioni generali riguardo i componenti fondamentali di un impianto fotovoltaico, con particolare attenzione riguardo gli ottimizzatori di potenza, non previsti nelle centrali tradizionali. Al termine dell’introduzione, vi sarà un accenno alla crescita dell’energia solare negli ultimi anni, al crollo del prezzo di produzione dell’energia ed alla legislazione nel nostro paese. In seguito, la tesi si focalizzerà sul progetto stesso, inizialmente introducendo le fasi dell’iter progettuale adoperato in tutti gli scenari analizzati e poi applicandolo nello specifico al progetto d’interesse della tesi, attraverso l’analisi del caso studio. I criteri di design riguarderanno quelle che sono le direttive utilizzate per selezionare ed accoppiare i componenti, il metodo adoperato per definire lo schema elettrico e le formule che hanno permesso di ottenere la producibilità dell’impianto, suddividere i flussi energetici ad esso associati, ed infine giudicare la fattibilità dell’investimento. Inoltre, altri casi saranno introdotti e confrontati allo scenario principale da un punto di vista puramente progettuale e da uno tecnico-economico. Infine, sarà presentato un commento relativo alla migliore soluzione da adottare.