Optimal dsign of PV system for commercial building and analysis of DC distribution toward energy efficiency

The zero net energy policy mandates an increase in the energy efficiency of buildings. Photovoltaic generation systems for self-consumption are one of the most common technologies which serve this purpose. In the first part of the master thesis project, the system design of a photovoltaic system for installation on the commercial building rooftop has been developed. Initial data are load information, i.e., annual energy consumption profiles and the building rooftop dimensions used to define the PV system rated power. The PV system design is developed in detailed steps, taking into account all the effects that determine the production capacity. Dedicated software packages such as HomerPro, PVsyst, and PV*Sol have been used. Additionally, protection devices against overcurrents and overvoltages have been sized by ABB design software. As a second step, the feasibility of a DC distribution system for the commercial building has been carried out. The rationale is that power can be generated in DC by the PV, and then distributed to the loads. Commercial building systems mostly include office equipment and lightning, and both can be supplied by low-voltage direct current. However, a considerable fraction of the load is HVAC, which consists of AC three-phase loads: a possible system architecture was assumed for the power supply of such loads, and detailed calculations of energy efficiency, considering voltage drops and power losses, were carried out.

Le politiche di riduzione dei consumi alimentano una forte tendenza verso l’efficienza energetica degli edifici. La generazione fotovoltaica utilizzata per l’autoconsumo è una delle tecnologie più utilizzate allo scopo. Nella prima parte della tesi. è stata eseguita la progettazione di massima di un impianto fotovoltaico per l’installazione sul tetto di un edificio commerciale uso uffici. Il progetto è stato sviluppato sulla base dei dati di consumo dell’edificio e dell’area disponibile per l’impianto fotovoltaico. Si è poi proceduto a considerare i diversi fattori che determinano la capacità produttiva, e l’effetto sull’efficienza energetica complessiva. Sono stati utilizzati software specifici come HomerPro, PVsyst e PV * Sol have been used. Successivamente, è stato effettuato il dimensionamento delle apparecchiature di protezione contro le sovracorrenti e contro le sovratensioni, utilizzando il software dedicato di ABB. Nella seconda parte, si è ipotizzata la distribuzione di energia in corrente continua all’interno dell’edificio, ipotizzando una maggiore efficienza dovuta alla connessione dei generatori fotovoltaici ai carichi. Negli edifici commerciali, una parte rilevante dei carichi è costituita da apparecchiature elettroniche da ufficio e da sistemi di illuminazione, ed entrambe queste tipologie di carico possono essere alimentate in corrente continua. Tuttavia, i sistemi di condizionamento e ventilazione sono invece normalmente alimentati in corrente alternata trifase: per tali sistemi è stata ipotizzata una diversa architettura del sistema di alimentazione, e sono stati effettuati i calcoli del possibile incremento dell’efficienza energetica.