Stand-alone PV plant and desalination plant design for Nerossidiana residence in Acquacalda, Lipari

In recent years, renewable energy sources, especially photovoltaic panels, have gained considerable attention due to the necessity of relying less and less on fossil fuels and discovering alternative and reliable sources of energy. Based on the fact that PV systems are clean, environment friendly and secure energy sources, PV system installation has played an important role worldwide in the last years. However, the drawback of PV system is the high capital cost as compared to conventional energy sources. Currently, many research works are carried out focusing on sizing methods for PV systems to optimize the number of PV modules, capacity of storage battery and capacity of inverters. A residence on the island of Lipari serves as the case study for this essay. In order to determine the technical optimum for the quantity of PV modules and batteries, the PV plant has been sized using two sizing methods from the literature: intuitive and numerical. After this technical sizing, a consideration about the cost of the design is made, in fact the PV system has to be economically feasible and cost-effective. Thus, a new sizing is done through an economic analysis. The new optimal configuration is the one that ensure that all load demand is met at the lowest energy cost. A desalination facility is also planned in order to meet the residence's water needs. The size of the panels and batteries are adjusted to account for the desalination plant's energy requirement. By conducting an economic analysis and determining the lowest LCOE, the ideal configuration is found, as was done earlier. Finally, the case where the home is connected to the electrical grid is also simulated in order to provide a comparison with the off-grid application.

Negli ultimi anni, le fonti di energia rinnovabili, in particolare i pannelli fotovoltaici, hanno guadagnato una notevole attenzione a causa della necessità di affidarsi sempre meno ai combustibili fossili e di scoprire fonti di energia alternative e affidabili. Poiché i sistemi fotovoltaici sono fonti di energia pulite, rispettose dell'ambiente e sicure, negli ultimi anni l'installazione di impianti fotovoltaici ha svolto un ruolo fondamentale in tutto il mondo. Tuttavia, lo svantaggio del sistema fotovoltaico è l'elevato costo di investimento rispetto alle convenzionali fonti energetiche. Attualmente, molti lavori di ricerca si concentrano sui metodi di dimensionamento degli impianti fotovoltaici per ottimizzare il numero di pannelli fotovoltaici, la capacità della batteria e gli inverter. Un residence sull'isola di Lipari serve come caso di studio per questo saggio. Al fine di determinare una configurazione ottimale dei pannelli fotovoltaici e delle batterie, l'impianto fotovoltaico è stato dimensionato utilizzando due metodi di dimensionamento presenti in letteratura: intuitivo e numerico. Dopo questo dimensionamento tecnico, viene fatta una considerazione sul costo del progetto, infatti il sistema fotovoltaico deve essere economicamente fattibile e conveniente. Si procede quindi a un nuovo dimensionamento attraverso un'analisi economica. La nuova configurazione ottimale è quella che garantisce che tutta la domanda di carico sia soddisfatta al minor costo energetico. È previsto anche un impianto di desalinizzazione per soddisfare il fabbisogno idrico della residenza. Per tenere conto anche del fabbisogno energetico dell'impianto di desalinizzazione, il dimensionamento dei pannelli fotovoltaici e delle batterie viene modificato conducendo una nuova analisi economica. Infine, viene simulato anche il caso in cui l'abitazione è collegata alla rete elettrica, per fornire un confronto con l'applicazione stand-alone. È previsto anche un impianto di desalinizzazione per soddisfare il fabbisogno idrico della residenza. Per tenere conto anche del fabbisogno energetico dell'impianto di desalinizzazione, il dimensionamento dei pannelli fotovoltaici e delle batterie viene modificato conducendo una nuova analisi economica e determinando il LCOE più basso, come già fatto in precedenza. Infine, viene simulato anche il caso in cui l'abitazione è collegata alla rete elettrica, per fornire un confronto con l'applicazione stand-alone.