Cercare modi per usare meno energia nella tua casa è quasi sempre più conveniente che installare un grande impianto fotovoltaico. Abbiamo iniziato con un utilizzo mensile di 1.000 kilowattora (kwh), che è circa la media per una famiglia statunitense. Siamo scesi a circa 500 kwh spendendo un po’ più di 1.000 dollari in luci efficienti, strisce elettriche con interruttori, un nuovo frigorifero e alcune altre strategie (vedi 8 progetti facili per un risparmio energetico immediato). Confrontatelo con l’impianto fotovoltaico, che ci fa risparmiare 250 kwh al mese ma costa 6.000 dollari – è chiaro dove sia il miglior ritorno. Prendete prima le misure di efficienza, poi comprate l’impianto fotovoltaico.
Abbiamo pianificato un impianto fotovoltaico che avrebbe tagliato il nostro consumo attuale di circa la metà (cioè, un sistema che avrebbe generato circa 250 kwh al mese, o 3.000 kwh all’anno). Abbiamo usato il calcolatore PVWatts del National Renewable Energy Laboratory per stimare le dimensioni di un sistema che produrrebbe 3.000 kwh all’anno nella nostra zona. PVWatts è venuto fuori con una dimensione del sistema che era un po’ più di 2 kilowatt. Il sistema che abbiamo finito per installare ha una produzione stimata di 2,15 kilowatt.
Il nostro sistema utilizza micro-inverter Enphase, ma altre marche possono anche essere disponibili. Abbiamo 10 pannelli fotovoltaici valutati a 215 watt ciascuno, e ciascuno ha un inverter da 190 watt che converte la corrente continua prodotta dai pannelli in corrente alternata, che è il sistema standard per l’elettricità nelle case negli Stati Uniti. Abbiamo ordinato il sistema come un kit che includeva i pannelli fotovoltaici, i micro-inverter, le guide di montaggio e una serie di altre parti. Il kit è stata una buona scelta, ma non aspettatevi un kit del tipo “inserisci-tab-A-in una slot-B”. Fondamentalmente, si ottiene una scatola piena di parti. Diventerai presto familiare con i siti web delle aziende che producono le parti – specialmente l’area “scarica manuali”.
Situare il campo fotovoltaico
In teoria, i pannelli solari per la tua casa dovrebbero essere rivolti a sud, ed essere inclinati ad un angolo circa uguale alla tua latitudine locale. Sarebbero anche in piena luce solare senza ombreggiatura da circa tre ore prima del mezzogiorno solare (il momento in cui il sole è direttamente nel mezzo del suo percorso attraverso il cielo in un dato giorno) a tre ore dopo il mezzogiorno solare. Le prestazioni non soffriranno molto se non è possibile ottenere i pannelli puntati verso sud o inclinati nel modo giusto, ma anche una piccola quantità di ombreggiamento può avere un grave effetto negativo.
Un sondaggio del sito solare vi mostrerà qualsiasi potenziale problema di ombreggiamento per qualsiasi periodo dell’anno. Si può fare l’indagine del sito in un paio di modi. Un modo è una procedura in cui si usa una “carta del sole” per la vostra zona e un semplice avvistamento di oggetti che possono causare ombre – questo potrebbe essere un divertente evento familiare per insegnare a tutti il percorso del sole durante l’anno. Un altro metodo semplice è quello di modellare il tuo campo fotovoltaico e i potenziali oggetti d’ombra nel programma di disegno gratuito Google SketchUp. SketchUp ha una funzione che vi mostrerà i modelli di ombreggiamento per qualsiasi momento del giorno e dell’anno.
I micro-inverter offrono un vantaggio in situazioni di ombreggiamento parziale perché, in questo sistema, ogni pannello FV ha un inverter che fornisce l’inseguimento del punto di massima potenza per ottenere la massima potenza possibile da quel pannello, sia che sia parzialmente ombreggiato o in pieno sole. Per i sistemi convenzionali di inverter di stringa, l’ombra parziale può causare la caduta della tensione di una stringa di pannelli fino al punto in cui l’inverter si spegne e l’uscita di potenza scende a zero – un grande effetto, davvero. Se hai seri problemi di ombra che non puoi modificare, il fotovoltaico probabilmente non è una buona scelta per la tua situazione.
Abbiamo optato per il montaggio a terra piuttosto che sul tetto perché ha reso l’installazione più facile (e meno spaventosa), e non avremo bisogno di rimuovere i pannelli se il tetto dovesse mai essere sostituito.
Installazione pannelli solari
E’ il momento della parte divertente – l’installazione del sistema! Si possono costruire o comprare molti tipi di sistemi di montaggio di pannelli fotovoltaici, ma i pannelli fotovoltaici probabilmente dureranno 30 anni, quindi scegliete un sistema di montaggio che possa resistere al vento e alle intemperie per molto tempo. Abbiamo fatto il nostro rack di montaggio da 4-by-4 pali di legno trattato e piedini di cemento, poi installato i pannelli su rotaie di alluminio progettato specificamente per sostenere i pannelli sopra i telai di legno.
Con qualche aiuto da parte dei vicini e una betoniera in prestito, abbiamo installato i supporti abbastanza rapidamente. È importante assicurarsi che i supporti siano allineati bene. Abbiamo usato dei telai temporanei 2 per 6 dietro i pali verticali per allineare tutti i telai di supporto.
Assicuratevi che i giunti nel telaio di legno siano rinforzati con piastre di metallo e che le fondamenta siano adeguatamente dimensionate. Applicare una mano extra di conservante per legno a tutte le estremità delle venature del legno trattato e alle aree in cui il legno entra in contatto con il cemento. Nel nostro clima, il legno trattato dura a lungo, ma se vivete in un clima umido, potreste voler considerare i supporti metallici.
Dopo che i telai di montaggio erano nel terreno, abbiamo installato le guide di supporto in alluminio. Questo è stato facile da fare utilizzando le staffe a L fornite. Abbiamo poi installato i micro-inverter sulle rotaie, che ha richiesto solo due bulloni in acciaio inox per ogni inverter.
Poi, abbiamo installato i pannelli fotovoltaici, iniziando da un’estremità e lavorando attraverso le rotaie. Fate attenzione! Uno scivolone può costarvi un pannello fotovoltaico da 600 dollari. I pannelli sono scomodi da maneggiare, quindi avere assistenza per questa parte è importante. Abbiamo temporaneamente bloccato un 2-by-6 sotto ogni pannello per sostenerlo mentre facciamo le regolazioni finali. I morsetti di montaggio scorrono semplicemente nelle fessure delle guide di supporto. Dopo che il pannello fotovoltaico è in posizione, i morsetti possono essere serrati per fissare il pannello.
Controllare l’allineamento frequentemente mentre si montano i pannelli. Piccoli errori di allineamento si sommano e tendono ad essere evidenti. Abbiamo stretto i morsetti del pannello quanto basta per tenerli in posizione, e successivamente abbiamo usato una chiave dinamometrica per il serraggio finale.
Cablaggio del sistema fotovoltaico
Il cablaggio del sistema Enphase è relativamente semplice, ma assicuratevi di leggere tutte le istruzioni e di comprendere le questioni di sicurezza. Avete a che fare con alte tensioni, e i pannelli fotovoltaici rendono il sistema “caldo” anche se non è collegato alla rete. Se pensi che questo possa essere più di quanto tu voglia affrontare, puoi collaborare con un elettricista locale per fare il cablaggio. Il lavoro effettivo coinvolto nel cablaggio non è molto, quindi questo non dovrebbe aggiungere significativamente al costo del sistema.
I fili di uscita da ogni pannello fotovoltaico spina nei fili di corrispondenza sul micro-inverter. I cavi di uscita dai micro-inverter sono solo daisy-chained insieme. L’uscita dall’inverter finale va prima a una scatola di giunzione sul campo fotovoltaico e poi a un interruttore di scollegamento del campo fotovoltaico situato vicino al contatore della casa. Dall’interruttore di scollegamento, l’alimentazione va a un interruttore inutilizzato nella scatola dell’interruttore automatico.
L’interruttore di scollegamento del campo fotovoltaico permette agli operatori di scollegare il campo fotovoltaico dalla rete. L’interruttore deve essere bloccabile, deve essere vicino al contatore principale della casa e deve essere chiaramente etichettato. Anche l’interruttore che alimenta l’energia fotovoltaica nella scatola dell’interruttore deve essere etichettato.
Ho collegato i pannelli fotovoltaici e il nuovo interruttore per ultimo, quindi quasi tutto il cablaggio è stato fatto su un sistema “morto”.
Messa a terra del sistema
Controlla tutto il tuo cablaggio, e sii certo di aver messo tutto a terra come richiesto. Tutti questi componenti (telai dei pannelli fotovoltaici, guide di supporto dei pannelli fotovoltaici, custodie dei micro-inverter, scatole di giunzione del campo fotovoltaico e l’interruttore di scollegamento) devono essere messi a terra con un metodo di messa a terra approvato.
Per esempio, anche se i pannelli fotovoltaici sono imbullonati alle guide di terra, questo non è un collegamento di messa a terra approvato. Abbiamo usato il sistema di messa a terra Weeb per la maggior parte di questi, e ha funzionato bene.
Oltre ai problemi di sicurezza, gli ispettori cercheranno una messa a terra adeguata. Se dovessi rifarlo, userei il sistema Weeb ovunque perché è così facile.
Informazioni più dettagliate sulla costruzione sono disponibili su Build It Solar.
Avviare l’inverter
Per i sistemi Enphase, un’unità chiamata EMU comunica con tutti gli inverter inviando segnali attraverso la linea elettrica. L’EMU fornisce informazioni sul funzionamento del sistema, controlla lo stato e la salute degli inverter e invia i dati al server Enphase attraverso la connessione Internet di casa tua.
Dopo che l’ispettore ha approvato il tuo sistema e il fornitore di servizi ha installato il contatore di rete, puoi accendere il sistema e collegare l’EMU a una normale presa di corrente. L’EMU troverà i vostri inverter e inizierà la segnalazione. A questo punto, il sistema sta generando energia, e l’EMU vi darà le statistiche di base. Siediti, prendi una birra e guarda la potenza che arriva.
Prestazioni e risparmi del fotovoltaico
Il nostro sistema è in funzione da novembre 2009 e le sue prestazioni sono state buone. Non abbiamo avuto guasti e il sistema non ha richiesto manutenzione. Finora, la produzione di energia è di circa il 10 per cento superiore alla stima del calcolatore PVWatts. Controlla le prestazioni in tempo reale del nostro sistema in qualsiasi momento.
Il costo del nostro sistema è stato di 9.960 dollari, o 4,63 dollari per watt – i prezzi possono essere un po’ più bassi ora. Lo sconto federale del 30 per cento più uno sconto statale di 500 dollari ha portato il costo a 6.470 dollari, o 3,01 dollari per watt. Gli sconti in alcuni stati sono molto più grandi di quelli del Montana.
I sistemi installati professionalmente di queste dimensioni sono spesso quotati a 7,50 dollari per watt, il che significa che abbiamo risparmiato circa 6.000 dollari. Se il costo è la vostra motivazione principale per assemblare un sistema da soli, vi consiglio di ottenere offerte su sistemi installati e confrontarli con il costo di tutte le parti necessarie per un sistema simile.
Il risparmio sulla nostra bolletta elettrica il primo anno è stato di $332 (basato su circa 10 centesimi per kwh), più abbiamo ridotto le nostre emissioni di CO2 di 4.700 libbre. Il semplice periodo di ritorno sui 6.000 dollari che abbiamo investito sarebbe di 18 anni, ma mi aspetto che sia molto più breve se il prezzo dell’elettricità continua ad aumentare. Per esempio, se i tassi salgono del 10% all’anno, il tempo di recupero totale sarà di soli 11 anni.
Fonti di energia solare
Dettagli sulla costruzione
Calcolatrice PVWatts
Prestazioni in tempo reale
Inchiesta sul sito solare
Database degli incentivi statali per le energie rinnovabili e l’efficienza
Sistema di messa a terra
Solar Unbound
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