giovedì 4 marzo 2010

Le applicazioni del fotovoltaico
Dagli anni '70 l'energia fotovoltaica è presente nella quotidianità della nostra vita moderna. Basti pensare alle calcolatrici tascabili o agli orologi ricaricabili con energia solare molto in voga in quegli anni. Piccole applicazioni basate su potenze infinitesimali d'energia, da 0,01 a 0,1 Watt, ma sufficienti per far conoscere l'opportunità del fotovoltaico a un ampio pubblico.
Le prime applicazioni a pannelli solari
Negli anni '80-'90 il fotovoltaico è stato vittima del suo iniziale successo nelle applicazioni micro (le citate calcolatrici da tavolo) e nella piccola elettronica di consumo. Il suo sviluppo per potenze d'energia maggiori si scontrava con i costi crescenti e con risultati poco competitivi rispetto alle altre fonti d'energia. In quegli anni, il petrolio raggiunse una duratura stabilità con bassi prezzi al barile disincentivando qualsiasi investimento nelle energie alternative. Nel corso degli anni '90 la crescente evidenza sui danni dell'inquinamento creò una nuova sensibilità al problema energetico e un rinnovato interesse al fotovoltaico. Nel frattempo la ricerca tecnologica aveva comunque fatto il suo corso realizzando pannelli solari fotovoltaici con rendimenti sempre più elevati e con rapporto prezzo/rendimenti decrescenti.
Come possono essere utilizzati i pannelli solari fotovoltaici?
• Sistemi isolati. Permettono di erogare energia in luoghi ameni e remoti, riducendo in questo modo i costi sociali dell'allaccio alla rete elettrica. Possiamo fare molti esempi pratici: la segnaletica stradale illuminata in località di montagna, il telemonitoraggio (centraline, telecamere ecc.), i sistemi di irrigazione nelle aziende agricole, l'illuminazione nei parchi pubblici, la fornitura di energia per case isolate. La possibilità di creare impianti indipendenti dalla fornitura di elettricità della rete nazionale consente di posizionare macchine e dispositivi in contesti isolati o difficilmente raggiungibili.
• Sistemi connessi in rete. Sono impianti in grado di cedere l'energia elettrica prodotta alla rete elettrica nazionale e ottenere in cambio una tariffa, compensando il costo della bolletta elettrica. L'approvazione del "conto energia" ha reso possibile ottenere un reddito netto positivo (profitto) dalla cessione dell'energia elettrica prodotta dai pannelli solari . Chi possiede ampie superfici esposte al sole, ad esempio capannoni, cortili, parcheggi ecc. può sfruttarle per produrre energia elettrica dai pannelli solari e cederla alla rete nazionale ottenendo un reddito dalla vendita. Le superfici coperte da moduli fotovoltaici trasformano l'energia solare in energia elettrica.
• Sistemi anti black-out. L'energia elettrica prodotta dai pannelli solari può anche essere accumulata e rilasciata in modo programmato o durante i periodi di black-out, consentendo un supporto al sistema di continuità.
• Sistemi integrati nell'edilizia sostenibile. Nel prossimo futuro il fotovoltaico diventerà sempre più parte integrante dei progetti edilizi. Scenari futuri in cui i moduli fotovoltaici si differenzieranno per assumere l'aspetto esteriore di tegole fotovoltaiche, di pareti fotovoltaiche, di finestre fotovoltaiche in grado di generare energia elettrica. In pratica, i pannelli fotovoltaici del futuro scompariranno dalla vista ma saranno sempre più presenti nella vita quotidiana, con un notevole vantaggio anche sotto il profilo del minore impatto sul paesaggio.
• Minifotovoltaico. Negli ambienti domestici e condominiali i pannelli solari di piccole dimensioni possono alimentare dispositivi situati in zone non raggiunte dal servizio elettrico, ad esempio i pannelli solari possono alimentare lampioni nel giardino senza ausilio della rete elettrica. Gazebo solari e piccoli tetti fotovoltaici possono essere buon complemento della rete per diminuire i costi della bolletta.

giovedì 11 febbraio 2010

IMPIANTI FOTOVOLTAICI

Un impianto fotovoltaico è un impianto elettrico che sfrutta l'energia solare per produrre energia elettrica mediante effetto fotovoltaico. Installare un impianto fotovoltaico sulla propria azienda significa eliminare, o ridurre sensibilmente, la bolletta dell'energia elettrica e consente di ottenere un contributo pubblico (il cosiddetto Conto Energia) per ogni Kwh prodotto. Il fotovoltaico è un investimento pulito e sicuro che consente di ottenere flussi di cassa positivi fin dal primo anno grazie al Conto Energia e al risparmio sulle bollette.

CARATTERISTICHE
La potenza nominale di un impianto fotovoltaico si misura con la somma dei valori di potenza nominale di ciascun modulo fotovoltaico di cui è composto il suo campo, e l'unità di misura più usata è il chilowatt picco .La superficie occupata da un impianto fotovoltaico è in genere poco maggiore rispetto a quella occupata dai soli moduli fotovoltaici, che richiedono, con le odierne tecnologie, circa 8 m² / kWp ai quali vanno aggiunte eventuali superfici occupate dai coni d'ombra prodotte dai moduli stessi, quando disposti in modo non complanare. Da osservare che ogni tipologia di cella ha un tipico "consumo" in termini di superficie, con le tecnologie a silicio amorfo oltre i 20 m² / kWp. Negli impianti su terreno o tetto piano, è prassi comune distribuire geometricamente il campo su più file, opportunamente sollevate singolarmente verso il sole, in modo da massimizzare l'irraggiamento captato dai moduli. Queste file vengono stabilite per esigenze geometriche del sito di installazione e possono o meno corrispondere alle stringhe, ovvero serie, elettriche stabilite invece per esigenze elettriche del sistema. In entrambe le configurazioni di impianto, ad isola o connesso, l'unico componente disposto in esterni è il campo fotovoltaico, mentre regolatore, inverter e batteria sono tipicamente disposti in locali tecnici predisposti. Inoltre per massimizzare la captazione dell'irraggiamento solare si progettano e si realizzano sempre più moduli fotovoltaici ad 'inseguimento' solare che adattano cioè l'inclinazione del pannello ricevente all'inclinazione dei raggi solari durante il giorno e la stagione. La prassi vuole che gli impianti fotovoltaici vengano suddivisi per dimensione in 3 grandi famiglie, con un occhio di riguardo soprattutto a quelli connessi alla rete.
Si dicono passivi perché non vi sono componenti attivi : la resistenza e il condensatore dissipano potenza, quindi sono passivi.
I filtri passivi si dividono in 2 categorie:
1. A polo singolo:è basato sulla combinazione di resistori, capacitori e induttori.Sono circuiti RC, RL, LC e RLC.Sono chiamati "filtri passivi", perché il loro funzionamento non dipende da una fonte di alimentazione esterna.
Gli induttori bloccano i segnali ad alta frequenza e conducono quelli a bassa frequenza, mentre i capacitori si comportano al contrario.
Un filtro in cui il segnale passa attraverso un induttore, o nel quale un capacitore fornisce un percorso verso terra, presenta quindi minore attenuazione ai segnali a bassa frequenza che a quelli ad alta frequenza ed è un filtro passa-basso.
Se il segnale passa attraverso un capacitore, o ha un percorso a terra attraverso un induttore, allora il filtro presenta un'attenuazione minore per i segnali ad alta frequenza che per quelli a bassa frequenza, ed è un filtro passa-alto.
I resistori da parte loro non hanno la proprietà di selezionare le frequenze, ma sono aggiunti a capacitori e induttori per determinare le costanti di tempo del circuito, e quindi le frequenze a cui essi rispondono.A frequenze molto alte (maggiori di circa 100 megahertz), a volte gli induttori sono semplicemente fatti da un singolo anello o da una striscia di lamina metallica, e i capacitori da strisce metalliche adiacenti. Tali strutture, che sono utilizzate anche per fare adattamento di impedenza, sono chiamate stub.
2. Multipolari:I filtri di secondo ordine sono misurati con il loro fattore di qualità o fattore Q. Si dice che un filtro ha un Q alto, se seleziona o inibisce un intervallo di frequenze stretto, relativamente alla sua frequenza centrale.


Per filtri elementari passivi si distinguono tre tipi di circuiti:
• Passa basso(PB);
• Passa alto(PA);
• Passa banda(P.banda);
PASSA-BASSO
Il circuito rappresenta un filtro passa-basso.Si dice filtro passa basso un circuito che fa passare in uscita solo le frequenze più basse di un'altra prefissata. La frequenza prefissata, che viene scelta a piacere, viene detta frequenza di taglio e la indichiamo con ft.
Possiamo vedere come il condensatore è un componente che conduce molto le alte frequenze mentre attenua e non fa passare le basse frequenze; nel nostro caso, però, il condensatore non è posto in serie tra ingresso e uscita ma in parallelo all'uscita, quindi le altre frequenze vengono messe in corto circuito dal condensatore verso massa, e non le ritroviamo in uscita; mentre in uscita ritroviamo solo le basse frequenze; quindi il filtro si comporta da filtro passa basso.
Per calcolare la frequenza di taglio si usa la seguente formula:
ft = 1/ 2 pi greco RC

Se indichiamo con Vi la tensione di ingresso e con Vo la tensione di uscita il diagramma del filtro è in funzione della frequenza.Possiamo vedere come a frequenza zero l'uscita assume il massimo valore, cioè Vo = Vi; in corrispondenza della frequenza di taglio ft l'uscita =Rad.quadrata). 2,(assume il valore Vo = Vi/
Si dice frequenza di taglio di un filtro quella frequenza alla quale l'attenuazione del filtro, cioè il rapporto tra tensione di uscita e tensione di ingresso è uguale a 1/ 2,cioè:
2Vo/Vi=1/
Per frequenze superiori alla ft vediamo che la curva scende verso il basso e quindi la tensione in uscita risulta molto attenuata.


PASSA-ALTO

Il circuito rappresentato è un filtro passa-alto.Si dice filtro passa alto un circuito che fa passare in uscita solo le frequenze più alte della frequenza di taglio ft.
Possiamo vedere come il condensatore è un componente che conduce molto le alte frequenze mentre attenua e non fa passare le basse frequenze; nel nostro caso il condensatore è posto in serie tra ingresso e uscita quindi le altre frequenze vengono messe in corto circuito dal condensatore e le ritroviamo in uscita; mentre per le basse frequenze il condensatore si comporta come un circuito aperto, quindi le basse frequenze non riescono a passare; il filtro si comporta da filtro passa alto.
Per calcolare la frequenza di taglio si usa la seguente formula:

Ft = 1/2πRC

Se indichiamo con Vi la tensione di ingresso e con Vo la tensione di uscita il diagramma del filtro è in funzione della frequenza.Possiamo vedere come a frequenza zero l'uscita assume il valore zero; per frequenze inferiori a ft la curva si mantiene molto bassa, quindi le basse frequenze non passano. In corrispondenza della frequenza di taglio ft l'uscita =Rad.quadrata). 2,(assume il valore vu = vi/
Per frequenze superiori a ft vediamo che la curva va verso il valore massimo vi. Quindi è un circuito passa alto.


PASSA-BANDA
Un filtro passa-banda è un dispositivo che permette il passaggio di frequenze all'interno di un certo intervallo (la banda passante) e attenua le frequenze al di fuori di esso. Un esempio di un circuito analogico che si comporta come filtro passa-banda è un circuito RLC (una rete elettrica formata da resistore-induttore-capacitore). I filtri passa-banda possono anche essere creati dalla combinazione di un filtro passa-basso e un filtro passa-alto.
Un filtro ideale dovrebbe avere una banda passante perfettamente piatta, non dovrebbe avere né attenuazione né guadagno per le frequenze all'interno, e dovrebbe attenuare completamente tutte le frequenze al di fuori di essa. Inoltre, dovrebbe avere un intervallo ben determinato, con una suddivisione netta tra frequenze cioè all'interno o al di fuori della banda passante. Nella pratica, nessun filtro passa-banda è ideale. Il filtro non attenua completamente tutte le frequenze al di fuori della banda voluta; in particolare, esiste una regione contigua alla banda passante dove le frequenze attenuate.Tra la frequenza di taglio inferiore f1 e quella superiore f2 di una banda passante, si trova la frequenza di risonanza, in corrispondenza della quale il guadagno del filtro è massimo. La banda passante del filtro è semplicemente la differenza tra f2 e f1.

giovedì 7 gennaio 2010

L'NE555 è un circuito integrato che contiene un multivibratore che può essere configurato come monostabile (timer), come astabile (oscillatore) e come bistabile (flip-flop) permettendo la realizzazione di numerosissime applicazioni diverse.

Questo integrato è stato inventato e progettato da Hans R. Camenzind nel 1970 e introdotto nel mercato nel 1971 dalla Signetics (successivamente acquisita da Philips). Il nome originale era SE555/NE555 e deriva dal fatto che al suo interno ci sono tre resistori collegati in serie ciascuno del valore di 5 kΩ che forniscono, tramite il principio del partitore di tensione, i potenziali di riferimento di 1/3 e 2/3 della tensione di alimentazione ai comparatori interni al dispositivo. La durata dell'impulso o il periodo dell'oscillazione è regolabile da alcune decine di microsecondi ad alcune decine di minuti.

Il circuito interno di questo integrato è formato da 23 transistors, 2 diodi e 16 resistori che compongono oltre al già citato partitore per ottenere le tensioni di riferimento, due comparatori, un latch e uno stadio di potenza per pilotare il carico. Il tutto viene fornito normalmente in un contenitore plastico a 8 pin DIP, ma esistono versioni in contenitore metallico e in vari contenitori SMT.

Esistono numerose varianti del circuito base, oltre alle varie versioni CMOS a basso consumo esiste l'NE556 che è composto da due NE555 nello stesso contenitore (in questo caso DIP a 16 pin) e l'NE558 che è invece formato da 4 unità con connessioni e caratteristiche leggermente diverse dall'NE555.

Il timer 555 è uno dei più popolari e versatili integrati mai prodotti: nonostante l'età del progetto viene ancora oggi fabbricato ed utilizzato largamente grazie alla sua semplicità d'uso, economicità e stabilità. Nel solo 2003 ne sono stati prodotti oltre un miliardo di unità.[senza fonte]

Il 555 e i suoi derivati hanno tre modalità operative:

Monostabile: in questa configurazione, il 555 funziona a "colpo singolo", con un singolo impulso di trigger che manda l'uscita a +Vcc e fa caricare il condensatore C. Utilizzabile per rilevatori di impulso, antirimbalzo per pulsanti, timers, interruttori a tocco, etc.
Astabile: il 555 opera come un oscillatore. Utilizzato ad esempio in lampeggiatori per LED o lampade a incandescenza, come generatore di impulsi, generatore di toni, etc.
Bistabile: il 555 si comporta come un flip-flop, se il pin DIS non viene connesso e non si impiega il condensatore.

giovedì 12 novembre 2009