Progettazione di un sistema di illuminazione a LED che utilizza celle fotovoltaiche ad energia solare per un complesso commerciale proposto

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 13289 (2022) Citare questo articolo

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Il documento delinea i concetti e la progettazione di un prossimo sistema solare fotovoltaico autonomo per soddisfare il fabbisogno energetico di un nuovo complesso aziendale proposto. Lo scopo di questo studio è quello di sviluppare un metodo di previsione per l’utilizzo dell’energia solare per scopi commerciali. Innanzitutto viene calcolato il fabbisogno energetico annuale per l'illuminazione e i servizi di un complesso commerciale. Nel complesso sono previste luci a LED per l'illuminazione per ridurre al minimo il costo dell'energia. Sulla base della stima del carico, si prevede che il numero di pannelli solari sarà 6097, per generare energia per l'area proposta. In secondo luogo, la parte importante del progetto nella stima della radiazione solare e dell'angolo di inclinazione ottimale di un pannello fotovoltaico è stata calcolata per la massima raccolta di energia. In questo caso l'angolo di inclinazione ottimale è 49,34°. È prevista inoltre l'installazione di pannelli fotovoltaici per un funzionamento ottimale e fattibile. I parametri calcolati vengono utilizzati in una simulazione con un software per testarne la praticità nel complesso aziendale. La tecnica viene utilizzata per determinare la quantità di energia prodotta e il rapporto di prestazione del sistema. Viene fornito anche un preventivo di spesa per l'impianto solare fotovoltaico. Alla fine viene presentata un’analisi di queste simulazioni e stime.

Un impianto solare fotovoltaico converte la luce solare in elettricità utilizzando celle fotovoltaiche, note anche come PV o celle solari1. Per realizzare queste celle vengono utilizzate leghe di silicio2. L'energia solare viene convertita direttamente in elettricità dalle celle fotovoltaiche. Funzionano secondo il principio del fotovoltaico3. I fotoni vengono assorbiti da alcuni elementi quando esposti alla luce, che rilascia elettroni liberi. L'effetto fotoelettrico è il termine usato per descrivere questo fenomeno4. L'effetto fotovoltaico è il processo di produzione di energia elettrica in corrente continua utilizzando il principio dell'effetto fotoelettrico5.

Basandosi sul principio dell'effetto fotovoltaico si creano le celle solari o celle fotovoltaiche6. La luce solare viene convertita da loro in elettricità a corrente continua (CC)7. Ma la quantità di elettricità generata da una cella solare non è adeguata8. Pertanto, i moduli solari o i pannelli solari sono costituiti da diverse celle solari montate su un telaio di supporto e collegate elettricamente tra loro7.

In generale, i pannelli solari sono disponibili in una vasta gamma di dimensioni e potenze, che vanno da diverse centinaia di watt fino a diversi kilowatt9. Sebbene i pannelli o i moduli forniscano energia a una determinata tensione, la corrente che producono è determinata dall'intensità della luce incidente10. Nella maggior parte dei casi, tuttavia, gli impianti solari sono dotati anche di inverter per fornire energia CA11.

L’India consuma circa il 6% dell’energia globale12. L’India ha una capacità di generazione installata di 365 GW di cui il 55,8% è alimentato a carbone, il 13,7% è idroelettrico, il 10,1% è eolico, il solare fotovoltaico è dell’8,8%, il 6,8% è di gas naturale, la bioenergia e i rifiuti sono del 2,7%. , il 2% è nucleare, lo 0,1% è alimentato a petrolio13.

L'energia solare costituisce circa l'8,8% dell'elettricità generata14. Questo perché gli impianti solari non possono essere installati in regioni con luce solare incoerente o a causa dell’ampia superficie necessaria per catturare l’energia solare15. Tuttavia, nelle nazioni e nelle regioni ricche di energia solare, l’elettricità prodotta dai pannelli solari è più economica dell’elettricità prodotta commercialmente16. Negli ultimi anni l’utilizzo dell’energia solare ha visto un aumento esponenziale in India17. Si prevede che i progressi nell’efficienza dei pannelli solari renderanno l’energia solare più facilmente disponibile per l’uso negli edifici domestici e negli uffici18.

Il presente progetto è finalizzato allo studio di un sistema di illuminazione e di servizi ad alta efficienza energetica utilizzando lampade a LED, per un complesso commerciale. L’utilizzo di sistemi come i diodi a emissione di luce (LED) al posto delle lampade tradizionali può ridurre il consumo di elettricità19. Lo scopo del lavoro è progettare un efficace sistema solare fotovoltaico in grado di soddisfare l'intera domanda energetica di un complesso commerciale proposto senza consumare la fornitura di energia convenzionale.