COM'È FATTO UN IMPIANTO
L'impianto fotovoltaico è l'insieme di componenti meccanici, elettrici
ed elettronici che captano l'energia solare, la trasformano in energia
elettrica, sino a renderla disponibile all'utilizzazione da parte
dell'utenza.
Le tipologie impiantistiche sono essenzialmente due:
impianti connessi ad una rete elettrica di distribuzione (grid -connected).
impianti isolati (stand alone);
Impianti connessi con una rete elettrica
In questi impianti l'energia viene convertita direttamente in corrente
elettrica alternata che può alimentare le normali utenze oppure essere
immessa nella rete, con la quale lavora in regime di
interscambio. In quest'ultimo caso presso l'utente sono installati due
contatori: uno che contabilizza l'energia elettrica fornita
dall'impianto fotovoltaico alla rete ed uno che contabilizza l'energia
elettrica che l'utente preleva dalla rete. Nell'ipotesi in cui le due
tariffe coincidano, l'utente paga all'ente erogatore dell'energia
elettrica solo la differenza tra l'energia consumata, prelevata dalla
rete, e
quella fornita alla rete.
Gli impianti solari fotovoltaici di connessione a rete hanno la
particolarità di lavorare in regime di interscambio con la rete
elettrica locale. In pratica, nelle ore di luce l'utenza consuma
l'energia
elettrica prodotta dal proprio impianto, mentre quando la luce non c'è
o non è sufficiente, oppure se l'utenza richiede più energia di quella
che l'impianto è in grado di fornire, sarà la rete elettrica che
garantirà l'approvvigionamento dell'energia elettrica necessaria.
Dall'altro lato, se succede che l'impianto solare produce più energia
di quella richiesta dall'utenza, tale energia può essere immessa in
rete. In questo caso si parla di cessione delle "eccedenze" alla
rete elettrica locale.
Composizione di un impianto fotovoltaico grid -connected
1. Cella solare: per la trasformazione di energia solare in energia
elettrica. Per ricavare più potenza vengono collegate tra loro diverse
celle.
2. Inverter: trasforma la corrente continua proveniente dai moduli in
corrente alternata convenzionale a 220V di tensione. Questo adattatore
é assolutamente necessario per il corretto funzionamento
delle utenze collegate e per l'alimentazione della rete.
3. Quadro elettrico: in esso avviene la distribuzione dell'energia. In
caso di consumi elevati o in assenza di alimentazione da parte dei
moduli fotovoltaici la corrente viene prelevata dalla rete
pubblica. In caso contrario l'energia fotovoltaica eccedente viene di
nuovo immessa in rete. Inoltre esso misura la quantità di energia
fornita dall'impianto fotovoltaico alla rete.
4. Rete: allacciamento alla rete pubblica dell'azienda elettrica.
5. Utenze: apparecchi alimentati dall'impianto fotovoltaico.
Impianti isolati (stand-alone)
In questi impianti l'energia generata alimenta direttamente il carico
elettrico. Quella in eccesso viene accumulata nelle batterie che la
rendono disponibile nei periodi in cui il generatore fotovoltaico
non è in nelle condizioni di fornirla. Questi impianti rappresentano la
soluzione più idonea a soddisfare utenze isolate che possono essere
convenientemente equipaggiate con apparecchi utilizzatori
che funzionano in corrente continua.
Composizione di un impianto fotovoltaico stand alone
1. Cella solare: per la trasformazione di energia solare in energia
elettrica. Per ricavare più potenza vengono collegate tra loro diverse
celle.
2. Regolatore di carica: é un apparecchio elettronico che regola la
ricarica e la scarica degli accumulatori. Uno dei suoi compiti é di
interrompere la ricarica ad accumulatore pieno.
3. Accumulatori: sono i magazzini di energia di un impianto
fotovoltaico. Essi forniscono l'energia elettrica quando i moduli non
sono in grado di produrne, per mancanza di irraggiamento solare.
4. Inverter (o convertitore): trasforma la corrente continua
proveniente dai moduli e/o dagli accumulatori in corrente alternata
convenzionale a 220V. Se l'apparecchio da alimentare necessita di
corrente continua si può fare a meno di questo componente.
5. Utenze: apparecchi alimentati dall'impianto fotovoltaico.
Spesso vengono impiegati anche degli impianti composti. Per esempio
impianti fotovoltaici in combinazione con gruppi elettrogeni a motore
Diesel. In questo caso l'impianto fotovoltaico fornisce la potenza base
utilizzata di solito. Per consumi elevati di breve durata (o in caso si
emergenza) viene inserito il gruppo elettrogeno.
MODULI E INVERTER:
Attualmente sul mercato esistono tre tipi di moduli:
a) Silicio monocristallino
b) Silicio policristallino
c) Silicio amorfo
a) Modulo in silicio monocristallino
Silicio costituito da un singolo cristallo.
Efficienza del modulo pari a 15% - 17%
Utilizza il silicio purissimo che garantisce la massima conducibilità, quindi maggior rendimento.
Le celle sono realizzate con silicio monocristallino, cioè gli atomi
sono disposti tutti in una struttura geometrica perfetta, senza difetti
o mancanze. E' la condizione migliore per permettere un buon
flusso dei portatori di carica attraverso il semiconduttore diminuendo
le perdite e aumentando la conducibilità e quindi l'efficienza della
cella.
b) Modulo in silicio policristallino
Silicio costituito da più cristalli.
Efficienza del modulo pari a 12% - 14%
economicamente più convenienti, sono perà di minor efficienza.
Le celle sono realizzate con silicio policristallino, cioè composto da
tanti piccoli monocristalli ognuno con le caratteristiche descritte
sopra. E' meno pregiato del precedente poiché all'interfaccia tra
un cristallo e l'altro gli atomi non sono perfettamente allineati
creando discontinuità che rallentano il flusso degli elettroni.
c) Modulo in silicio amorfo
Tipo di silicio per celle fotovoltaiche che non ha struttura cristallina.
Efficienza del modulo pari a 6% - 9%
Molto versatili architettonicamente, adatti per applicazioni in zone con luce diffusa e ampio spazio disponibile.
Le celle di questi moduli sono realzzate in silicio amorfo, cioè con
gli atomi senza nessuna disposizione spaziale ordinata. Questo rende la
fabbricazione di tali celle molto economica.
Inverter
Gli inveter sono progettati per convertire l'energia elettrica sotto
forma di corrente continua prodotta da un modulo fotovoltaico in
corrente alternata da utilizzare nella rete domestica. Sono strumenti
dotati di particolari sistemi di controllo software ed hardware per ottimizzare la resa e il controllo dell'energia prodotta.
TIPOLOGIE IMPIANTISTICHE
Descriviamo più nel dettaglio le tipologie di impianto a cui sono
associate le diverse tariffe incentivanti del Nuovo Conto Energia:
IMPIANTI CON INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA
Un impianto rientra nella categoria di incentivazione relativa agli impianti con integrazione architettonica nel caso in cui:
i moduli sostituiscono i materiali di rivestimento dei tetti,
coperture, facciate di edifici e fabbricati, in modo da avere la stessa
inclinazione e funzionalità architettonica;
i moduli ed i relativi sistemi di supporto costituiscono la struttura
di copertura di pensiline, pergole e tettoie o strutture frangisole;
i moduli costituiscano la parte trasparente o semi trasparente di
facciate o lucernari, garantendo l'illuminazione naturale degli
ambienti interni all'edificio;
i moduli costituiscono parte dei pannelli fonoassorbenti delle barriere acustiche.
Installazione integrata su tetto a falda
Installazione integrata su pompeiana
IMPIANTI PARZIALMENTE INTEGRATI
Un impianto rientra nella categoria di incentivazione relativa agli
impianti "parzialmente integrati" nel caso in cui i moduli siano
installati:
Su tetti piani e terrazze di edifici e fabbricati (anche su file
parallele con i moduli inclinati e quindi non complanari al tetto.
In modo complanare alle superfici su cui sono fissati (tetti a falda,
coperture, facciate, balaustre, parapetti) sia che si tratti di
elementi di arredo urbano e viario quali coperture di parcheggi,
fermate di
autobus, lampioni fotovoltaici senza accumulatori).
Installazione retrofit su tetto a falda
IMPIANTI NON INTEGRATI
Un impianto rientra nella categoria di incentivazione relativa agli
impianti "non integrati" nel caso in cui i moduli siano installati:
A terra
In modo non complanare alle superfici su cui sono fissati, sia che si
tratti di elementi di arredo urbano e viario (incluse barriere
acustiche, pensiline, pergole e tettoie), che di tetti (solo nel caso
di tetti
a falda) o facciate di edifici.
Installazione a terra o tetto piano
VANTAGGI E BENEFICI
L'installazione di un impianto fotovoltaico comporta indubbiamente tre
tipi di benefici per l'utilizzatore e per la collettività:
a) Benefici economici
b) Benefici Ambientali
c) Altri benefici
a) Benefici economici
Dal punto di vista economico i vantaggi sono di tre tipi, diversamente
cumulabili fra loro (al conto energia sommeremo o lo scambio sul posto
o la vendita), nel dettaglio:
1- Incentivo statale per 20 anni (Conto Energia)
Tutta l'energia prodotta ha diritto ad un incentivo ventennale erogato
mensilmente o bimestralmente a seconda della dimensione dell'impianto
sotto forma monetaria. (inserire link conto energia)
Vedi esempio sottostante benefici economici.
2- Azzeramento dei costi dei consumi in bolletta. Non si pagherà piu la
bolletta dell'energia perché l'energia che normalmente veniva presa
dalla rete adesso viene fornita dal vostro impianto.
3- Vendita dell'energia: chi si dota di grandi impianti non beneficerà
ovviamente dello scambio sul posto in quanto produce molto di più di
quello che consuma. La legge permette loro di vendere
l'energia prodotta sul mercato libero.
ammortizzerete l'impianto in soli 8-9 anni;
gli anni successivi il vostro impianto continuerà a produrre e continuerete a guadagnare;
il conto energia dura per 20 anni, ma lo scambio sul posto per sempre.
Significa che dopo aver incassato il doppio di quanto speso nei 20 anni
continuiamo anche dopo a non pagare la bolletta
elettrica;
i moduli sono garantiti per 25 anni e continueranno a produrre anche negli anni successivi;
dopo 20 anni, scaduto il conto energia, il nostro impianto avrà ancora
un altissimo valore in quanto capace ancora di produrre non meno
dell'80% di quanto produceva il primo giorno;
Installare un sistema solare fotovoltaico significa acquistare,
pagandola in anticipo, l'energia elettrica che si consumerà nei
prossimi decenni, avendo garanzia del prezzo costante d'acquisto. Un
sistema solare fotovoltaico rappresenta un investimento di lungo
termine, con un interessante tasso interno di rendimento (intorno al
11% annuo), sicuramente superiore ai tassi dei titoli di stato.
Dati Tecnici ed evonomici impianto (semi-integrato)
Potenza impianto
3 kWp
Produzione annua attesa (Nord Italia)
3.550 kW/h
Superfice neccessaria (su falda)
24 mq
Tariffa incentivo al Kw/h prodotto
0,44 €/kWh
a) Incentivo conto energia annuale
1.562,00 €
Costo al kW/h pagato all'ENEL
0,18 €/kWh
b) Risparmio in bolletta annuale
640,00 €
Totale beneficio evonomico annuale (a+b)
2.202,00 €
Dati Tecnici ed evonomici impianto (semi-integrato)
a) Risparmio sulla bolletta ENEL
12.800,00 €
b) Incentivo Conto energia (GSE)
31.240,00 €
Totale beneficio economico (a+b)
44.040,00 €
Costo imponibile impianto
20.400,00 €
Vantaggio economico netto
23.640,00 €
Tempo di ammortamento
9,2 anni
b) Benefici per l'ambiente
assenza di qualsiasi tipo di emissione inquinante;
evitiamo l'emissione di anidride carbonica CO2
risparmio di combustibili fossili
l'energia di tanti impianti fotovoltaici viene generata in modo diffuso
sul territorio, riducendo notevolmente le perdite dovute al trasporto e
dalla trasformazione
i moduli fotovoltaici sono costituiti da materiali semplici (vetro e silicio) , presenti in natura e facilmente riciclabili
E' possibile stimare la quantità di emissione di anidride carbonica e
di altre sostanze inquinanti contribuenti all'innalzamento dell'effetto
serra. Per produrre un chilowattora (Kw/h) elettrico vengono
bruciati mediamente l'equivalente di 250 grammi di olio combustibile e
di conseguenza emessi nell'aria circa 0,531 kg di anidride carbonica
(Co2). Si può dire quindi che ogni 2 kWh prodotti dal
sistema fotovoltaico evitiamo l'emissione di 1 kg di anidride carbonica e 0,5 kg di olio combustibile.
Ipotizzando una produzione media annuale, alle latitudini dell'Italia
settentrionale, pari a 3500 kWh, con un impianto di potenza nominale da
3 kWp (abitazione), si può dire che la quantità di
anidride carbonica non emessa in un anno sia pari a 1860 Kg e 875 kg di olio combustibile.
Un albero urbano di grossa taglia ogni anno fissa circa 150 Kg di CO2
dall'atmosfera, sia attraverso l'immobilizzazione diretta nel legno
attraverso la fotosintesi, sia indirettamente, grazie alle minori
emissioni correlate al risparmio energetico ottenuto dalla sua
azione regolatrice del microclima. Un solo pannello fotovoltaico con la
potenza di 175 W (un impianto ad uso domestico di 3kWp
necessita di circa 18 pannelli da 175 W) comporta la stessa riduzione di CO 2 .
Per cui ogni kW di potenza installata equivale ad avere 6 alberi di circa una trentina d'anni!
c) Altri benefici
L'installazione di un impianto fotovoltaico comporta anche altri vantaggi, che possono così riassumersi:
affidabilità degli impianti poiché non esistono parti in movimento.
costi di esercizio e manutenzione ridotti al minimo.
sono sistemi modulari, cioè per aumentare la potenza dell'impianto basta aggiungere moduli della stessa potenza.
vantaggi di immagine da utilizzare in ambito marketing per le Aziende
che scelgono di produrre i loro beni-servizi con energia pulita,
rispettando l'ambiente e mostrando la propria azienda
all'avanguardia nelle tecnologie ecocompatibili.
vantaggi architettonici e climatici diretti e indiretti: i pannelli
fotovoltaici posti su un tetto hanno il vantaggio di proiettare ombra
sulla superficie della copertura. In estate si riduce sensibilmente la
temperatura interna all'edificio e le spese di condizionamento. In
inverno la superficie dei pannelli riduce l'impatto del vento freddo,
consentendo di minimizzare la dispersione termica.
schema 1
schema 2
schema 3