Fotovoltaico

Con il termine “Pannelli Solari Fotovoltaici” , da non confondere con il termine generico “Pannelli Solari” generalmente utilizzato per i “Pannelli Solari Termici” (quelli capaci di produrre acqua calda) si descrivono dei pannelli che attraverso il principio della fotovoltaica, tramite del materiale semiconduttore opportunamente lavorato, sono capaci di convertire la luce solare in corrente corrente elettrica, senza un passaggio meccanico attraverso acqua, vento, turbine, combustibili, etc. I pannelli solari forniscono però solo corrente continua, adatta ad esempio per la carica di accumulatori o per l’attivazione di apparecchi elettrici.
Per un uso più comodo e versatile sono necessarie la trasformazione in corrente alternata attraverso un inverter,  e la successiva immissione nella rete elettrica pubblica; L’impianto, in latre parole, lavora “in parallelo” alla rete elettrica locale. Così facendo si risolve il problema della accumulazione, caratteristica dei vecchi impianti.

Attualmente, i costi di produzione superano ancora notevolmente quelli dell’elettricità di centrali per l’energia eolica o idrica. I vantaggi sono però allettanti, per esempio:
– La tecnica modulare decentralizzata permette la massima versatilità, dagli impianti più piccoli a quelli molto grandi.
– Non ci sono parti mobili, nessuna manutenzione, lunga durata di vita.
– Necessità di spazio minima, installazione su superfici già esistenti come tetti, gazebo, etc.

IL RISANAMENTO ENERGETICO IN TRE PASSI
1 - Ridurre le dispersioni	Attraverso soluzioni specifiche e materiali idonei.
2 - Migliorare l'efficienza	Attraverso una migliore progettazione e realizzazione.
3 - Ottimizzare la gestione	Attraverso l'impiego intelligente delle risorse, con modalità ottimali.

Rispetto alle altre forme di elettricità ecologica, per quel che concerne l’elettricità solare devono essere rispettate alcune condizioni di riferimento: per ogni 1 kW di prestazione nominale è necessaria una superficie di ca. 7 mq, possibilmente orientata a sud; la produzione di elettricità è dipendente dalle condizioni atmosferiche, e nella stagione invernale che di solito richiede un maggior consumo, la produzione è inferiore che in quella estiva. Le irregolarità stagionali e giornaliere sono però compensate dal fatto che il sistema è in parallelo con le centrali elettriche.

Con l’evoluzione tecnologica, le soluzioni tecniche possibili si stanno via via ampliando sempre più.
Tra le altre, anche tipologie di pannelli che potrebbero essere la risposta per le aree con forti vincoli estetici e paesaggistici, come per esempio i centri

storici. Ad esempio tegole e coppi con integrati gli elementi fotovoltaici. Oppure il particolarissimo “Solar Ivy”, un sistema costituito da una serie di “foglie” in plastica riciclabile. Questo progetto cerca di unire il fotovoltaico all’estetica: il sistema costituito da tanti mini pannelli solari simili a foglie d’edera è idoneo ad essere impiegato in diversi modi, e anche a rivestire, in un modo insolito, le facciate di case ed edifici. Il sistema è personalizzabile secondo i propri gusti e, oltre a scegliere fra diversi tipi di pannello fotovoltaico, è possibile decidere forma, densità e colore delle foglie. In media, cinquecento foglie di “edera solare” generano circa 250 watt di energia.
Questi mini pannelli solari da mettere magari su balconi e terrazzi, magari mimetizzati tra altre piante vere, potrebbero essere la soluzione giusta per luoghi dove altre soluzioni non sono possibili o gradite. Non servono permessi speciali per l’installazione e le “foglie” sembrano essere vere e proprio piante.
Il costo è superiore ad altre installazioni, ma il valore aggiunto è interessante.

Potenza della radiazione solare.

L’energia solare disponibile è diversa a seconda della località. Qui di seguito, a titolo di esempio i valori di insolazione media di alcune località:

-Milano 1372,4 kWh/mq anno
-Roma  1737,4 kWh/mq anno
-Trapani 1963,7 kWh/mq anno.

Questo dipende dalle caratteristiche morfologiche ed atmosferiche della zona.

Efficienza dell’impianto fotovoltaico

La produzione di energia tramite gli impianti fotovoltaici dipende da vari fattori, tra questi la superficie dell’impianto e l’inclinazione dei pannelli rispetto al terreno.

L’inclinazione ideale è di 30°. Per altre pendenze la perdita oscilla dal -10% per inclinazioni orizzontali (tetto piano) e -35% per inclinazioni verticali (pareti esterne).
I pannelli devono essere esposti a sud per ricevere maggiore quantità di irraggiamento solare. Orientando i pannelli verso sud-est o verso sud-ovest si ottiene una perdita del -5%. E’ importante anche correggere l’inclinazione in base alla propria latitudine. L’inclinazione dei pannelli deve essere aggiustata con angolo di inclinazione pari alla latitudine locale sottratta di 10° circa.

L’efficienza di trasformazione dell’energia solare in energia elettrica è fondamentale. In condizioni “standard” di insolazione, 1000 W/mq e temperatura del modulo di 25°C, l’efficienza dei moduli varia tra il 10% e il 12,5%. Tale efficienza è poi leggermente ridotta, nel totale definitivo,  dal rendimento dei dispositivi necessari per trasferire l’energia prodotta dai moduli fotovoltaici. Va detto anche che nell’ultimo decennio il rendimento dei pannelli fotovoltaici è aumentato di circa il 30%.

Considerando per esempio Roma con i suoi 1737.4 kWh/mq anno: 8 metri quadri di pannelli coprono una superficie potenziale di 1737.4 kWh x 8 = 13.899,2 kWh. L’efficienza dei moduli permetterà di convertirne il 10% in energia elettrica, che considerando anche l’efficienza dei dispositivi di conversione, sarà in grado di produrre attraverso il fotovoltaico 1181 kWh annuali di corrente alternata.

Un buon compromesso potrebbe essere quello di abbinare ai pannelli solari fotovoltaici dei generatori eolici.

Alcune definizioni:
L’elemento di base è la cella solare: si tratta di piastrelle nere o blu scure con lunghezza laterale fino a ca. 10 cm, che illuminate (dal sole) creano corrente continua a una tensione (tra il lato superiore e quello inferiore) di ca. 0,5 Volt. Si trovano anche su radioline solari, calcolatrici ecc.
Pannelli o moduli solari: elementi da montare o pronti all’installazione, con copertura in vetro o materiale sintetico, composti da diverse celle solari che grazie a un collegamento in serie forniscono una tensione continua di ad esempio 12 o 24 Volt.
Fotovoltaica: principio di funzionamento delle celle solari, spesso usato anche per definire la creazione di energia con celle solari.

Direttive per gli impianti solari
Se l’elettricità solare deve contribuire al generale approvvigionamento elettrico, l’impianto deve essere allacciato alla rete elettrica perché questa può immagazzinare a basso costo l’elettricità solare irregolare (anche in modo indiretto, per esempio come l’acqua nei bacini di accumulo).

I convertitori (inverter) per l’accumulo nella rete con le necessarie attrezzature di sicurezza e protezione sono ottenibili in tutte le misure, e oggi molto affidabili. I costi degli impianti solari allacciati alla rete si riducono con l’aumento delle dimensioni dell’installazione grazie ai risparmi possibili nella progettazione, nell’acquisto di materiali e nella costruzione (effetto quantità).

Naturalmente, un luogo ben soleggiato (ad esempio un grande balcone o un tetto piano) e in caso di installazione fissa un eventuale permesso di costruzione, sono premesse indispensabili.

Esistono anche degli impianti autonomi (approvvigionamento di elettricità solare indipendente dalla rete). Questi sono installati in luoghi privi di rete elettrica, ad esempio baite e casolari di montagna, ma anche per l’alimentazione di apparati di emergenza , per l’illuminazione di strade isolate, etc. Per i periodi privi di sole (notte o maltempo) necessitano di una batteria di immagazzinamento. Le lampade, e in parte anche gli apparecchi elettronici, sono alimentabili a corrente continua; se è necessario fornire elettricità anche ad apparecchi a 220 V, è indispensabile un convertitore che, però, aumenterà il costo dell’intero impianto. La corrente elettrica degli impianti autonomi è sempre molto più costosa di quella della rete, perciò viene utilizzata solo per prestazioni energetiche non ottenibili in altro modo.

Il “Conto Energia”

Il decollo del fotovoltaico in Italia sembra essere legato soprattutto alla mancanza di tariffe incentivanti in grado di trasformare proprietari dei terreni e dei fabbricati in veri imprenditori e produttori di energia. L’applicazione di tariffe incentivate consentirebbe, come in altri paesi dove ciò è già avvenuto, una rapida diffusione delle tecnologie solari.
L’introduzione del “conto energia” è stata prevista previsto nel Dlgs 387/2003 e ha visto il decreto di attuazione nel 2005.

Cosa significa “conto energia”? Significa remunerazione differenziata per la produzione di energia elettrica dai pannelli solari. Ogni produttore di energia potrà vendere l’energia prodotta dai propri pannelli solari alle società elettriche ad una tariffa nominale più alta. Questo ha lo scopo di aumentare la redditività degli investimenti d’impresa nel settore solare. Così si sarà maggiormente incentivati ad installare i pannelli solari. Questo favorirebbe le economie di scala, la ricerca e il conseguente ribasso dei prezzi della tecnologia solare. Favorendo così la diffusione di massa del fotovoltaico.

In Germania, dove anche la diffusione del solare termico è diffusa, con un numero di pannelli per il solare termico pari a 10 volte quelli installati in Italia la cosa è ormai avviata (mentre il paese del sole preferisce pagare a caro prezzo l’acqua calda piuttosto che averla gratis. L’Italia, come numero di impianti è a pari con la Svezia, che però ha meno abitanti!).

La politica degli incentivi è stata intrapresa da tempo ed oggi gli impianti solari fotovoltaici in Germania superano i 700 MW di potenza (la stessa potenza di una centrale nucleare) rispetto ai soli 5 MW in Italia (!!!).

Domande comuni sul fotovoltaico

Che cosa sono gli impianti fotovoltaici?
Sono sistemi che esposti alla luce del sole producono direttamente energia elettrica.

Quanto costa un impianto fotovoltaico completamente autosufficiente per una tipica utenza domestica?
Un impianto per uso domestico di 3 kW costa circa 21.000 € e richiede una superficie di circa 30 mq per la sua installazione. Il Decreto Ministeriale 28 luglio 2005 ha peraltro previsto un contributo statale il cui ammontare, per i primi 10 anni, equivale alle spese sostenute per l’impianto. La durata complessiva dell’intervento pubblico è comunque di 20 anni.

Come realizzare un impianto fotovoltaico?
Per avere un sistema realizzato a “regola d’arte” è necessario rivolgersi ad un installatore qualificato.
Alcuni fra i principali installatori costituiscono il GIFI (Gruppo delle Imprese Fotovoltaiche Italiane).

Quali potenzialità?
Se fossero impiegate le superfici esposte di copertura degli edifici esistenti in Italia si produrrebbe il 40% del fabbisogno nazionale di elettricità.

Cos’è che frena lo sviluppo del fotovoltaico?
Il costo dell’energia prodotta, più elevato rispetto a quello dell’energia prodotta da fonti tradizionali (ammortamento dell’impianto). Negli ultimi 20 anni il costo degli impianti fotovoltaici si è ridotto di 4 volte. Il costo del kWh prodotta da fotovoltaico è ancora il doppio rispetto a quello della rete elettrica. Stime ragionevoli prevedono che ciò possa avvenire nell’arco di pochi anni.

Qual è la potenza installata in Italia?
I dati del 2012 del GSE.
Alla fine dello scorso anno erano in esercizio in Italia 478.331 impianti, per una potenza installata di 16.420 MW e 18.862 GWh di energia prodotta nell’anno.
L’Italia si conferma al secondo posto nel mondo per capacità fotovoltaica totale in esercizio (16.420 MW), preceduta solo dalla Germania (32.278 MW). Un dato rilevante è la presenza di un almeno un impianto nel 97% dei Comuni italiani (era l’11% nel 2006).
Il 96% degli impianti è collegato in bassa tensione con una taglia media di 11 kW.

Quali sono i  maggiori produttori di impianti fotovoltaici?
La maggior parte proviene da Giappone, Cina e Germania. Questo è dovuto all’attuazione di programmi di incentivazione che hanno creato e garantito un mercato stabile e duraturo.