EffettoTerra

Cosa sono
I sistemi solari fotovoltaici si basano sul modulo fotovoltaico, costituito da diverse celle, capaci di trasformare l'energia contenuta nella radiazione solare in energia elettrica. Un sistema fotovoltaico è costituito da un generatore di elettricità, da un sistema di condizionamento e controllo della corrente elettrica generata, da un eventuale accumulatore di energia o batteria, dalle strutture di sostegno per i moduli. Il generatore a sua volta è composto da un insieme di moduli collegati in modo da ottenere i valori di potenza e tensione desiderati.
La tecnologia fotovoltaica produce sostanzialmente un flusso di corrente elettrica continua, successivamente trasformata, mediante l'inverter, in corrente elettrica alternata, che può essere utilizzata dall'utenza per:

• illuminazione
• riscaldamento
• utilizzo di elettrodomestici, per uso domestico, svago, comunicativo

L'energia prodotta, può essere accumulata in batterie per renderla sempre disponibile (e allora si parla di impianti solari autonomi o a isola, solitamente realizzati per alimentare carichi elettrici distanti dalla rete), oppure può essere immediatamente utilizzata dall'utenza, anche senza l'adozione di batterie (è il caso degli impianti connessi alla rete).

I pannelli solari termici possono essere installati su:

• tetto inclinato: i moduli vengono montati sulla falda più soleggiata dell'edificio
  Svantaggi: inclinazione e orientamento vincolati per cui la resa può non essere ottimale
• tetto piano (terrazzo): i moduli devono essere montati su strutture portanti, vengono montati in file distanziate
  Svantaggi: rischio di effetti di ombreggiamento
• in facciata: i moduli possono essere montati su ampie superfici che non vengono sfruttate
  Svantaggi:  effetto estetico non sempre accettabile, possibilità di ombreggiamenti da parte di altri edifici, orientamenti non ottimali

Funzionamento
Pertanto gli elementi costitutivi di un impianto sono:

• cella fotovoltaica: elemento base di un modulo fotovoltaico, sostanzialmente un diodo di grande superficie; si comporta come una minuscola batteria, se esposta alla radiazione solare converte la stessa in elettricità
• moduli: costituiti da celle in materiale semiconduttore, il più utilizzato dei quali è il silicio cristallino, e' ottenuto dalla connessione elettrica di celle fotovoltaiche connesse in serie o in parallelo, assemblate fra uno strato superiore di vetro ed uno strato inferiore di materiale plastico (Tedlar) e racchiuse da una cornice di alluminio
• pannello: costituito da più moduli, montati su una struttura rigida, che permettono di ottenere la tensione e la corrente desiderate
• stringa: costituita dal collegamento di più moduli o più pannelli, a secondo della potenza che si richiede
• campo: costituita da collegamenti elettrici in parallelo di più stringhe, a secondo della potenza che si richiede, 
• BOS (Balance of System): permette il trasferimento dell'energia da una centrale fotovoltaica all'utenza, attraverso dispositivi, necessari per trasformare ed adattare la corrente prodotta dai moduli alle esigenze dell'utenza finale, vi fanno parte componenti come: l'inverter, il trasformatore, i quadri elettrici e i sistemi ausiliari di centrale.

Dati tecnici
I moduli fotovoltaici hanno la capacità di produrre energia elettrica anche in condizioni di cielo parzialmente coperto o nuvoloso, sfruttando la radiazione solare diffusa, ovviamente con rendimenti minori.

Le condizioni ottimali in Italia sono:

• esposizione SUD (accettabile anche SUD-EST, SUD-OVEST, con ridotta perdita di produzione);
• inclinazione dei moduli compresa fra 25°(latitudini più meridionali) e 35°(latitudini più settentrionali);
• assenza di ostacoli in grado di creare ombreggiamento

La produzione elettrica annua di un impianto fotovoltaico dipende da diversi fattori:

• temperatura di esercizio dei materiali, che tendono ad "affaticarsi" in ambienti caldi
• rendimento dei materiali
• tolleranza di fabbricazione percentuale rispetto ai valori di targa
• radiazione solare incidente sul sito d'installazione
• orientamento ed inclinazione della superficie dei moduli
• assenza/presenza di ombreggiamenti
• prestazioni tecniche dei componenti dell'impianto (moduli, inverter ed altre apparecchiature).

Coniugando questi fattori si possono progettare tali impianti secondo alcune regole:

• dimensioni: la superficie occupata da un impianto fotovoltaico in silicio mono o policristallino (maggiore % di purezza dei cristalli) è di circa 8 mq / kWp, e di circa 20 mq se realizzato con silicio amorfo (minore % di purezza dei cristalli)
• produzione: la potenza di cui abbiamo bisogno non dipende dal numero di persone o dalle dimensioni dell'abitazione, ma dalle nostre abitudini energetiche, prendendo come riferimento un impianto da 1 kW di potenza nominale, non dotato di dispositivo d'inseguimento del sole, in Italia è possibile stimare le seguenti producibilità annue massime, regioni settentrionali 1.100 kWh/anno, regioni centrali 1.400 kWh/anno, egioni meridionali 1.600 kWh/anno
  all'anno consumiamo
• irradiazione: l'orientamento ideale è di circa 30 gradi verso Sud, ma anche con angoli di 20 o di 40 gradi la produzione rimane molto simile all'ideale, idem nel caso il tetto non guardi a Sud, ma sia orientato verso Est o ad Ovest
• impianti ad isola: l'unico componente disposto in esterni è il campo fotovoltaico, mentre regolatore, inverter e batteria sono tipicamente disposti in locali tecnici predisposti
• impianti connessi alla rete: l'unico componente disposto in esterni è il campo fotovoltaico, mentre regolatore, inverter e batteria sono tipicamente disposti in locali tecnici predisposti

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:

• Piccoli impianti: con potenza nominale inferiore a 20 kWp; 
• Medi impianti: con potenza nominale compresa tra 20 kWp e 50 kWp; 
•  Grandi impianti: con potenza nominale maggiore di 50 kWp.

Tipologie
Gli impianti fotovoltaici sono generalmente suddivisi in due grandi famiglie: impianti ad isola, o stand-alone, e impianti connessi alla rete, o grid-connected.
Questi ultimi generalmente non dispongono di dispositivi di accumulo di energia (batterie) e in caso di black-out non possono garantire l'elettricità all'utente proprietario dell'impianto.

• Impianti ad isola: il modulo FV alimenta uno o più apparecchi elettrici. L'energia fornita dal modulo, ma momentaneamente non utilizzata, viene usata per caricare degli accumulatori. Quando il fabbisogno aumenta, o quando il modulo FV non funziona (p.e. di notte), viene utilizzata l'energia immagazzinata negli accumulatori. Le parti dell'impianto sono: il campo fotovoltaico, una serie di batterie, un sistema di controllo, l'inverter. Spesso questi impianti sono accompagnati da un generatore elettrogeno a gasolio per compensare i grandi assorbimenti.
  Applicazioni: zone non raggiunte dalla rete di distribuzione elettrica e dove l'installazione di essa non sarebbe conveniente. Esempi applicativi sono la metrologia e la telecomunicazione, ma anche l'alimentazione domestica di rifugi e casolari di campagna.
  Svantaggi: questi impianti sono meno efficienti degli impianti connessi in rete, in quanto una volta portate le batterie alla massima carica, l'energia prodotta dal campo fotovoltaico viene perduta.
• Impianti per immissione in rete: il modulo solare alimenta le apparecchiature elettriche collegate. L'energia momentaneamente non utilizzata viene immessa nella rete pubblica. Il gestore di un impianto di questo tipo fornisce dunque l'energia eccedente a tutti gli altri utenti collegati alla rete elettrica, come una normale centrale elettrica, normalmente sono dotati di un contatore per misurare i kWh forniti all'Enel, che saranno poi scalati dalla propria bolletta.. Nelle ore serali e di notte la corrente elettrica può essere nuovamente prelevata dalla rete pubblica. In questi impianti la rete costituisce la cosiddetta "batteria infinita", prendendo in carico tutta l'energia in uscita dall'inverter, per poi rilasciarla a richiesta degli utilizzi dell'utente. Naturalmente il gestore di un impianto fotovoltaico di questo tipo verrà pagato dall'impresa erogatrice di energia elettrica per l'energia immessa in rete. I principali componenti di un impianto fotovoltaico connesso alla rete sono: campo fotovoltaico;, inverter, quadristica di protezione e controllo, da situare in base alle normative vigenti tra l'inverter e la rete che questo alimenta.
  Applicazioni: in qualsiasi posto che disponga di un allacciamento standard alla rete pubblica, come abitazioni, uffici, stabilimenti industriali, officine artigianali, banche, scuole, edifici pubblici, ecc.
  Svantaggi: l'impianto prevederà due contatori, per registrare i consumi energetici dell'utente prelevati dalla rete nazionale per registrare l'energia elettrica immessa in rete dall'impianto fotovoltaico privato.

Benefici
I vantaggi possono riassumersi in:

• assenza di qualsiasi tipo di emissione inquinante
• risparmio di combustibili fossili
• affidabilità degli impianti poiché non esistono parti in movimento
• costi di esercizio e manutenzione ridotti al minimo
• modularità del sistema (per aumentare la potenza dell'impianto è sufficiente aumentare il numero dei moduli).

Per quanto riguarda i benefici economici bisogna dire che:

• l' impianto fotovoltaico necessita di pochissima manutenzione per cui consequenzialmente di pochissime spese
• le politiche di incentivazione statali come il conto energia e regionali permettono di vendere l'energia elettrica prodotta in surplus oltre al proprio fabbisogno
• considerando un vita minima dell'impianto solare di 30 anni, le spese di eventuali manutenzioni, l'aumento del costo delle stesse e dell' energia elettrica nel futuro, il tutto in base all'inflazione: un impianto da 1.200 Wp consente un risparmio di 300-550 Euro / anno se posto nel Nord Italia, mentre se posto nel Sud Italia, il risparmio diventa di 350-650 Euro / anno

Si può decidere quanto risparmiare in corrente elettrica, semplicemente acquistando un impianto più o meno potente, in base ai consumi che annualmente si presuppongono di corrente elettrica: basta prendere una bolletta Enel e capire quanti KWh si consumano ogni anno. La media dei consumi di una tipica famiglia italiana è di 3.000-4.000 KWh/anno, senza adottare misure per il risparmio energetico.

Costi/Incentivi
I moduli fotovoltaici hanno una vita stimata di 50 anni circa, anche se possono essere dismessi dopo un ciclo di vita di 20-25 anni, a causa dell' obsolescenza della loro tecnologia.

• Manutenzione: questi tipi di impianti solari non necessitano di una particolare manutenzione, normalmente il costo è stimato in circa l'1% di quello d'impianto.
  Suggerimenti: pulire i vari pannelli fotovoltaici ogni 2-3 anni; osservare, periodicamente, le spie presenti sull'inverter, che possono segnalare eventuali guasti, o anomalie nel rendimento.
• Costi: normalmente vengono venduti in base ai KWh che producono in condizioni di irraggiamento ideale. Valori orientativi vanno da 7.000 euro per kW per gli impianti di taglia fino a 10 kW a poco meno di 5.000 euro per kW per impianti di taglia elevata (500 - 1.000 kW).
  Suggerimenti: un impianto base è quello da 1.200 Wp ( significa che in condizioni ottimali produce 1.200 Watt di picco ) e produce, se installato nel Nord Italia circa 1.300 / 1.500 kWh/anno, mentre nel Sud Italia 1.600-2.000 kWh/anno. Un impianto del genere costa circa 6.500 Euro iva, installazione e trasporto inclusi..
• Installazione: la sola installazione costare 500-1.500 Euro, a seconda delle difficoltà che si possono incontrare. Possono essere installati sia da condomini che da proprietari di appartamenti in condomini, previa autorizzazione dell'assemblea condominiale.
  Suggerimenti: Per un impianto fotovoltaico di piccola taglia (potenza nominale fino a 20 kW) da installare su un edificio o sul terreno, è sufficiente una semplice dichiarazione di inizio attività (D.I.A.) come per qualsiasi altro intervento di manutenzione straordinaria. Nel caso in cui il sito di installazione ricada in un'area protetta, soggetta a vincoli paesaggistici o architettonici, occorre richiedere un nulla osta alla competente autorità sul territorio (Ente locale, Ente parco, Sovrintendenza)
• Ammortamento: se si considerano le spese, il risparmio ed il recupero del 36% di IRPEF, si impiegheranno per ammortizzarlo circa 6-12 anni (nel Sud Italia occorre meno tempo per ammortizzare l'impianto, visto l'irraggiamento solare superiore ).

E' importante sapere che l'incentivo statale in conto energia può essere richiesto solamente per impianti connessi alla rete. Vi sono possibilità di avere dei finanziamenti per l'uso di fonti di energia alternative. La legge  è statale, ma le competenze sono delle regioni:

• IVA al 10% e detrazione Irpef del 36% per ristrutturazioni e opere finalizzate al risparmio energetico e fonti energetiche rinnovabili
• conto energia: chi produce energia elettrica da fotovoltaico può venderne una quota alle società elettriche a prezzi concordati. Usufrendo di tariffe incentivanti (VEDI SCHEDA NUOVO CONTO ENERGIA). Le tariffe incentivanti non sono cumulabili con i certificati verdi e con i titoli di efficienza energetica e con  i contributi in conto capitale e/o interessi eccedenti il 20%.

Produttori/Distributori/Installatori/Progettisti

Scheda aggiornata a novembre 2008

Fonte: www.wikipedia.org, Regione Lombardia, FV Fotovoltaici, Ecorete, Gli Amici di Beppe Grillo Mantova, Enel, Enerpoint

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