FOTOVOLTAICO

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Vince

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Un impianto fotovoltaico connesso alla rete

Post N° 1

Gli impianti fotovoltaici sono generalmente suddivisi in due grandi famiglie: impianti ad isola, o stand-alone, e impianti connessi alla rete, o grid-connected.

IMPIANTI FOTOVOLTAICI AD ISOLA:
Questa famiglia identifica quelle utenze elettriche isolate da altre fonti energetiche, come la rete nazionale in AC, che si riforniscono da un impianto fotovoltaico elettricamente isolato ed autosufficiente.

I principali componenti di un impianto fotovoltaico a isola sono generalmente:

• Campo fotovoltaico, deputato a raccogliere energia mediante moduli fotovoltaici disposti opportunamente a favore del sole;
• Regolatore di carica, deputato a stabilizzare l'energia raccolta e a gestirla all'interno del sistema;
• Batteria di accumulo, deputata a conservare l'energia raccolta in presenza di irraggiamento solare per permetterne un utilizzo differito da parte dei carichi elettrici.

In questa configurazione di impianto, i carichi elettrici (ivi compreso un eventuale inverter che serva utilizzi in corrente alternata) sono direttamente connessi al regolatore di carica, che funge da vero e proprio supervisore di sistema.

Il campo fotovoltaico in genere impiegato per gli impianti ad isola è ottimizzato per uno specifico voltaggio di sistema, deciso solitamente in fase di progettazione del sistema stesso. I voltaggi più utilizzati sono 12, 24 o più raramente 48 V. Conseguentemente, essendo la maggior parte dei moduli fotovoltaici in commercio a 12 o 24 V, le stringhe elettriche che formano il campo sono molto corte, fino al limite del singolo modulo per stringa. In quest'ultimo caso, in pratica, il campo fotovoltaico è costituito da semplici paralleli elettrici tra moduli, occasionalmente dotati di diodi.

Il regolatore di carica ha tra le sue funzionalità più tipiche quelle di:

• stacco del campo fotovoltaico dalla batteria in caso di voltaggio inferiore a quello utile a quest'ultima, come ad esempio dopo il tramonto;
• stacco del campo fotovoltaico dalla batteria in caso di ricarica totale di quest'ultima;
• stacco dei carichi elettrici dalla batteria in caso di scarica profonda di quest'ultima.

L'accumulatore è in genere costituito da monoblocchi o elementi singoli specificamente progettati per cariche e scariche profonde e cicliche. Non sono in genere impiegati accumulatori per uso automobilistico, che pur funzionando a dovere vengono rapidamente esauriti nelle prestazioni a causa della gravosità di questo impiego.

IMPIANTI FOTOVOLTAICI CONNESSI ALLA RETE:
Questa famiglia identifica quelle utenze elettriche già servite dalla rete nazionale in AC, ma che iniettano in rete la produzione elettrica risultante dal loro impianto fotovoltaico, opportunamente convertita in corrente alternata e sincronizzata a quella della rete.

I principali componenti di un impianto fotovoltaico connesso alla rete sono:

• Campo fotovoltaico, deputato a raccogliere energia mediante moduli fotovoltaici disposti opportunamente a favore del sole;
• Inverter, deputato a stabilizzare l'energia raccolta, a convertirla in corrente alternata e ad iniettarla in rete;
• Quadristica di protezione e controllo, da situare in base alle normative vigenti tra l'inverter e la rete che questo alimenta.
• Componente spesso sottovalutata, i cavi di connessione, che devono presentare un'adeguata resistenza ai raggi UV ed alle temperature.

I vari gestori di rete sono chiamati dalla vigente normativa italiana a fornire il servizio di net metering a titolo gratuito, fatte salve le spese di gestione, che si concretizzano in genere nel canone annuo di locazione di un contatore piombabile, dedicato esclusivamente alla misurazione dell'energia elettrica prodotta, e connesso a quello di consumo per permettere di autoconsumare sul posto, iniettare in rete o prelevare dalla rete l'energia in modo trasparente.

Questo tipo di impianti, grazie alle incentivazioni stabilite dai paesi ratificanti il Protocollo di Kyōto, e concretizzatesi in Italia con il cosiddetto Conto energia, hanno avuto un aumento esponenziale di applicazioni.

CARATTERISTICHE DELL'IMPIANTO FOTOVOLTAICO:
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 (simbolo: kWp).

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.

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.

Questa classificazione è stata in parte dettata dalla stessa normativa italiana del Conto energia, tuttavia il "Nuovo conto energia" del Febbraio 2007 definisce tre nuove tariffe incentivanti: da 1 a 3 kwp, da 3 a 20kwp e oltre i 20 kwp.

BIV (Building Integrated PhotoVoltaics)
Una menzione a parte va al cosiddetto BIPV, acronimo di Building Integrated PhotoVoltaics, ovvero Sistemi fotovoltaici architettonicamente integrati. L'integrazione architettonica si ottiene posizionando il campo fotovoltaico dell'impianto all'interno del profilo stesso dell'edificio che lo accoglie. Le tecniche sono principalmente 3:

• Sostituzione locale del manto di copertura (es. tegole o coppi) con un rivestimento idoneo a cui si sovrappone il campo fotovoltaico, in modo che questo risulti affogato nel manto di copertura;
• Impiego di tecnologie idonee all'integrazione, come i film sottili;
• Impiego di moduli fotovoltaici strutturali, ovvero che integrano la funzione di infisso, con o senza vetrocamera.

I costi per ottenere un impianto BIPV sono più alti rispetto a quello tradizionale, ma il risultato estetico è talmente pregevole che la normativa stessa del Conto energia li tutela e valorizza, riconoscendo una tariffa incentivante sensibilmente più elevata .

FATTIBILITA' IMPIANTI FOTOVOLTAICI:
Le stime del consumo elettrico italiano per il 2006 sono di 351,6 TWh (miliardi di kWh), con un Tasso di incremento medio annuo del 2,8 %^[1] L'ex ministro delle Attività Produttive Claudio Scajola ha affermato nel 2006 come «siano oggi operativi impianti fotovoltaici per circa 30 MW e che, per effetto delle iniziative prese negli scorsi anni dal Ministero dell'Ambiente, altri 15-20 MW dovrebbero divenire operativi nel prossimo biennio» , aggiungendo che una estensione delle agevolazioni «potrebbe portare la realizzazione complessiva di impianti fino alla potenza di 500 MW.»

Nel 2005, in Italia sono stati prodotti circa 50 TWh da fonti rinnovabili, la maggior parte dei quali (36 TWh) da fonte idroelettrica, in seconda battuta (6,15 TWh) da biomassa e rifiuti (la cui combustione, qualora condotta facendo uso della migliore tecnologia disponibile, produce al più lo stesso inquinamento atmosferico generato da una centrale termoelettrica ad idrocarburi), da fonte geotermica (5,32 TWh), e da centrali eoliche (2,34 TWh).^[2] Anche con il raggiungimento di una potenza di 500 MW previsti in pochi anni, che permetterebbero di arrivare a produrre 0,6 TWh in un anno, il fotovoltaico resterebbe agli ultimi posti.^[3]

I limiti principali allo sviluppo degli impianti fotovoltaici risiedono innanzitutto nell'alto costo degli impianti stessi e di conseguenza dell'energia prodotta.

Secondo altri studi (effettuati nel 2004), per coprire il consumo energetico elettrico italiano sarebbero necessari 1.861 km² (supponendo 1500 ore di insolazione all'anno che generi la potenza di picco e 8 m² per Kwp).

La superficie totale italiana è pari a 301.171 km², quindi servirebbe coprire lo 0,6% della superficie italiana per fare fronte al consumo elettrico nazionale. Considerando una superficie agricola utile di 13 milioni di ettari, si dovrebbe quindi coprire con campi fotovoltaici una superficie pari all'1,4% dei terreni agricoli.

Molte speranze si possono ragionevolmente riporre nel fotovoltaico, se integrato con gli altri sistemi di energia rinnovabile, nella sostituzione graduale delle energie fossili, in via di esaurimento. Segnali in questo senso provengono da diverse esperienze europee. In Germania in particolare, leader mondiale del settore dopo il Giappone, sono state avviate molte centrali elettriche fotovoltaiche utilizzando zone dismesse o tetti di grandi complessi industriali.

Quando la Commissione Europea pubblicò nel 2002 il rapporto "European Photovoltaics Projects: 1999-2002", la capacità fotovoltaica installata nel continente era pari a circa 400 MW, ma l'obiettivo del Libro Bianco europeo punta al raggiungimento di una capacità installata di almeno 3 GW entro il 2010, con un incremento annuo del 30% (1GW può fornire energia per circa 350.000 utenze domestiche nel momento di massimo utilizzo).

CURIOSITA' SUL FOTOVOLTAICO:

Il termine energia rinnovabile sta ad indicare l’energia non fossile, cioè: l’energia solare, l’energia eolica, energia idraulica, energia del moto ondoso, l'energia fotovoltaica con pannelli solari fotovoltaici,  e biomasse.
L’energia rinnovabile rappresenta un’esigenza per i paesi industrializzati in quanto garantiscono la diminuzione dell’emissione di gas di serra e la diminuzione dell’inquinamento atmosferico. Inoltre l’energia rinnovabile è importante anche sotto l’aspetto della diversificazione del mercato energetico e garantisce l’approvigionamento dell’energia. L’energia rinnovabile (l’energia solare, eolica, idraulica, fotovoltaica con pannelli solari fotovoltaici, biomasse), non è solo utile ai paesi industrializzati, ma anche ai paesi in via di sviluppo in quanto in questo caso, rappresenta un’opportunità di sviluppo sostenibile e una garanzia di accesso all’energia in aree remote.
In materia di utilizzo di energia rinnovabile, l’unione europea mira ad aumentare l’utilizzo di tali energie (l’energia solare, l’energia eolica, energia idraulica, fotovoltaica con pannelli solari fotovoltaici,  e biomasse) e quindi diminuire l’utilizzo delle energie fossili, mirando a non incentivare l’insorgere dei problemi ambientali.
Per produrre energia rinnovabile è necessario l’impiego di alcune risorse, analizziamo qualche energia rinnovabile:
1. BIOMASSA: la biomassa è un tipo di energia rinnovabile che produce un tipo di energia chiamata bioenergia, utilizzata per fornire calore, produrre combustibili e generare elettricità. Ci sono tanti tipo di biomassa, ad esempio possono contenere residui dell’agricoltura e industria forestale, gas delle discariche, piante acquatiche e sprechi cittadini e aziendali. L’utilizzo di tale energia rinnovabile mira a ridurre le emissioni gassose nell’ambiente.

2. ENERGIA EOLICA: l’energia eolica è un tipo di energia rinnovabile che utilizza il vento per la produzione di energia elettrica in corrente continua. Tale energia prodotta, può essere immagazzinata in batterie e utilizzata solo quando è necessario, oppure può essere riversata direttamente nella rete elettrica, formando grandi centrali di produzione. L’energia eolica è una vera e propria energia alternativa inesauribile in quanto garantisce ottimi risultati anche durante la notte in assenza di luce e con condizione atmosferiche non ottimali.

3. ENERGIA FOTOVOLTAICA: l’energia fotovoltaica è un tipo di energia rinnovabile che converte l’energia solare in energia elettrica. Le celle fotovoltaiche sono costruite in silicio che esposto ai raggi solari, crea un movimento di elettroni e di conseguenza una corrente e tensione elettrica ai capi della cella. L’insieme di tali celle crea un modulo fotovoltaico. Il sistema fotovoltaico ha il vantaggio della modularità, della ridotta manutenzione, la semplicità nell’utilizzo e il ridotto impatto ambientale.

4. Un tipo di energia rinnovabile è anche quella prodotta dalle celle a combustibile: sono celle che convertono l’energia sprigionata da una reazione chimica in energia elettrica. La cella a combustibile è come una batteria alimentata con una risorsa combustibile esterna, gas a idrogeno, che fornisce energia fino a quando verrà fornito combustibile.
Come in Europa anche in Italia (Bari, Milano, Bologna, Torino, Napoli, Ancona, Genova, ecc ecc), sono utilizzate le energie rinnovabili (biomassa, energia eolica, energia fotovoltaica, celle a combustibile).

Bari, Andria, Barletta, Altamura, Molfetta, Bitonto, Trani, Bisceglie, Monopoli, Corato, Gravina in Puglia, Modugno, Canosa di Puglia, Putignano, Gioia del Colle, Terlizzi, Triggiano, Santeramo in Colle, Mola di Bari, Ruvo di Puglia, Conversano, Noicàttaro, Acquaviva delle Fonti, Palo del Colle, Giovinazzo, Noci, Castellana Grotte, Rutigliano, Valenzano, Casamassima, Polignano a Mare, Adelfia, Capurso, Locorotondo, Grumo Appula, Cassano delle Murge, Turi, Alberobello, Minervino Murge, itetto, Bitritto, Sannicandro di Bari, Toritto, Spinazzola, Sammichele di Bari, Cellamare, Binetto, Poggiorsini

Ma cosa sono i PANNELLI SOLARI e come funzionano ?

Cosa sono i pannelli solari?
Come ben sappiamo i pannelli solari utilizzano l'energia solare per trasformarla in energia utile e calore per le attività dell'uomo. I pannelli solari si dividono in due diverse categorie di prodotti a seconda dell'utilizzo, possiamo distinguerli in:

pannelli solari fotovoltaici, finalizzati alla produzione di energia elettrica per un normale uso domestico;

pannelli solari termici, finalizzati al riscaldamento dell'acqua sanitaria.
Ci soffermeremo sui pannelli solari termici per comprendere meglio quali vantaggi possono apportare a chi decide di installarli sul tetto della propria casa, rimandando agli altri approfondimenti già realizzati per i pannelli solari fotovoltaici.

I vantaggi dei pannelli solari termici
In primo luogo, i pannelli solari termici permettono di riscaldare l'acqua sanitaria per l'uso quotidiano senza utilizzare gas o elettricità. Sono pertanto un sostituto dello scaldabagno elettrico e della caldaia a gas per ottenere acqua calda per lavare piatti, fare la doccia, il bagno ecc.

In secondo luogo è indubbio un vantaggio economico nell'abbattimento della spesa in bolletta. In Italia godiamo di un'insolazione media di 1500 kWh/m2 ogni anno. Anche ipotizzando un rendimento medio dei pannelli solari termici, con 160.000 metri quadri di pannelli solari installati in una qualsiasi regione italiana le famiglie risparmierebbero in bolletta circa 8 milioni di metri cubi di metano per il riscaldamento dell'acqua sanitaria tramite la caldaia a gas o circa 80 Gwh di energia elettrica altrimenti utilizzata dagli scaldabagno elettrici.

Le domande più frequenti (FAQ) sui pannelli solari termici
Le principali domande o dubbi sono basate sulla presenza o meno del sole del genere "quando piove?" "quando è nuvoloso?" "di notte?". In realtà la moderna tecnologia ha superato da tempo questi handicap di qualche anno fa. Non si spiegherebbe altrimenti perché molti paesi europei con un livello di insolazione inferiore all'Italia (es. Germania) abbiano già investito massicciamente nei pannelli solari termici ...molto più del nostro paese del sole.

E' il caso della Germania e dell'Austria in cui la superficie occupata dai pannelli solari termici è molto più grande di quella occupata attualmente in Italia. Un altro paese europeo molto avanti nell'utilizzo dei pannelli solari termici è la Grecia.

I pannelli solari, o collettori termici, sono diventati una realtà di tutti i giorni. La crescita del mercato europeo del solare sta contribuendo a un rapido abbattimento dei prezzi d'acquisto dei panneli tramite la spinta della concorrenza tra imprese produttrici e installatrici. Dal lato tecnologico i rendimenti d'uso dei pannelli sono fortemente migliorati rispetto al passato per effetto dei crescenti investimenti dei produttori nella ricerca di innovazioni.

I contributi dello Stato
Installare i pannelli solari termici è una scelta privata. Ogni proprietario di un'immobile può valutare l'installazione dei collettori solari e farsi quattro calcoli sul vantaggio economico che ne conseguirà.

Una scelta privata che sgrava però lo Stato dalla dipendenza energetica e riduce l'importazione del gas o di petrolio. L'uso dei pannelli solari termici riduce anche le spese pubbliche sanitarie o ambientali per riparare i danni provocati l'inquinamento. E' pertanto razionale che lo Stato incentivi l'acquisto dei pannelli solari con contributi di sostegno e defiscalizzazioni della spesa privata.

• Il più grande impianto fotovoltaico in funzione al mondo è ubicato a Beneixama Alicante, Spagna, nella Comunità Valenciana. La sua potenza nominale è di 20 MWp.
• Il più grande progetto fotovoltaico al mondo è il Girassol, che si pianifica di installare a Moura, Portogallo, per un totale di 52 MWp.
• Il più grande impianto su tetto è probabilmente il Fischer in funzione a Dingolfing, Germania, per un totale di 3,7 MWp.
• Il più grande impianto fotovoltaico architettonicamente integrato in funzione è quello dei padiglioni fieristici di Monaco di Baviera, per un totale di 1 MWp. L'integrazione architettonica consiste nell'impiego dei moduli fotovoltaici come infissi, ovvero in sostituzione della copertura stessa degli edifici.
• L'installazione fotovoltaica più spettacolare è forse la cosiddetta Pergola solare installata a Barcellona, Spagna, che raccoglie moduli fotovoltaici per un totale di 1 MWp su un'unica vela sospesa a mezz'aria di 112x50 metri (quasi un campo di calcio regolamentare).
• L'impianto fotovoltaico ENEL di Serre, provincia di Salerno, l'attuale record italiano, è stato a lungo il più grande impianto fotovoltaico al mondo, essendo in funzione dal lontano 1995 con 3,3 MWp di moduli fotovoltaici.
• Costruiranno (Emirati Arabi e Svizzeri probabilmente) il primo impianto solare galleggiante. Il suo vantaggio primario è che essendo in mezzo al mare non avrà problemi d'ombra.