Fotovoltaico
Cos'è un impianto fotovoltaico?
Un impianto fotovoltaico è un impianto per la produzione di energia elettrica.La tecnologia fotovoltaica permette di trasformare direttamente l’energia solare incidente sulla superficie terrestre in energia elettrica, sfruttando le proprietà del silicio, un elemento semiconduttore molto usato in tutti i dispositivi elettronici.
Le due tipologie di impianti fotovoltaici collegati alla rete possono essere distinte in base alla loro potenza in: impianti fotovoltaici con potenza non superiore a 200 kWp (indicati per installazione su immobili di privati cittadini, di attività commerciali e di piccole aziende); impianti fotovoltaici con potenza superiore a 200 kWp (realizzati principalmente da imprese interessate alla produzione di energia elettrica).
L'indice del fotovoltaico
Quali sono i componenti principali?
Quali sono le applicazioni?
Dove può essere installato?
Quanta energia produce?
Ciclo di vita di un impianto e costo.
Cos'è un impianto fotovoltaico?
I Moduli Fotovoltaici, costituiscono l’elemento principale dell’impianto in quanto la loro esposizione alla radiazione solare determina la produzione di energia elettrica (in corrente continua). All’interno del modulo ci sono le celle fotovoltaiche, generalmente costituite da sottilissime “fette” di silicio che, opportunamente trattate, danno luogo alla conversione diretta dell’energia luminosa in energia elettrica. Sulla base delle caratteristiche della cella si parla di celle a silicio monocristallino (la cella è ricavata da un lingotto in cui gli atomi di silicio sono disposti a costituire un unico cristallo), celle a silicio policristallino(analoghe alle monocristalline, con gli atomi di silicio comunque ordinati ma a costituire molti cristalli uniti fra loro) e celle a film sottile o “thin film” (utilizzano materiali semiconduttori “sottili” depositati direttamente su materiali vari di supporto come il vetro o il metallo). Queste tre tipologie di celle, e conseguentemente i moduli da esse ricavate, si differenziano per svariate ragioni fra le quali l’aspetto esteriore e l’efficienza, quest’ultima via decrescente passando dalla tecnologia monocristallina a quelle a film sottile. Ciò significa che a parità di potenza dell’impianto fotovoltaico, lo spazio occupato da un impianto a film sottile è superiore rispetto a quello in silicio policristallino. Nondimeno gli impianti a film sottile presentano alcuni vantaggi fra i quali un aspetto più uniforme che consente in genere un migliore inserimento nel contesto esistente.
I moduli fotovoltaici più diffusi sono rettangolari delle dimensioni di 1-1,5 m2, le celle sono superiormente protette da un vetro con particolari caratteristiche di resistenza e trasparenza, il peso si aggira intorno ai 15/20 kg. La potenzialità del modulo si esprime in “watt di picco” (Wp) il cui valore indica la quantità di energia che il modulo è in grado di produrre nell’unità di tempo in condizioni standard di irraggiamento solare e temperatura che corrispondono indicativamente a quelle riscontrabili a mezzogiorno di una giornata fredda e soleggiata. Generalmente i moduli fotovoltaici per le applicazioni trattate in questa guida hanno potenze comprese fra 100 e 300 Wp.
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Strutture di sostegno dei moduli
Sono le strutture che sorreggono i moduli e provvedono al loro orientamento, dando un’inclinazione rispetto al piano orizzontale. In Italia l’inclinazione ottimale è di circa 30° e l’orientamento dei moduli verso sud. Le strutture possono essere in acciaio zincato a caldo o in alluminio, e vengono vincolate sulla superficie di installazione mediante degli ancoraggi o delle zavorre. Alcuni impianti fotovoltaici utilizzano delle strutture di sostegno che durante l’arco della giornata cambiano l’inclinazione e l’orientamento dei moduli fotovoltaici. Questa funzione permette all’impianto fotovoltaico di seguire il percorso del sole durante le ore della giornata e conseguentemente di aumentare la produzione di energia elettrica. Questo tipo di strutture, il cui movimento prende spunto da quello dei girasoli, vengono chiamate “inseguitori” o “tracker”.
Inverter
È un dispositivo elettronico che consente di adeguare l’energia elettrica prodotta dai moduli alle esigenze delle apparecchiature elettriche e della rete, operando la conversione da corrente continua a corrente alternatacon una frequenza di 50 Hz. Normalmente gli inverter incorporano dei dispositivi di protezione e interfaccia che determinano lo spegnimento dell’impianto in caso di black-out o di disturbi della rete.
Sistema di controllo
È un dispositivo elettronico opzionale che comunica con l’inverter e con eventuali sensori accessori (misure metereologiche ed elettriche). Mediante tale apparecchiatura è possibile tenere sotto controllo il funzionamento dell’impianto, registrare le misure su un PC e visualizzare alcune grandezze caratteristiche su schermi o display luminosi. Esistono anche applicazioni più sofisticate che consentono di inviare dati e l’eventuale presenza di guasti via internet, e-mail, SMS.
Misuratori di energia
Sono degli apparati che vengono installati sulle linee elettriche e misurano l’energia che li attraversa, ad esempio vengono utilizzati per conteggiare l’energia prodotta dall’impianto e quella immessa in rete.
Quadri elettrici e cavi di collegamento
Quadri, cavi, interruttori ed eventuali ulteriori dispositivi di protezione sono i componenti elettrici che completano l’impianto.
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Le applicazioni e i vantaggi
• piccoli e medi impianti collegati alla rete in bassa tensione o media tensione;
• centrali fotovoltaiche, generalmente collegate alla rete in media tensione o alta tensione;
• impianti per utenze isolate dalla rete che prevedono l’utilizzo di batterie (rifugi, pozzi, sistemi di segnalazione stradale e navale, ecc...);
• piccole reti isolate per l’alimentazione di villaggi di limitata estensione non raggiunti dalla rete elettrica.
Le due tipologie di impianti fotovoltaici collegati alla rete possono essere distinte in base alla loro potenza in:
Impianti fotovoltaici con potenza non superiore a 200 kWp.
Sono impianti particolarmente indicati per installazione su immobili di privati cittadini, di attività commerciali e di piccole aziende. In particolare, per le applicazioni residenziali la potenza dell’impianto non supera quasi mai i 6 kWp. L’energia prodotta è generalmente destinata a ridurre i prelievi dalla rete ed i conseguenti costi sostenuti per la fornitura di energia elettrica. L’esercizio richiede una limitata manutenzione e bassi oneri di gestione.
Impianti fotovoltaici con potenza superiore a 200 kWp
Tali impianti vengono realizzati principalmente da imprese interessate alla produzione di energia elettrica sia per l’autoconsumo che per la pura vendita. I costi di gestione connessi all’esercizio dell’impianto crescono, arrivando a comprendere alcuni oneri fiscali e la gestione del contratto di vendita dell’energia, mentre il costo della manutenzione rimane comunque limitato. A volte l’installazione di questa tipologia di impianto richiede dei costi aggiuntivi per la realizzazione di una linea elettrica idonea al trasporto dell’energia prodotta.
Fino a 200 kWp piccoli e medi impianti oltre 200 kWp centrali fotovoltaiche
I vantaggi principali sono:
• assenza di qualsiasi tipo d’emissione inquinante;
• risparmio dei combustibili fossili
• estrema affidabilità poiché non esistono parti in movimento (vita utile superiore a 25 anni);
• costi di manutenzione ridotti al minimo;
• modularità del sistema (per aumentare la taglia basta aumentare il numero dei moduli);
• l'energia che non consumi la vendi all'Enel e ci guadagni (soldi e rispetto per l'ambiente).
Costi minimi di manutenzione ed emissioni zero.
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Dove può essere installato?
I moduli fotovoltaici possono essere collocati su tetto (sia piano che a falda), sulla facciata di un edificio o a terra. La decisione in merito alla fattibilità tecnica si basa sull’esistenza nel sito d’installazione dei seguenti requisiti, che dovranno essere verificati dal progettista/installatore in sede di sopralluogo:
• disponibilità dello spazio necessario per installare i moduli (per ogni 1.000 Wp di potenza installata occorrono circa 7/8/12 m2 di moduli con celle monocristalline/policristalline/thin film);
• corretta esposizione ed inclinazione della suddetta superficie;
• assenza di ostacoli in grado di creare ombreggiamento.
Le condizioni ottimali per l’Italia sono:
• esposizione SUD (accettata anche SUD-EST, SUD-OVEST, con limitata perdita di produzione);
• inclinazione 30-35° (accettata anche 15°/45° con limitata perdita di produzione).
Autorizzazioni per l’installazione
Nei casi in cui l’immobile non sia in una zona sottoposta a vincoli (di tipo ambientale, storico, artistico, paesaggistico...), l’impianto fotovoltaico può essere installato senza alcuna autorizzazione; é sufficiente una semplice dichiarazione di inizio attività, come richiesto per qualsiasi tipo di lavoro di manutenzione straordinaria. Se si tratta di un edificio in costruzione è preferibile integrare l’impianto fotovoltaico nella licenza stessa dell’edificio in costruzione. Qualora l’impianto venga installato in un’area protetta, bisognerà richiedere all’autorità competente sul territorio (l’ente locale, l’ente parco, la Sovrintendenza ai beni culturali,…) un “nulla osta”. È sempre consigliato informarsi presso gli uffici comunali per verificare che non ci siano ulteriori problemi.
Quanto sopra si riferisce solo ai piccoli impianti (fino a 20 kWp). Per impianti più grandi, l’iter autorizzativo può essere più complesso.
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Quanta energia produce un impianto?
La produzione elettrica annua di un impianto fotovoltaico può essere stimata attraverso un calcolo che tiene conto:
• della radiazione solare annuale del luogo;
• di un fattore correttivo calcolato sulla base dell’orientamento, dell’angolo d’inclinazione dell’impianto e di eventuali ombre giornaliere e/o stagionali;
• delle prestazioni tecniche dei moduli fotovoltaici, dell’inverter e degli altri componenti dell’impianto;
• delle condizioni operative dei moduli (con l’aumento della temperatura di funzionamento diminuisce l’energia prodotta)
La potenza di picco di un impianto fotovoltaico si esprime in kWp (chilowatt di picco), cioè la potenza teorica massima che l’impianto può produrre nelle condizioni standard di insolazione e temperatura dei moduli(1000 W/m2 e 25 °C). La mappa sotto a sinistra mostra la produzione elettrica annua per un impianto fotovoltaico da 1 kWp, installato in Italia, considerando le migliori condizioni locali d’installazione(inclinazione 30° rispetto all’orizzontale, orientamento a SUD, assenza ombreggiamenti). Si tratta di valori medi indicativi. La reale produzione dell’impianto può variare leggermente (anche di un più o meno 10%) di anno in anno e da sito a sito in funzione della stagionalità e del microclima. Si conclude che un impianto da 1 kWp in Italia centrale può contribuire a coprire circa il 40% dei consumi elettrici medi di una famiglia (3.000 kWh/anno). Nella tabella in basso a destre (Fonte: Phébus) sono riportati i fattori di correzione per inclinazione ed orientamento diversi da quelli ottimali alle latitudini italiane. I riquadri colorati indicano posizioni da evitare, a meno di vincoli architettonici imposti.
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Il ciclo di vita di un impianto fotovoltaico.
a vita utile di un impianto fotovoltaico è almeno pari a 25 anni. Considerando separatamente i componenti più rilevanti si verifica che:
• i moduli hanno una durata di vita da 25 a 30 anni, con una diminuzione delle prestazioni energetiche inferiore al 20%. Generalmente la garanzia fornita dai produttori sul mantenimento di tali prestazioni arriva a coprire 25 anni;
• gli inverter, apparecchi ad elevata tecnologia, hanno una durata nel tempo abbastanza lunga, ma generalmente inferiore a quella dei moduli; il loro costo è peraltro assai contenuto.
Un impianto fotovoltaico è un sistema completamente modulare, e la sostituzione di un qualsiasi componente è generalmente facile e veloce, a condizione che questa sostituzione sia prevista nella fase di progetto.
Il costo “chiavi in mano” per una installazione standard* di un sistema è pari a circa 4.000 – 5.000 euro (IVA al 10% esclusa) per ogni kWp d’impianto.
La maggior parte del costo è dovuta all’investimento in materiali, di cui i moduli rappresentano la percentuale più alta.
Per impianti di piccola taglia (fino a 20 kWp) il costo complessivo può essere stimato in via orientativa moltiplicando la potenza dell’impianto per il costo a chilowatt di picco sopra indicato.
* Valore indicativo da verificare a seguito di un sopralluogo/preventivo di un installatore specializzato.
Una corretta preventivazione può esser fatta solamente a valle di un sopralluogo che valuti accuratamente le caratteristiche del sito d’installazione. Questo perché il costo può variare, a seconda che l’installazione avvenga a terra, su fabbricati nuovi o già esistenti, che la posa sia in sovrapposizione o integrazione della copertura, che si debbano sostenere spese per i permessi di costruzione, allacciamento alla rete, cavi che coprano grandi distanze (pannelli-inverter e inverter-quadro utente), utilizzo di attrezzature durante il montaggio (gru, impalcature).
Il costo annuo di manutenzione è in generale trascurabile, normalmente nelle analisi economiche si stima inferiore all’1% del costo d’impianto, da conteggiare sull’intera vita. In tale stima sono compresi gli eventuali costi di manutenzione straordinaria, dovuti alla riparazione o sostituzione di qualche componente dell’impianto.
Il costo di esercizio dipende dalla taglia dell’impianto. Per impianti con potenza fino a 20 kWp è limitato al canone annuo da pagare alla società elettrica per l’installazione e la gestione dei sistemi di misura dell’energia prodotta ed immessa in rete (attualmente circa 55 € l’anno).
Quanto rende?
Esempio di un impianto da 3 kWp, parzialmente integrato, installato sul tetto di un edificio con le seguenti caratteristiche:
• costo “chiavi in mano”: 13.200 € + IVA (10%);
• ricavi da incentivo: 0,422 € per kWh prodotto (fino al 20° anno);
• ricavi da meccanismo di Scambio sul Posto: circa 0,18 € per kWh prodotto per tutta la vita utile dell’impianto;
• costi di manutenzione: 100 €/anno;
• costi di esercizio: 55 €/anno circa.
Richiedi il tuo preventivo indicando le seguenti specifiche:
- dimensioni falda tetto più esposta a sud con relativi gradi rispetto al nord;
- consumo in Kwh relativo a 1 anno (visibile dalle bollette ENEL);
- potenza contatore attualmente installato;
- tipo e caratteristiche del tetto e relativa altezza.
Oppure richiedi la presenza di un nostro tecnico per un sopralluogo GRATUITO