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2009.02.02
1.1 Fotovoltaico
L’effetto fotovoltaico permette di produrre energia elettrica sfruttando la radiazione luminosa. Il fenomeno, scoperto nel 1839 dal fisico francese Becquerel, ebbe la sua prima applicazione pratica per la produzione di corrente elettrica per l’alimentazione dei satelliti spaziali attorno agli anni 70. Ora con la riduzione del costo di questa tecnologia, rappresenta una concreta possibilitá di produzione d’energia elettrica anche per utilizzo terrestre. Le applicazioni concrete non mancano ed oggi esistono numerosi impianti fotovoltaici. I sistemi fotovoltaici non hanno un grave impatto ambientale. L'assenza di qualsiasi emissione di gas inquinanti e la possibilità di sfruttare direttamente l'energia solare, hanno giustamente contribuito a creare un immagine d’energia "pulita" associata ai pannelli fotovoltaici.
1.2 Quanto spazio occupa sul tetto?
Lo spazio occupato è strettamente collegato al dimensionamento dell’impianto, comunque indicativamente possiamo considerare circa 8 m2 a kWp, quindi per un impianto medio, la superficie di tetto occupata sarà attorno ai 15-20 m2.
1.3 Quanto incide la manutenzione durante gli anni?
Solitamente i pannelli non richiedono una manutenzione specifica, e questa può essere fatta anche da personale non specializzato. E’ necessario controllare che non siano presenti problemi di tipo strutturale, come rotture, cedimento delle strutture di sostegno, delaminazione dei moduli (cioè che i moduli non appaiano vistosamente danneggiati). Un utile accorgimento, è quello di pulire di tanto in tanto la superficie dei pannelli, che potrebbe essere coperta di polveri o sporcizie che indurrebbero una riduzione della resa.
1.4 Un impianto quanto dura?
Attualmente la vita media di un impianto fotovoltaico è stimata in oltre 30 anni. Ciò è confermato dalle garanzie fornite dai produttori di 25 anni sull’efficienza dei moduli.
1.5 Quanto costa un impianto?
A tutt'oggi il fotovoltaico è una tecnologia molto costosa, per questo è necessaria una buona politica di finanziamento nella fase iniziale di decollo del mercato. Per impianti piccoli (1-5 kWp) presenta dei costi fissi attorno ai 7000 € per kWp.
1.6 Esistono finanziamenti?
Conto energia, Il Ministero dello Sviluppo Economico con il D.M. del 19 Febbraio 2007 pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n° 45 del 23 Febbraio 2007 ha stabilito i nuovi criteri e le modalità per incentivare la produzione di energia elettrica da impianti solari fotovoltaici.
Appena inizi a creare energia elettrica il Gestore dei Servizi Elettrici (GSE - www.gse.it) conta quanta ne produci e te la paga ad una tariffa pari a circa tre volte quello che normalmente spendi per comprarla dalla rete elettrica. Il sistema garantisce una rendita sicura della durata di 20 anni per chi installa e produce energia elettrica da pannelli solari, con incentivi elevati che permettono di trasformare la spesa iniziale in un vero e proprio investimento.
Il Conto Energia, consente di incentivare tutta l'energia prodotta dal vostro impianto, indipendentemente dal suo impiego sul posto, cioè presso l'utenza collegata all'impianto, o dalla cessione alla rete nazionale. L'importo riconosciuto è pari alla produzione annuale dell'impianto [kWh] moltiplicato la tariffa applicabile [€/kWh] in dipendenza della tipologia di impianto.
1.7 Come funziona un impianto fotovoltaico
Un impianto fotovoltaico trasforma, direttamente e istantaneamente, l’energia solare in energia elettrica senza l’uso di alcun combustibile ne di macchine in movimento.
Il generatore fotovoltaico viene collegato ad un apparato convertitore (inverter) che trasforma la corrente continua in corrente alternata (220 V oppure 380 V).
L'inverter è collegato alle utenze domestiche, servite dall'energia solare durante il giorno, ma collegate alla rete elettrica quando la fonte solare è insufficiente o non disponibile. Un contatore fiscale, posto a valle dell'inverter, misura tutta l'energia prodotta dall'impianto, mentre un secondo contatore, posto tra l'utenza e la rete, misura l'energia non consumata dall'utenza, ma ceduta alla rete.
1.8 Installazione
Gli impianti possono essere montati a terra, su tetti inclinati o coperture piane, su pensiline o tettoie, direttamente sulle facciate di edifici in verticale. Nel caso di tetti inclinati, se è disponibile una falda esposta a SUD (+ /- 20°) la soluzione ideale è con i pannelli in posizione complanare alla copertura per migliore effetto estetico ottenendo una soluzione "parzialmente integrata". Dove è possibile sostituire elementi strutturali o di complemento architettonico (tegole, coperture di tettoie, lastrici solari), si adottano soluzioni "completamente integrate", che ottengono il massimo livello estetico di integrazione con le strutture esistenti.
1.9 Quanto produce un impianto?
La produzione di energia da parte di un impianto fotovoltaico è fortemente legata al sole, per questo essa è fortemente variabile nell'arco della giornata e a seconda delle stagioni. Per questo sono stati eseguiti conti che valutano le ore equivalenti di funzionamento alla massima potenza dell'impianto, in modo da semplificare questa valutazione.
2.0 Perché quindi installare un impianto fotovoltaico
L’Italia, ed in particolare la parte centrale e meridionale, gode di livelli di irraggiamento solare tali che, insieme agli incentivi che lo stato eroga a favore della produzione di energia da impianti fotovoltaici, installare sul proprio tetto, terrazza o giardino, un impianto di questo tipo rappresenta oltre che un aiuto alla salvaguardia dell’ ambiente, un vero e proprio investimento economico. Installando un impianto ben dimensionato è possibile:
• Azzerare per tutto il periodo di funzionamento dell’impianto (spesso superiore ai trenta anni) la propria spesa per l’energia elettrica.
• Realizzare, oltre al risparmio in bolletta, un ulteriore profitto economico grazie agli incentivi che lo stato eroga a favore della produzione di energia elettrica da fonte solare.
E’ un investimento che garantisce sicuri rendimenti annui, nettamente superiori ai normali investimenti finanziari che il mercato propone.
• Contribuire a diminuire le emissioni inquinanti nell’atmosfera. Un impianto fotovoltaico inoltre non presenta particolari problemi di usura e di manutenzione in quanto non possiede organi in movimento e soprattutto non necessita di alcuna forma di energia introdotta dall’esterno (quindi nessun consumo), tranne che la luce solare.
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Caratteristiche Tecniche |
Impiego |
Moduli in Silicio Monocristallino
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Le celle in silicio monocristallino hanno il maggior grado di purezza e garantiscono migliori prestazioni in termini di efficienza, a fronte talvolta di un prezzo più elevato. I moduli in commercio attualmente hanno un’efficienza tra i 14 e il 18%. Si presentano come celle circolari o ottagonali di 10-12 cm di diametro e 0,2-0,3 mm di spessore di colore blu scurissimo uniforme. |
Ottimi per qualsiasi tipo di impianto. La vita di questi moduli è attualmente superiore ai 30 anni, anche se continuamente rivalutata grazie al monitoraggio dei primi sistemi installati che risalgono agli anni ’70 e tutt’ora funzionanti. Da quella data la tecnologia ha fatto passi da gigante. L’affidabilità è confermata dalle garanzie sui rendimenti rilasciate dai produttori che possono arrivare fino a 25 anni. |
Moduli in Silicio Policristallino
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Le celle sono ottenute dal riciclaggio dei materiale scartato dalla produzione del Monocristallino, in cui l’eterogeneità del cristallo resta comunque visibile ad occhio nudo. La struttura rimane però meno ordinata rispetto al silicio monocristallino, circostanza che comporta una diminuzione dell’efficienza, attestata tra l’12 e il 15%. Le celle sono generalmente quadrate o ottagonali, con spessore e dimensioni analoghe al mono, ma la struttura policristallina conferisce loro un caratteristico colore blu intenso, cangiante e non uniforme. |
Il costo leggermente inferiore rispetto al Mono e la gradevolezza estetica del colore blu vivo rende questo materiale il più usato nelle integrazioni architettoniche. Il mercato del Poli si sta muovendo verso una progressiva differenziazione e specializzazione della produzione di moduli di silicio policristallino per le applicazioni architettoniche, dal momento che la componente estetica diventa sempre più fondamentale. |
Moduli in Silicio Amorfo e Thin Film
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Questo tipo di pannello fotovoltaico si presenta come una lastra di vetro grigio/bluastra di colore uniforme, lo spessore è di pochi millimetri e solitamente è dotato di una cornice in alluminio per conferire maggiore robustezza o maneggiabilità al modulo stesso. In pratica un vetro trasparente speciale viene rivestito su di un lato, con vari passaggi, di silicio allo stato amorfo e di vari altri prodotti, al fine di creare un ottimo livello di impermeabilità e di isolamento elettrico. |
è il modulo fotovoltaico più economico (25-40% inferiore alle altre tecnologie), ma anche quello con il minor rendimento, ragione per cui occorre installarne un numero abbastanza alto. Un ulteriore vantaggio è legato al fatto che in situazioni non ottimali (giornate nuvolose, ore serali e mattutine, angolazioni estreme) si ottengono dei rendimenti superiori anche dell'8-15% rispetto alle tecnologie mono e poli-cristalline. Infine, anche il suo funzionamento alle alte temperature non viene compresso. Occorre però tenere presente che normalmente il rendimento del pannello fotovoltaico in silicio amorfo diminuisce di circa l'1 % ogni anno, mentre il rendimento del pannello fotovoltaico in silicio monocristallino o policristallino rimane quasi costante anche per 25 anni. |
PANNELLI FOTOVOLTAICI
Il pannello fotovoltaico, chiamato anche modulo fotovoltaico è un particolare tipo di pannello solare che ha la capacità di generare corrente elettrica quando viene esposto alla luce del Sole.
L'energia elettrica prodotta è normalmente a bassa tensione e a corrente continua, quindi per essere utilizzata nella nostra abitazione va trasformata in corrente alternata a 220 Volt: questo viene realizzato attraverso l'uso di uno strumento chiamato 'inverter'.
In estrema sintesi quindi un impianto a moduli fotovoltaici si compone di una serie di pannelli adagiati sul tetto, di un inverter e di un contatore fornito dall'ENEL che serve per immettere l'energia prodotta direttamente nella rete elettrica della nostra città. Questo contatore funziona però al contrario di quello normalmente installato nelle abitazioni: conta l'energia prodotta dai nostri moduli fotovoltaici e praticamente comunica all'Enel quanta energia abbiamo prodotto.
L'energia prodotta viene scalata da quella che consumiamo durante la notte o durante le giornate particolarmente nuvolose, quindi pagheremo all'Enel la sola differenza.
Avremo quindi due contatori: uno che calcola i consumi, e uno che calcola l'energia prodotta dai moduli fotovoltaici, questa possibilità offerta dall'Enel ci permette di non dover investire in costose batterie, che altrimenti sarebbero necessarie per immagazzinare l'energia prodotta dai moduli fotovoltaici.
Di moduli fotovoltaici ne esistono principalmente di tre tipi, analizziamone le caratteristiche, i vantaggi e i difetti:
PANNELLI FOTOVOLTAICI IN SILICIO AMORFO:
Il modulo fotovoltaico più economico, ma anche quello con il minor rendimento e, purtroppo, anche soggetto ad un degrado del rendimento nel tempo.
Questo tipo di pannello fotovoltaico si presenta come una lastra di vetro grigio/bluastra di colore uniforme, lo spessore è di pochi millimetri e, solitamente è dotato di una cornice in alluminio per conferire maggiore robustezza o maneggiabilità al modulo stesso.
In pratica un vetro trasparente speciale viene rivestito su di un lato, con vari passaggi, di silicio allo stato amorfo e di vari altri prodotti, al fine di creare un ottimo livello di impermeabilità e di isolamento elettrico.
Il lato trasparente è quello che si esporrà al Sole, mentre sullo strato opaco sono fissati dei profili di alluminio per il fissaggio al tetto. Dallo stesso lato partono i due fili che portano la corrente generata dal pannello solare all'impianto di trasformazione.
La tensione prodotta da ogni singolo modulo fotovoltaico è di circa 24 - 40 Volt e, una volta collegati in parallelo tra di loro, le varie correnti si sommano e vengono convogliate all'inverter, che è un apparecchio elettronico che trasforma la corrente continua generata dai pannelli, in corrente alternata a 220 Volt utilizzabile nell'impianto di casa o per l'immissione nella rete Enel per la compensazione.
Il rendimento di questi pannelli fotovoltaici va dal 6 al 10 % circa, ma, nei primi due mesi di vita, il rendimento diminuisce di circa il 20 %, per poi rimanere stabile, con un degrado delle prestazioni che deve essere garantito, e non deve superare il 20 % nei primi 20 anni di funzionamento.
In ogni caso la potenza di questi moduli la si calcola proprio considerando immediatamente la perdita iniziale del 20 %, quindi, durante i primi mesi di vita, la resa di un pannello venduto con potenza di 40 Watt, in realtà è di 48 Watt, fino a stabilizzarsi effettivamente sui 40 W dopo i primi mesi di funzionamento.
Da un punto di vista di 'costo energetico per la natura il pannello fotovoltaico in silicio amorfo è il prodotto che si difende meglio, in quanto, necessitando di un quantitativo abbastanza basso di energia per essere prodotto, riesce a restituire in pochi anni l'energia che è stata usata per produrlo, e riesce a generarne fino a 10-12 volte di più, nell'arco della sua vita. Questo è un dato molto importante da un punto di vista prettamente 'ecologico', in quanto spesso si rischia di produrre e utilizzare dei prodotti che hanno consumato più energia per venire prodotti, di quanta ne riescano a restituire, e questo alla natura può anche non fare piacere....
Il rovescio della medaglia è che purtroppo, avendo un basso rendimento rispetto agli altri modelli di pannelli fotovoltaici, occorre installarne un numero abbastanza alto ( questo ovviamente NON pregiudica il discorso di costo energetico appena fatto ), ma comunque, disponendo di un tetto abbastanza ampio, il problema è risolto, e comunque si risparmia anche economicamente, visto che in pratica il costo per ogni Watt producibile con questa tecnologia è del 25-40 % inferiore rispetto alle altre tecnologie fotovoltaiche.
Un altro vantaggio molto importante dei moduli a silicio amorfo è legato al fatto che, durante le giornate nuvolose, ombreggiate, o nelle ore serali e mattutine, si ottengono dei rendimenti superiori anche dell'8-15% rispetto alle tecnologie mono e poli-cristalline, in quanto questa tecnologia riesce a sfruttare anche questi momenti particolari.
Se ne deduce quindi che i pannelli solari a silicio amorfo sono particolarmente indicati per le zone dove spesso c'è la presenza di nuvole o ostacoli fisici che generano ombre.
I pannelli fotovoltaici in silicio amorfo da noi commercializzati sono essenzialmente di due tipi, differiscono solo per le tensioni in uscita: una più adatta per generare corrente elettrica da reimmettere nella rete Enel, e l'altra invece più adatta per costruire un impianto laddove l'Enel invece non arriva ( o non lo si vuole più utilizzare ), ad esempio per case di campagna o ad uso saltuario.
In pratica i pannelli fotovoltaici per interscambio con l'Enel hanno tensioni in uscita elevate ( circa 42 Volt ), questo per diminuire le perdite di energia, in quanto tale perdita è inversamente proporzionale alla tensione, mentre è proporzionale alla corrente, quindi più alta è la tensione e più la corrente è bassa, per cui diminuisce anche la perdita energetica.
Mentre i pannelli fotovoltaici per impianti stand-alone ( utenze isolate o non connesse all'Enel ) lavorano a tensioni più basse ( circa 12 Volt ) perchè le batterie normalmente lavorano su tali tensioni.
Questi accorgimenti tecnici aumentano la resa generale di un impianto solare a moduli fotovoltaici in silicio amorfo, rispetto agli impianti solari a pannelli fotovoltaici monocristallini o multicristallini, ma occorre tenere presente che normalmente il rendimento del pannello fotovoltaico in silicio amorfo diminuisce di circa l'1 % ogni anno, mentre il rendimento del pannello fotovoltaico in silicio monocristallino o multicristallino rimane costante anche per 25 anni.
I pannelli fotovoltaici in silicio amorfo possono essere forniti anche senza cornice di alluminio, opzione utile nel caso in cui si vuole fare una cornice esterna unica che inglobi tutti i pannelli, o semplicemente per risparmiare, visto che la presenza della cornice non pregiudica affatto sul rendimento o sull'isolamento elettrico del modulo stesso.
L'attacco dei vari moduli al tetto avviene grazie a dei profili in alluminio presenti in ogni caso sul retro dei moduli: difatto la cornice in alluminio è utile quasi solo per estetica e per migliorare la maneggevolezza dei vari moduli.
PANNELLI FOTOVOLTAICI IN SILICIO MULTICRISTALLINO O MONOCRISTALLINO:
Queste due tipologie di moduli fotovoltaici appaiono esteticamente come tante celle quadrate, o rettangolari, affiancate sotto una lastra di vetro in una cornice di alluminio.
In pratica il modulo fotovoltaico è composto da circa 30-70 celle fotovoltaiche singole affiancate, elettricamente unite e fissate attraverso particolari materiali ad una o più lastre di vetro in una cornice normalmente in alluminio, al fine di dare al tutto una certa robustezza, maneggiabilità, ed ovviamente isolamento dagli agenti atmosferici.
Il rendimento globale di un pannello solare in silicio monocristallino è di circa il 13-17 %, mentre quello di un pannello solare in silicio multicristallino è di circa il 12-14 %.
Quindi, a parità di spazio, rispetto al modulo solare in silicio amorfo, si hanno dei rendimenti doppi, o quasi tripli, ma comunque il costo per ogni Watt producibile del mono-multicristallino rimane comunque superiore.
Oltre al fatto che, per produrre questi tipi di moduli fotovoltaici mono-multicristallini, viene spesa molta energia, e quindi ogni modulo impiega anche 3-6 anni ( contro i circa 2-3 anni del prodotto in silicio amorfo ) per restituire la sola energia che è stata impiegata per essere prodotto, mentre nell'arco della sua vita ne produrrà 4-8 volte di più, in particolare questo problema è il difetto maggiore del modulo monocristallino.
Un altro difetto abbastanza fastidioso di questa ultima tecnologia fotovoltaica, è legata ad un sostanziale diminuzione, od anche abbattimento del rendimento, in caso di ombre particolari che coprono anche una piccola porzione del modulo, o nel caso di nuvole, o ancora durante le ore serale o della mattina presto.
Fatto è che comunque questi due tipi di pannelli fotovoltaici rimangono ottimi prodotti di qualità e stabilità del rendimento, che appunto rimane costante e garantito nel tempo, anche per 25 anni e, producendo più energia a parità di spazio occupato ottimizzano lo spazio, magari non eccessivo della parte di tetto sfruttabile che è posta a Sud.
CONSIGLI PER GLI ACQUISTI:
Nella speranza di aver fatto chiarezza sulle differenze delle diverse tecnologie fotovoltaiche, ci permettiamo di dare i seguenti consigli:
consigliamo l'acquisto di moduli fotovoltaici multicristallino o monocristallino nel caso si disponga di Contributi Regionali o Statali per la realizzazione dei tetti fotovoltaici ( programma 10.000 tetti fotovoltaici, o simili ) , anche perchè normalmente vengono proprio richiesti determinati parametri di stabilità del rendimento per un periodo di 20-25 anni, e questo è garantibile praticamente solo dai moduli monocristallini o multicristallini.
Questo consiglio è valido anche nel caso si disponga di un tetto non eccessivamente ampio, oppure si voglia limitare al minimo l'impatto visivo nei confronti dell'impianto solare all'esterno dell'abitazione, o ci si voglia affidare ad una tecnologia di ottima qualità e durevole nel tempo.
consigliamo l'acquisto di moduli fotovoltaici in silicio amorfo nel caso invece vogliamo creare il minore impatto ambientale nei confronti della Natura, quindi cercando di sprecare meno energia possibile anche per la produzione dei moduli fotovoltaici. A tal proposito ricordiamo che sono necessari anni di funzionamento affinché un modulo fotovoltaico generi corrente sufficiente a compensare quella che è stata impiegata per venire prodotto.
Questa scelta è anche indicata se si abita in zone dove spesso sono presenti nubi, foschie, o sono presenti alberi o edifici che creano ombre durante la giornata: in questo caso la resa globale è sicuramente migliore con questo tipo di impianto solare.
La scelta del pannello fotovoltaico in silicio amorfo secondo noi è valida anche se si vuole ragionare sotto quest'ottica: costruendo un impianto solare con moduli di silicio amorfo otteniamo ottimi risultati per i primi 20 anni d'esercizio: abbiamo quindi un buon servizio con minori costi rispetto alla scelta del pannello fotovoltaico mono-mutlicristallino. Tra 20 anni la tecnologia del solare fotovoltaico sarà molto avanzata, matura e soprattutto molto più economica ( ci impegneremo per renderla tale ! ) e quindi consideriamo che nel momento in cui l'impianto diminuirà il suo rendimento avremo delle alternative economiche che lo sostituiranno con rendimenti molto maggiori.
In ultimo citiamo comunque un'osservazione importantissima secondo noi, e cioè che comunque la tecnologia degli elettrodomestici porta a prodotti per la casa con consumi sempre più oculati, e quindi anche se il nostro impianto renderà il 20 % in meno tra 20 anni, sarà anche vero che i nostri elettrodomestici consumeranno anch'essi molto meno di ora, e quindi riusciremo a coprire il nostro fabbisogno elettrico comunque con il nostro impianto solare.
Nel futuro, che personalmente immagino, tra 20 anni ci saranno molte macchine elettriche o ad idrogeno, e si spera che le stesse ( se non prevarranno gli interessi delle compagnie petrolifere ) saranno caricabili da 'casa' con energia autoprodotta dal Sole, e quindi, se credi anche tu in questo, dobbiamo anche essere convinti che tra 20 anni l'impianto solare fotovoltaico di casa lo cambieremo comunque con queste interessanti prospettive, e credo che cambiarlo potrà rendere molto felice chi ora spende, poco o tanto che sia, in benzina per muoversi, o chi rimane fermo e si deve sorbire gli scarichi altrui ...
Fonte: http://www.ecorete.it/pannelli-fotovoltaici.php
Analizzando quanto riportato e detto finora, si può evincere che la tecnologia migliore e più adatta alla nostra particolare condizione microclimatica, è sicuramente la tecnologia cristallina, in quanto nel caso specifico preso in esame, non vi sono particolari problemi di ombreggiamento e il nostro clima offre una netta prevalenza di giornate soleggiate rispetto alle giornate nuvolose o che presentano precipitazioni/nebbia, durante il corso dell’anno…
Con ciò non si boccia completamente la tecnologia a Thin film, ma bensì si evidenzia come sia una tecnologia molto più adatta ai microclimi del nord Italia ed Europa…