Ricavare energia dalla luce, semplice e geniale, in quanto, ogni giorno il sole fornisce alla terra più energia di quanta l'uomo ne possa consumare con tutte le sue attività. Tale potenziale energetico, inesauribile e gratuito, é sfruttabile con l'utilizzo d'impianti fotovoltaici, che trasformano, in modo silenzioso e senza emissioni nell'ambiente circostante, la luce del sole in energia elettrica.
Ciò consente non solo di risparmiare risorse di vario genere (ambientali ed economiche), ma anche di ottenere rendite interessanti. L'investimento necessario é ammortizzabile in circa 7-10 anni, a fronte di una vita utile del pannello fotovoltaico (in silicio mono o policristallino) di oltre trent'anni. Un impianto elettrico, che sfrutta un generatore fotovoltaico, é composto da una serie di pannelli fotovoltaici collegati tra loro in serie che costituiscono stringhe, a loro volta collegate a costituire moduli in numero sufficiente a fornire la potenza richiesta. Non esistono limiti alla potenza massima di un campo di pannelli fotovoltaici. L'energia elettrica, in corrente continua, prodotta dai panneli fotovoltaici é trasformata in corrente alternata da uno o più apparecchi chiamati "inverter" (Secondo la quantità di pannelli fotovoltaici da gestire). Quadri elettrici e collegamenti relativi permettono, poi, il trasferimento all'utenza e/o al Gestore nazionale del Servizio Elettrico (G.S.E.).
Approfondiamo, ora, alcuni concetti, che ci permetteranno di comprendere meglio quanto suddetto:
Viste le molte grandezze in gioco, dunque, effettuare il calcolo della radiazione solare giornaliera media annua, incidente su una superficie specifica, é abbastanza complesso. Pertanto, é utilizzato un software, che, basandosi sui dati delle stazioni di rilevamento meteo, una volta scelta la specifica località d'interesse, é in grado di ottenere i dati della radiazione solare media giornaliera, per ogni mese dell’anno e quella media annuale, adattati alla situazione paesaggistica prevista per il sito considerato.
Approfondiamo, ora, alcuni concetti, che ci permetteranno di comprendere meglio quanto suddetto:
1) - la radiazione solare
L’energia radiante è energia elettromagnetica, emessa dai processi di fusione dell’idrogeno presente sul sole, che si propaga nello spazio circostante, con simmetria sferica, raggiungendo la fascia esterna dell’atmosfera terrestre, con una energia specifica pari a 1367 Wh/m2 (definita costante solare).
Nell’attraversare l’atmosfera terrestre, la radiazione solare é, in parte, respinta all’esterno ed in parte diffusa nell’atmosfera stessa.
L’assorbimento e la riflessione provocano una diminuzione, rispetto alla costante solare, dell’energia solare diretta, che giunge sulla superficie terrestre, la quale é in parte assorbita ed in parte riflessa, a secondo della riflettanza del suolo, che varia in base a diverse caratteristiche: terreno, neve, acqua, ecc...
La mappa sottostante indica l'irraggiamento caratteristico delle varie località italiane, basandosi su serie storiche.
L'energia incidente su una superficie, al livello del suolo, é costituita da tre componenti:
a) - radiazione diretta, che viene raccolta dal modulo fotovoltaico, per esposizione diretta e dipende dalla latitudine, dall’ora del giorno e dal periodo dell’anno considerato;
b) - radiazione diffusa, dovuta alla parziale o totale diffusione della radiazione solare sulla volta celeste da parte dell’atmosfera. In condizioni di cielo nuvoloso, questa componente incide per il 100% dell’energia solare captata dai pannelli, mentre in condizioni di cielo sereno non supera il 15% del totale.
c) - radiazione riflessa, derivante da repulsioni da parte del suolo o da parte di ostacoli prospicienti verso i moduli stessi.
Mediamente, la radiazione solare totale, in condizioni di pieno sole, a mezzogiorno, che incide su una superficie ortogonale ai raggi del sole, è 1000 Wh/m2. Tale valore, però, é troppo aleatorio in funzione degli eventi meteorologici, per cui un progetto di impianto fotovoltaico necessita di dati storici rilevati nella località prescelta o nelle sue vicinanze.
I dati storici disponibili sono i valori medi mensili ed annui della radiazione solare media, espressa in KWh/m2 giorno, disponibili presso le banche dati dell’ENEA e riassunti nelle mappe isoradiattive, le quali indicano i valori medi mensili dell’insolazione, su superficie orizzontale, di tutto il territorio italiano o, in alternativa, riportate nelle norme UNI 10349.
Una valutazione accurata della radiazione incidente, quindi, permetterà anche una corretta valutazione dell’energia prodotta dai moduli fotovoltaici, che, infatti, é funzione di molte grandezze, quali:
- caratteristiche elettriche dei moduli;
- radiazione solare;
- latitudine;
- angolo di tilt;
- elevazione solare;
- riflettanza del terreno;
- temperatura;
Viste le molte grandezze in gioco, dunque, effettuare il calcolo della radiazione solare giornaliera media annua, incidente su una superficie specifica, é abbastanza complesso. Pertanto, é utilizzato un software, che, basandosi sui dati delle stazioni di rilevamento meteo, una volta scelta la specifica località d'interesse, é in grado di ottenere i dati della radiazione solare media giornaliera, per ogni mese dell’anno e quella media annuale, adattati alla situazione paesaggistica prevista per il sito considerato.2) - Impatto ambientale
Per produrre un chilowattora (KW/h) di elettricità, utilizzando combustibili fossili, vengono bruciati, mediamente, l'equivalente di 2,56 KW/h, sotto forma di combustibili fossili e di conseguenza, nell'aria, sono introdotti circa 0,53 kg di anidride, per cui, ogni KW/h prodotto con un sistema fotovoltaico evita l'immissione in atmosfera di 0,53 kg di anidride carbonica. Tale ragionamento può essere ripetuto per tutte le tipologie di inquinanti.
Se, quindi, un impianto ha una produttività annua di 1100 Kwh/kwp nominale, moltiplicando tale valore per il fattore mix 2,56 Kg Co2/Kwh, si determinano le emissione di CO2 evitate, che moltiplicate per 25 anni, tempo di durata minimo di un impianto fotovoltaico, sommano a 14.602 Kg di CO2.
Componenti di un impianto
a) - il modulo fotovoltaico
Il modulo fotovoltaico è composto da celle solari, costituite da silicio policristallino o monocristallino a seconda della tecnica di produzione impiegata. Il silicio di una cella solare è “drogato” con due diversi atomi sul lato anteriore e posteriore, al fine di generare un esubero di elettroni su un lato ed una carenza di elettroni su quello opposto, cosicchè si genera un potenziale elettrico in corrispondenza della giunzione dei due strati diversamente “drogati”. Quando la luce del sole colpisce le celle, il silicio conduce energia elettrica e si genera una tensione tra i contatti metallici delle celle, creando corrente continua.
b) - l'inverter
La corrente continua generata nelle celle solari non può essere immessa direttamente nella rete pubblica in quanto si tratta di corrente continua. L’inverter, necessario per completare il tutto, la converte in corrente alternata a 220 volt affinché possa essere utilizzata con i normali apparecchi elettrici o immessa in rete pubblica.
c) - il contatore out
Per le centrali fotovoltaiche collegate alla rete è necessario siano fornite di un contatore che misuri in chilowattora (kWh) l’energia immessa in rete. L’operatore di rete rimborsa i kWh in base alla tariffa prevista dal “Conto Energia”.
d) - la rete elettrica pubblica
La corrente alternata generata viene di norma immessa nella rete pubblica e può essere quindi utilizzata da tutti i consumatori. La possibilità di immissione in rete ha consentito lo sviluppo degli impianti fotovoltaici, in quanto viene utilizzata come un serbatoio, quando non viene utilizzata si immette in rete e si riutilizza dalla stessa i tempi differiti. Fino a pochi anni fa l’energia fotovoltaica veniva autoconsumata con il grande problema degli accumulatori che erano molto costosi, di limitata durata e inquinanti nel loro smaltimento in quanto con presenza di piombo.
Come funziona un impianto fotovoltaico
In ogni istante, sul sole, avvengono reazioni nucleari, che liberano un’enorme quantità di energia. Dopo nove minuti, quest’energia è sulla Terra.
La tecnologia fotovoltaica permette di trasformare la luce proveniente dal Sole in corrente elettrica utilizzabile.
Oggi, questa tecnologia, è disponibile per tutti e consente un risparmio economico immediato ed un contributo concreto alla salute del nostro pianeta.
Il conto energia
Il 23 febbraio 2007 è entrato in vigore il decreto ministeriale sul “Nuovo Conto Energia” che, rinnovando quello precedente, ha semplificato la modalità d'incentivazione della produzione di energia elettrica fotovoltaica, abbattendo l'iter necessario per ottenere l’incentivo: una semplice richiesta al GSE (Gestore Servizi Elettrici) entro 60 giorni dalla fine lavori. Per 20 anni, il conto energia premia la produzione di energia fotovoltaica, riconoscendo una tariffa incentivante fissa ed invariabile per ogni KWh prodotto. Inoltre, l’energia prodotta, può essere utilizzata secondo la modalità dello “scambio sul posto” o venduta ad una società di distribuzione.
Il conto energia 2011-13
Pubblicato in G.U. n.197 il 24 agosto 2010, prevede un piano triennale con riduzione progressiva.
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