Un impianto fotovoltaico è un impianto elettrico che sfrutta l'energia solare per produrre energia elettrica mediante effetto fotovoltaico.
Classificazione: Gli impianti fotovoltaici sono generalmente suddivisi in due grandi famiglie: impianti ad isola, o stand-alone, e impianti connessi alla rete, o grid-connected.
Un esempio di piccolo impianto a isola formato da due soli moduli
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.
· -inverter, deputato a convertire la tensione continua (DC) in uscita dal pannello (solitamente 12 o 24 volt) in una tensione alternata (AC) più alta (solitamente 110 o 220 volt)
Un impianto fotovoltaico connesso 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: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.
L'Stmg definisce i criteri di allacciamento per impianti fotovoltaici superiori a 1 kV fino ad impianti di grandi dimensioni.
Un impianto BIPV a facciata
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 .
Fattibilità su larga scala
Una centrale fotovoltaica da 500 kWp
Le stime del consumo elettrico italiano per il 2006 sono di 351,6 TW (miliardi di kW), con un Tasso di incremento medio annuo del 2,8 % 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 TW da fonti rinnovabili, la maggior parte dei quali (36 TW) da fonte idroelettrica, in seconda battuta (6,15 TW) 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 TW), e da centrali eoliche (2,34 TW). 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. 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, 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).
Curiosità
L'impressionante Pergola solare a Barcellona
· Il più grande impianto fotovoltaico in funzione al mondo è ubicato a Olmedilla de Alarcón, in Spagna. La sua potenza nominale è di 60 MWp
· Il più grande impianto su tetto è quello costruito sugli stabilimenti General Motors a Saragozza, sempre in Spagna, con una potenza di 11,8 MW di picco. 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.
· INDIRIZZI UTILI:di aziende che producono IMPIANTI FOTOVOLTAICI
www.espegroup.eu e www.xgroupspa.it e anche www.sunnyenergy.it
