- Impiantistica
- Cablaggio
- Installazione Reti
- Elettric System
- Networking
- Termografia ad infrarossi
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Cos'è un impianto fotovoltaico
E' 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. |
I principali vantaggi degli impianti fotovoltaici 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).
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Gli svantaggi sono rappresentati da:
- variabilità ed aleatorietà della fonte energetica
(irraggiamento solare);
- elevata superficie occupata rispetto alla potenza installata;
elevato costo iniziale degli impianti.
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Le principali applicazioni dei sistemi fotovoltaici sono:
- impianti per utenze collegate alla rete in bassa tensione;
- centrali fotovoltaiche, generalm ente collegate alla rete in
media tensione;
- impianti per utenze isolate dalla rete che prevedono l’utilizzo
di batterie (rifugi, pozzi, sist emi 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; fino a 20 kWp (kiloWatt
di picco) si parla di piccoli impianti, oltre si parla di centrali
fotovoltaiche.
Il presente documento ha lo scopo di fornire una panoramica di queste
due applicazioni.
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Impianti fotovoltaici con potenza non superiore a 20 kWp
Tali impianti sono particolarmente indicati per installazione su immobili
di privati cittadini, di attività commerciali e di piccole
aziende.
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 minimi oneri di
gestione. |
Impianti fotovoltaici con potenza superiore a 20 kWp
Tali impianti vengono realizzati principalmente da imprese interessate
alla produzione di energia elettrica sia per l'autoconsumo che per
la 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 la manutenzione rimane comunque limitata.
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. |
I componenti di un impianto fotovoltaico
-- moduli fotovoltaici
sono i pannelli che ospitano le celle fotovoltaiche di silicio, che
può essere monocristallino, policristallino o amorfo. Ogni
modulo converte l'energia solare incidente in energia elettrica in
corrente continua, normalmente ha una potenza compresa tra 125 e 200
Watt, occupa una superficie inferiore a 1,5 metri quadri e pesa circa
18 kg.
-- strutture di sostegno dei moduli
sono le strutture che sorreggono i moduli e, in caso di installazione
su superficie piana, li orientano dando loro un'inclinazione rispetto
al pian o orizzontale normalmente, in Italia, di circa 30_. Possono
essere in acciaio zincato a caldo o in alluminio, e vengono vincolate
sulla superficie di installazione mediante degli ancoraggi o delle
zavorre.
-- 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
alternata con 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.
-- 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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Schema semplificato di un impianto fotovoltaico connesso
alla rete |
Dove puo' essere installato
I moduli fotovoltaici possono essere collocati su tetto ( sia piano
che a falda ) su facciata o a terra.
La decisione in merito alla fattibilità tecnica si basa sull’esistenza
nel sito di 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 KWp di potenza installata occorrono circa
8 mq di moduli )
- corretta esposizione ed inclinazione della suddetta superficie.
Le condizioni ottimali per l’italia sono:
- esposizione SUD (accettata anche SUD-EST , SUD-OVEST, con
limitata perdita di produzione)
- inclinazione 30-35° gradi
- assenza di ostacoli in grado di creare ombreggiamento
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Quanta elettricità produce
La produzione elettrica annua di un impianto fotovoltaico
può essere stimata attraverso un calcolo che tiene conto:
- della radiazione annua del luogo
- di un fattore correttivo calcolato sulla base dell’orientamento,
dell’angolo di inclinazione dell’impianto e di eventuali
ombre temporanee;
- delle prestazioni tecniche dei moduli fotovoltaico, dell’inverter
e degli altri componenti dell’impianto;
- delle condizioni operative dei moduli (con l’aumento
della temperatura diminuisce l’energia prodotta).
La potenza di picco di un impianto fotovoltaico si esprime in KWp
(kilowatt di picco), cioè la potenza teorica massima che
l’impianto può produrre nelle condizioni standard di
insolazione e temperatura dei moduli (1000w/mq e 25° C). |
| La mappa a destra (Fonte: Phèbus) mostra la produzione elettrica
annua per un impianto fotovoltaico da 1 KWp, installato in Italia,
considerando le migliori condizioni locali d’installazione (inclinazione
a 30° rispetto all’orizzontale, orientamento a SUD, assenza
di ombreggiamento). |
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| Nella tabella sottostante (Fonte: Phèbus) 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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| 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 (3000 KWh / anno). |
Quanti anni può funzionare
Nelle analisi tecniche ed economiche si usa accreditare l’impianto
di una vita complessiva di 25 anni.
Se si considerano separatamente i componenti economicamente più
rilevanti, si ha:
- i moduli monocristallini e policristallini, che attualmente
è la tipologia più venduta al mondo, hanno dato
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 i 25 anni. I moduli di silicio amorfo, che sono meno
costosi, hanno una perdita di rendimento del 30% nei primi mesi,
per poi stabilizzarsi gradualmente.
La tecnologia più recente, quella dei”film sottili”,
dovrebbe a breve unire i vantaggi di entrambe le altre tecnologie:
il prezzo basso del silicio amorfo e l’alta efficienza e
affidabilità dei prodotti cristallini.
- Un impianto fotovoltaico è un sistema completamente
modulare e la sostituzione di qualsiasi componente è generalmente
facile e veloce, a condizione che questa sostituzione sia prevista
nella fase di progetto.
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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; è sufficiente una semplice dichiarazione di
inizio attività, come richiesto per qualsiasi tipo di lavoro
di manutenzione straordinaria.
Se ritratta 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 colturali,…)
un "nullaosta".
E' sempre consigliato d'informarsi presso gli uffici comunali per
verificare che non ci siano ulteriori problemi. |
Costi di un impianto fotovoltaico
Il costo "chiavi in mano" per un installazione
standard di un sistema da 1 KWp è pari a circa 6.500 –
7000 euro (IVA al 10% esclusa).
La maggior parte del costo è dovuta all'investimento in materiali,
di cui i moduli rappresentano la percentuale più alta. |
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Una corretta preventivazione può essere 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 nuovo 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 genere basso, normalmente
nelle analisi economiche si stima nell'intorno dell'1%
del costo dell'impianto, da conteggiare sull'intera vita.
In tale stima sono compresi anche 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. |
Incentivi per l’installazione
In Italia, da settembre 2005, è attivo un meccanismo
di incentivazione, spesso definito “Conto Energia”, per
la produzione di energia elettrica mediante impianti fotovoltaici.
Questo sistema di incentivazione prevede la remunerazione dell'energia
prodotta dall'impianto con una tariffa incentivante.
La tariffa incentivante può essere concessa a tutti gli impianti
fotovoltaici di potenza compresa da 1 a 1000 kWp, e l’ente predisposto
ad erogare questo incentivo è il GRTN (Gestore della Rete di
Trasmissione Nazionale).
La seguente tabella mostra il valore dell’incentivo nel 2006
a seconda dell’appartenenza dell’impianto ad una fascia
di potenza, e alla modalità di utilizzo dell’energia. |
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(*) Per gl’impianti con potenza superiore
a 50 kWp è previsto un meccanismo di gara e l’inserimento in apposite
graduatorie stabilite in base al minimo valore dell’incentivo richiesto,
che può essere inferiore a quello massimo indicato in tabella. Per
gli impianti con potenza compresa tra 1 e 50 kWp saranno stabilite
graduatorie basate sulla sola data di presentazione della domanda
di accesso agli incentivi. Le domande di accesso possono essere
presentate esclusivamente nei mesi di marzo, giugno, settembre,
dicembre. |
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Sono disponibili, dal 2006 al 2015, incentivi per tutte
le richieste ammesse fino ad una potenza cumulata pari a 500 MW.
Nel 2006 gli incentivi saranno concessi fino al raggiungimento di
una potenza cumulata annua di 85 MW (85.000 kW), di cui 60 MW sono
dedicati agli impianti con potenza da 1 a 50 kW e 25 MW agli impianti
con potenza superiore a 50kW.
Altri incentivi per l’installazione di impianti fotovoltaici
possono essere erogati dalle Regioni e dalle Province. |
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Qualora questi siano “in conto capitale”
possono essere cumulati agli incentivi “in conto energia” solo se
la quota di incentivo in conto capitale non supera il 20% del costo
dell’impianto. |
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| Altro tipo di incentivi per la produzione di energia
elettrica da fonti rinnovabili sono i “Certificati Verdi”,
titoli riconosciuti dal GRTN che possono essere venduti e acquistati
ad un prezzo fissato. |
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Qualora vengano riconosciuti certificati
verdi per la produzione di energia elettrica non si possono richiedere
incentivi in conto energia. |
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| Esistono inoltre dei Titoli di Efficienza Energetica,
chiamati“Certificati Bianchi”, che possono essere percepiti
in funzione dell’energia prodotta da fonti rinnovabili. Anche
questi titoli hanno un mercato ed è quindi possibile ottenere
degli introiti mediante la loro vendita. |
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Qualora vengano riconosciuti certificati bianchi per la produzione di energia elettrica non si possono richiedere incentivi in conto energia. |
Il Net Metering
Il “net metering” o “scambio di energia
alla pari” è un meccanismo che regola l’immissione
ed il prelievo dell’energia elettrica dalla rete (Delibera AEEG
224/2000 e 28/2006).
Possono giovare di questo sistema tutti gli impianti allacciati alla
rete che producono energia elettrica mediante l’utilizzo di
fonti rinnovabili e che hanno una potenza compresa tra 1 e 20 kW (fotovoltaico,
mini-eolico, mini-idro...), per tutta la durata di vita utile dell’impianto.
Il funzionamento è il seguente: l’energia (kWh) prodotta
dall’impianto e non assorbita dalle utenze elettriche (lampade,
elettrodomestici, macchinari...) viene immessa in rete e misurata
da un apposito contatore. Alla fine dell'anno la società elettrica
effettua un conguaglio tra energia assorbita ed energia immessa; al
cliente viene rimborsata una quota dell’energia assorbita pari
a quella immessa in rete durante l’arco dell’anno. |
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Non è prevista alcuna remunerazione dell'eventuale saldo
positivo d’energia immessa in rete, risultante dal conguaglio annuale,
ma questa quantità d'energia elettrica può essere portata a credito
per gli anni successivi, fino ad un massimo di tre anni. Se l'impianto
èsovradimensionato rispetto ai consumi ed il credito è sistematico,
esso viene di fatto perduto. |
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| Il Net Metering può essere cumulato con il beneficio proveniente
dal meccanismo di incentivo in conto energia. |
Valutazioni sul ritorno dell’investimento
Prendendo come esempio un impianto da 3 kWp con le seguenti
caratteristiche:
- costo: 18.900 euro + IVA (10%);
- vita utile dell’impianto: 25 anni
- localizzazione: centro Italia (produzione media di 3.600 kWh/annui);
- ricavi da incentivo: 0,445 euro per kWh prodotto (fino al 20°anno)
- risparmio sulla bolletta elettrica: 0,180 euro per kWh prodotto
- costi di manutenzione: 189 euro/anno;
- costi di esercizio: 30 euro/anno
Risultati
- Tempo di ritorno (non attualizzato) dell’investimento:
11 anni;
- Utile annuo (ricavi da incentivo + risparmio in bolletta):
circa 2.100 euro;
- Tasso Interno di Rendimento: 7 %;
- Valore Attuale Netto (con attualizzazione al 5%): 4.000 euro
Il grafico seguente mostra l’andamento della cassa dell’investimento. |
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Fonte testi ed immagini
ENEL Si |
Esempio di impianto
Le immagini di riferiscono ad un impianto da noi realizzato
presso la sede di Neologistica srl di Garbagnate Milanese.
- Impianto da 10 KWp composto da:
- Pannelli e strutture schuko
- Inverter Siemens
- Quadri stagni Gewiss
- Interruttori e scaricatori Merlin Gerin
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Pannelli sopra il tetto
con struttura in alluminio |
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Dettaglio del pannello
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Dettaglio matricola pannello
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| Quadro di campo sito sul tetto |
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Complesso inverter - quadro di parallelo
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