Solare termico e fotovoltaico

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Solare termico e fotovoltaico
EnergicaMente
ENERGIA
DAL SOLE
Assessorato all’Ambiente
Servizio Ambiente e Paesaggio
Solare
termico
e fotovoltaico
Introduzione
La crisi del modello energetico basato sullo sfruttamento delle fonti fossili (petrolio, metano, carbone) offre ai
sostenitori dello “sviluppo sostenibile” un’importante opportunità per mettere in atto su larga scala i principi e
le metodologie fino ad ora realizzate solo sperimentalmente.
Il fallimento del modello energetico “fossile” è evidente sia da un punto di vista economico che ambientale. Il
costo delle fonti energetiche fossili è stato in costante e rapido aumento negli ultimi anni a causa del contemporaneo verificarsi dei due fattori cardine delle leggi economiche: l’aumento della domanda e la diminuzione degli
stock disponibili.
L’aumento della domanda energetica è dovuta sia alla recente trasformazione di nazioni molto popolose (es.
Cina e India) verso modelli di economia di consumo, sia alla difficoltà che questo modello di società consumistica
ha nel favorire l’efficienza e contrastare gli sprechi, soprattutto laddove sono particolarmente radicati ormai da
decenni (es. Usa e Europa).
Da tempo poi si assiste ad una diminuzione degli stock energetici disponibili: le fonti fossili non sono risorse
rinnovabili e il loro consumo quotidiano ne porta inevitabilmente all’esaurimento.
Da un punto di vista ambientale l’utilizzo delle risorse fossili è inoltre il primo imputato dell’effetto serra e delle
conseguenze che esso sta provocando in termini di cambiamenti climatici (es. desertificazione, fenomeni meteorologici estremi, innalzamento delle temperature ecc.). L’anidride carbonica che i derivati del petrolio, carbone
e metano producono durante la combustione, è infatti il principale tra i gas che creano nell’atmosfera una sorta
di “barriera” che trattiene il calore che il sole invia sulla terra, aumentandone così la temperatura proprio come
accade attraverso i vetri di una serra.
Per affrontare il problema del mutamento climatico della Terra e trovare una convivenza armonica tra le esigenze
dello sviluppo e quelle della natura, la maggior parte dei principali governi del mondo (ad eccezione di Stati
Uniti e Australia) hanno ratificato il Protocollo di Kyoto impegnandosi a ridurre le proprie emissioni di gas serra
di almeno il 5,2% entro il periodo 2008-2012, sulla base delle emissioni rilevate nel 1990. Ad oggi, la situazione
circa gli adempimenti del Trattato da parte dei maggiori paesi aderenti sembra lontana dal raggiungimento dell’obiettivo, in particolare per l’Italia che ha addirittura aumentato le proprie emissioni anziché ridurle.
L’impegno in questa direzione non può essere imputabile però solo ai governi centrali, ma deve saper coinvolgere gli Enti Locali, le categorie sociali e la popolazione tutta. Un cambiamento di rotta nel settore energetico
non può inoltre prescindere da una riduzione complessiva della domanda, poiché le fonti energetiche rinnovabili
non appaiono, ad oggi, in grado di sostituire completamente la domanda energetica da fonti fossili. Dovrà quindi inevitabilmente compiersi un complessivo mutamento culturale che sostenga l’efficienza energetica di ogni
comparto (residenziale, industriale, agricolo, trasporti ecc.) promuovendo le innovazioni tecnologiche capaci di
eliminare gli sprechi e valorizzando le risorse locali, giungendo così ad una riduzione della domanda energetica
che non limiti le esigenze e le aspettative sociali, ma anzi “liberi” risorse che potranno essere investite in altri
settori dello sviluppo sostenibile.
Questi concetti sono alla base del Piano Energetico Ambientale della Regione Marche (PEAR), approvato il
16/02/2005, che costituisce il quadro di riferimento per i soggetti pubblici e privati che assumono iniziative in
campo energetico sul territorio regionale.
Il presente manuale è stato realizzato nell’ambito della campagna di comunicazione Energicamente promossa
dalla Regione Marche e fa parte di una collana composta da sette manuali: Risparmio energetico; Energia dal
sole; Energia pulita dal vento e dall’acqua; Energia da biomasse; Produzione e distribuzione efficiente di calore ed elettricità; Edilizia sostenibile; Energia e Turismo. Energicamente identifica il tema dell’iniziativa, che
è appunto il risparmio energetico. Ciascuno di noi infatti può “energicamente” operare per ridurre gli sprechi di
energia ed “energicamente” deve divenire dunque l’impegno e la linea di azione di tutti i cittadini.
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Gli orientamenti normativi in
materia di energia solare
Normativa comunitaria
La Comunità Europea ha delineato i suoi orientamenti nel settore delle fonti rinnovabili attraverso la pubblicazione, nel 1997, del LIBRO
BIANCO PER UNA STRATEGIA E UN PIANO D’AZIONE DELLA COMUNITÀ1, con il quale si propone all’Unione di raggiungere entro il 2010
un tasso di penetrazione delle rinnovabili del 12%. Questo obiettivo
politico, ambizioso ma realistico, non rappresenta uno strumento
giuridicamente vincolante, ma vuole comunque essere di incoraggiamento per gli Stati membri ad aumentare l’impiego di fonti rinnovabili
secondo il proprio potenziale.
Parte dei principi individuati nel Libro Bianco sono poi ripresi nel 2001
dalla DIRETTIVA 2001/77/CE2 che mira a promuovere un maggior contributo delle fonti energetiche rinnovabili alla produzione di elettricità
nel relativo mercato interno, nonché a favorire la creazione delle basi
per un futuro quadro comunitario in materia.
Per dare maggiore incisività alla politica energetica comunitaria, il
Consiglio Europeo riunitosi a Bruxelles a marzo 2007 ha infine approvato, tra i criteri della “POLITICA ENERGETICA PER L’EUROPA1,
quello che prevede il raggiungimento di una quota del 20% di energie
rinnovabili nel mix energetico complessivo dell’UE entro il 2020.
Il PEAR in materia di energia solare
propone di affiancare le misure di
incentivazione della produzione di
energia elettrica attraverso:
• l’agevolazione dell’integrazione
del fotovoltaico negli edifici (per la
realizzazione dei cosiddetti sistemi
BIPV – Building Integration Photo
Voltaics) nell’ambito delle misure
per il risparmio energetico in edilizia;
• l’assegnazione delle priorità nella
destinazione di eventuali risorse
economiche di origine regionale a
questo tipo di impianti.
Normativa italiana
Il recepimento della Direttiva Comunitaria avviene in Italia nel 2003 con il D.LGS 387/033 che tra i suoi obiettivi
fissa un incremento annuale dello 0,35% dal 2004 al 2006, della quota obbligatoria (fissata nel 1999 pari al 2%)
di energia prodotta attraverso fonti rinnovabili da immettere sul mercato. Il citato Decreto è molto importante
perché introduce per la prima volta in Italia il concetto di incentivazione in conto energia che va a sostituire il
finanziamento in conto capitale utilizzato fino a quel momento.
Il conto energia entra operativamente in vigore a tutti gli effetti con il DM 28/07/054 successivamente modificato con il DM 6/02/065 che rende l’installazione dei pannelli fotovoltaici una vera forma di investimento economico (le modalità di funzionamento del conto energia saranno illustrate successivamente nella sezione dedicata
ai finanziamenti del solare fotovoltaico).
Una spinta alla diffusione delle fonti di energia rinnovabili, e in particolar modo all’energia solare termica, è
recentemente arrivata attraverso lo Schema di legge recante “Misure per la liberalizzazione del mercato dell’energia, per la razionalizzazione dell’approvvigionamento, per il risparmio energetico e misure immediate per
il settore energetico” (Ddl Bersani)6. Il Disegno di legge incarica il governo di adottare dei decreti legislativi
orientati ad un riassetto generale dell’approccio alle rinnovabili e al risparmio energetico, sia dal punto di vista
amministrativo (intervenendo sui soggetti produttori), sia nell’ottica di orientare lo sviluppo su quelle fonti che
hanno un miglior rapporto costo/beneficio tra cui in primo luogo la tecnologia del solare termico.
http://ec.europa.eu/energy/library/599fi_it.pdf
http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:32001L0077:IT:HTML
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http://www.camera.it/parlam/leggi/deleghe/testi/03387dl.htm
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http://www.ambientediritto.it/Legislazione/Energia/2005/dm%2028lug2005.htm
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http://www.ambientediritto.it/legislazione/Energia/2006/dm_6feb2006.htm
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http://www.reteambiente.it/ra/normativa/energia/2003_DdlBersani_cant.htm
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Solare Termico
Il pannello solare: com’è fatto e come funziona
Il pannello solare serve a catturare l’energia termica inviata dal sole sulla terra e ad utilizzarla per portare ad elevate temperature un fluido termovettore che a sua volta può cedere il calore accumulato per scaldare l’acqua di
casa per gli usi sanitari o per il riscaldamento degli ambienti, scaldare l’acqua delle piscine o servire le esigenze
di alberghi, scuole, camping, impianti di balneazione ecc.
Per il suo funzionamento il pannello solare sfrutta il meccanismo dell’effetto serra: una lastra di vetro, posta
nella parte superiore del pannello, permette il passaggio dei raggi solari che vanno a colpire un assorbitore di
colore scuro che, scaldandosi, rimette energia sottoforma di radiazione infrarossa, rispetto alla quale il vetro si
comporta come se fosse opaco, trattenendola interamente. Nella parte sottostante del pannello è inserito un
isolante termico che riduce le dispersioni di calore e garantisce al fluido termovettore, che scorre in un fascio tubiero posto tra il vetro e l’assorbitore, di raggiungere elevate temperature. Nei pressi del collettore solare viene
quindi collocato il serbatoio di accumulo dell’acqua, ove avviene lo scambio di calore tra questa e il fluido termovettore. Cedendo il calore ricevuto dal sole allo scambiatore, il fluido riscalda l’acqua contenuta nel serbatoio
ad una temperatura che può raggiungere anche i 60-80°C in estate e i 40°C in inverno, a seconda del modello di
pannello installato e dalla sua esposizione ai raggi solari.
Il pannello solare produce acqua calda, seppur in misura minore, anche se il cielo è nuvoloso. La radiazione solare che raggiunge la superficie terrestre si distingue infatti in radiazione diretta e diffusa. Mentre la prima colpisce
una qualsiasi superficie con un unico e ben preciso angolo di incidenza, quella diffusa incide su tale superficie
con diversi angoli ed è comunque sempre presente anche quando il cielo è coperto di nuvole.
Per poter comunque disporre sempre di acqua calda sanitaria alla temperatura voluta, è indispensabile ricorrere
a soluzioni integrative come può essere una resistenza elettrica di almeno 1 kW con termostato tarato a 40°C,
da inserire nel serbatoio di accumulo dell’acqua e in grado di entrare in funzione quando la temperatura scende
sotto la soglia prefissata. Nel caso di accoppiamento con caldaia invece, il vantaggio di impiego del pannello
sta nel fatto che se l’acqua riscaldata dal sistema solare non raggiunge la temperatura desiderata, una valvola
termostatica le consente di giungere alla caldaia che termina di scaldarla con poco dispendio di energia.
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Il dimensionamento dei pannelli solari
Per conoscere di quanta superficie si ha bisogno per installare un pannello solare che riesca a soddisfare le
esigenze di acqua calda sanitaria dell’abitazione, occorre prima di tutto preventivare il consumo idrico della famiglia. Mediamente si stima, ad esempio, che il consumo d’acqua calda è di circa 30-50 litri/giorno a persona.
La quantità d’acqua calda prodotta dal pannello è funzione di diverse variabili come il posizionamento, la zona
geografica, la radiazione solare giornaliera ecc. In media si può ipotizzare una produzione di 80/100 litri/giorno
di acqua calda alla temperatura di 40°C per ogni metro quadro di pannello installato. L’acqua contenuta nel
serbatoio potrà raggiungere in una giornata d’estate anche i 60-80°C, al massimo i 40°C invece in una giornata
d’ inverno.
Nella tabella che segue si riportano, a titolo esemplificativo, alcune cifre sul necessario dimensionamento dei
pannelli e del serbatoio di accumulo dell’acqua in Italia, a seconda del numero di utenti serviti.
USO ANNUALE ORIENTAMENTO SUD
Persone
Capacità serbatoio
Metri quadri pannelli
1-3
130 - 150
1,8 - 2,6
4-5
150 - 300
3,6 - 5,2
6-8
300 - 450
5,4 - 7,8
Fonte: Adiconsum
Dalla tabella si deduce quindi che una famiglia di 4 persone avrà bisogno, per soddisfare la sua richiesta d’acqua
calda (200 l/g) di una superficie di pannelli di circa 4 metri quadri.
I pannelli solari potranno essere installati su qualsiasi tipo di tetto o su qualsiasi superficie opportunamente soleggiata. Preferibilmente i pannelli andranno rivolti verso Sud, con una tolleranza di deviazione verso Est o verso
Ovest di 30°, e dovranno essere inclinati di circa 30-40° rispetto un piano orizzontale (30° per l’Italia meridionale
e 40° per l’Italia settentrionale).
Ovviamente la facilità di accesso alla superficie di installazione del pannello influirà positivamente riducendo i
costi necessari per il loro montaggio e collegamento idraulico ed elettrico.
La soluzione più logica e migliore è quella di progettare l’edificio prevedendo tutti i collegamenti e gli accorgimenti necessari per l’installazione di un sistema solare. Un corretto inserimento del pannello consente di ottenere
il massimo rendimento con la minima spesa di installazione.
Il regolamento edilizio del Comune di Corbetta7 (Mi) prevede ad esempio tra i criteri obbligatori l’installazione,
sui nuovi edifici ad uso residenziale, terziario, commerciale, industriale e ad uso collettivo, di impianti termici per
la produzione di acqua calda sanitaria in grado di coprire almeno il 50% del fabbisogno energetico nei periodi in
cui l’impianto di riscaldamento è disattivato.
Anche il futuro regolamento edilizio del Comune di Roma8 renderà obbligatorio su tutti gli edifici privati di nuova
costruzione, l’utilizzo di energia solare per almeno il 30% del fabbisogno energetico dell’abitazione e il 50% di
energia primaria per acqua calda.
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http://www.comune.corbetta.mi.it/Regolamenti/Regolamento%203a.pdf
http://www.energiadalsole.it/cms_rc/uploads/scaricabili_3_06/Roma_comune_solare.pdf
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Costo dei pannelli solari termici
Il costo degli impianti solari termici è oggi abbastanza accessibile: per una famiglia media di 4 persone con un fabbisogno di acqua calda sanitaria di 170/200 l al giorno, il pannello installato ha un prezzo di circa 3.200 Euro.
Considerando che i lavori di ristrutturazione finalizzati al risparmio energetico, come quelli di installazione di
pannelli solari, sono soggetti alla detrazione IRPEF del 41%9 dell’intero importo IVA compresa; nell’esempio
fatto il rimborso fiscale statale sarà pari a 1.312 Euro, e quindi il pannello installato avrà un costo effettivo pari
a 1.888 Euro.
In questo caso quindi, il costo dell’investimento sostenuto sarà ammortizzato mediamente in 5 anni10.
Considerando che mediamente gli impianti sono garantiti per una durata di 20 anni, ciò significa che per 15
anni, il pannello produrrà acqua calda gratis per l’utenza domestica.
Fabbisogno di acqua calda di una famiglia di 4 persone ................................................................ 170/200 l/g
Costo pannello installato ..................................................................................................................3200 Euro
Rimborso fiscale statale (41%) ...........................................................................................................1312 Euro
Costo reale pannello ......................................................................................................................... 1888 Euro
Tempo di ammortamento dell’investimento ............................................................................................ 5 anni
Durata dell’impianto minima ................................................................................................................. 20 anni
Acqua calda gratis ..................................................................................................................................15 anni
Per avere un’idea dell’effettivo risparmio energetico che si può avere in un’abitazione installando un impianto
solare, si devono fare alcune valutazioni sull’energia risparmiata che si sarebbe invece consumata con il tradizionale sistema impiegato in casa per lo stesso utilizzo.
In ambito residenziale, la produzione di acqua calda sanitaria viene ottenuta per la stragrande maggioranza con
caldaie a gas o scaldabagni elettrici. Di seguito vengono analizzati gli effetti energetici che derivano dall’introduzione di due diverse tipologie di impianti per la produzione di acqua calda sanitaria. Le situazioni analizzate
sono le seguenti:
• sostituzione dello scaldabagno elettrico con un sistema integrato gas/solare11;
• integrazione del sistema gas pre-esistente con impianto solare.
Energia risparmiata in un anno
Scaldabagno elettrico
Zona
climatica di
riferimento
Massima
copertura
fabbisogno
%
A persona
“scatti kWh”
Per m2
pannello
kWh
Caldaia autonoma
a gas
A persona
Per m2
pannello
m3 metano
m3 metano
Nord
60
590
490
75
60
Centro
65
640
750
80
95
Sud
75
670
950
85
120
Fonte: www.carlieuklima.it
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Il periodo di applicazione della detrazione IRPEF del 41% è valido dal 1 gennaio 2006 al 31 dicembre 2006 a meno che non venga prorogato nelle successive
finanziarie.
Periodo indicativo stimato nel caso di sostituzione di un boiler elettrico.
Si è considerato un rendimento complessivo dello scaldabagno elettrico con accumulo pari al 85-90% e un rendimento medio della caldaia singola del
70-80%.
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Considerando un prezzo medio dell’elettricità di 0,18 Euro/kWh e di 0,62 Euro/mc di metano, si ottiene ad esempio che per una famiglia di 4 persone il risparmio annuo in bolletta stimato potrà essere di circa:
- 500 Euro al sud per la sostituzione di uno scaldabagno elettrico con un sistema integrato gas/solare;
- 200 Euro al nord per l’integrazione di una caldaia autonoma con un sistema solare.
Pannelli non solo per acqua calda
Il tradizionale impianto di riscaldamento può essere efficacemente integrato con dei pannelli solari ad aria
calda12. L’aria viene fatta circolare all’interno del collettore attraverso percorsi tortuosi che ne rallentano il flusso
e gli permettono di assorbire meglio il calore della radiazione solare, per essere successivamente inserita nel
locale da riscaldare. Questa tecnologia, integrata con un generatore termico tradizionale che entra in funzione
quando l’insolazione non è sufficiente, è adatta, oltre che per riscaldare ambienti domestici, anche per l’essicazione di prodotti alimentari.
Ancora più efficiente è invece l’abbinamento di pannelli solari tradizionali con sistemi di riscaldamento a pannelli radianti posti sotto il pavimento o nelle pareti: sistemi costituiti da tubi in polipropilene inseriti sotto il
piano calpestabile in modo da coprire l’intera superficie che si vuole riscaldare. L’acqua scorre nelle serpentine a
temperature attorno ai 30° - 33 °C 13 (mentre nei normali termosifoni l’acqua può raggiungere anche temperature
tra i 50 - 80°C), che coincidono con quelli raggiungibili con i sistemi solari anche nelle giornate di sole dei periodi
invernali. Il pavimento radiante, grazie alle basse temperature di esercizio, alle ridotte perdite di calore ed all’apporto di energia solare, consente un notevole risparmio di combustibile rispetto ad un sistema tradizionale (anche dell’80%). Ovviamente l’impiego dei collettori solari per questo scopo va sempre integrato con i tradizionali
impianti termici, per assicurare in ogni circostanza (di notte o nelle giornate nuvolose) il calore richiesto.
Oltre al beneficio dato dal risparmio energetico, i sistemi di riscaldamento a pavimento garantiscono una miglior
sensazione di comfort termico degli ambienti. Trattandosi infatti di un riscaldamento a “bassa temperatura” e
“dal basso”, non si generano flussi d’aria convettivi che portano il calore verso l’alto, evitando in questo modo
l’inconveniente della stratificazione termica.
Con la Finanziaria 2007 l’installazione di pannelli solari per la produzione di acqua per usi domestici, industriali,
piscine, strutture sportive, case di cura, scuole e università sono sottoposti a detrazione del 55% delle spese
sostenute fino ad un massimo di 60.000 Euro.
12
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Il fluido termovettore che scorre nel pannello è aria anziché acqua.
Queste basse temperature evitano problemi ci circolazione corporea a cui portavano invece i primi sistemi che funzionavano a 70-80°C.
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Solare Fotovoltaico
La cella fotovoltaica: com’è fatta e come funziona
Il pannello fotovoltaico riesce a trasformare direttamente l’energia luminosa del sole in energia elettrica sfruttando la capacità che hanno alcuni materiali semiconduttori di generare corrente elettrica quando sono esposti
alla radiazione solare.
L’unità funzionante in cui avviene il processo di trasformazione è rappresentato dalla cella fotovoltaica; più
celle unite tra di loro costituiscono un modulo, più moduli creano il pannello vero e proprio e infine più pannelli
costituiscono il generatore fotovoltaico.
La cella fotovoltaica è un dispositivo costituito da un sottile strato di un materiale semi-conduttore, molto spesso il silicio, il cui costo di produzione è molto alto e incide notevolmente sulla spesa complessiva del pannello. Il
silicio infatti, pur essendo uno degli elementi più abbondanti presenti sulla terra (il biossido di silicio è un componente di rocce al quarzo e di sabbie marine), deve avere, per essere utilizzato nelle celle fotovoltaiche, una
forma cristallina e il raggiungimento di questo stato fisico richiede un adeguato grado di purezza difficilmente
individuabile in natura.
Attualmente il materiale più utilizzato è il silicio mono-cristallino che ha una resa ed una durata superiori a qualunque altro tipo di silicio (di conseguenza anche i suoi costi sono sensibilmente più elevati):
• silicio mono-cristallino: resa energetica fino al 15-17%
• silicio poli-cristallino: resa energetica fino al 12-14%
• silicio amorfo: resa energetica minore del 10%.
Fonte ENEA
Come per gli impianti solari termici, il loro posizionamento deve avvenire sulle superfici che presentano la miglior esposizione alla luce solare: preferibilmente quindi a sud con angolo di inclinazione pari alla latitudine del
sito, oppure valutando la possibilità di sfruttare superfici riflettenti (es. laghi, mare). Il pannello così collocato
produrrà elettricità anche in condizioni meteo non ottimali, riuscendo a sfruttare la radiazione diffusa riflessa dal
terreno, da specchi d’acqua o da altre superfici orizzontali.
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A seconda del tipo di applicazione a cui l’impianto è destinato, le condizioni di installazione, le scelte impiantistiche, il grado di integrazione nella struttura edilizia con cui si interfaccia, si classificano i sistemi fotovoltaici
in due categorie:
1. stand alone – si tratta di sistemi isolati non collegati alla rete elettrica che producono corrente continua.
Dovendo rilasciare elettricità non solo nelle ore diurne, richiedono sistemi di accumulo dell’energia prodotta. Questi impianti risultano tecnicamente ed economicamente vantaggiosi nei casi in cui la rete elettrica è
assente o difficilmente raggiungibile (es. per aree rurali o per i rifugi di montagna).
Esempio di utilizzo di pannelli fotovoltaici con impianti stand alone in
rifugi di montagna.
2. grid-connected – si tratta di impianti non provvisti di sistemi di accumulo in quanto l’energia prodotta durante le ore di insolazione viene immessa nella rete elettrica; viceversa durante le ore di insolazione scarsa o
nulla, il carico viene alimentato dalla rete. Un sistema di questo tipo risulta più affidabile del precedente che
in caso di guasto non ha possibilità di alimentazione alternativa.
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Dimensionamento dei pannelli fotovoltaici
Il dimensionamento dei pannelli fotovoltaici è strettamente correlato alla quantità di energia che si vuole produrre con l’impianto. Questa determinerà la potenza da installare, il numero di moduli necessari, il costo del
sistema e il costo del kilovattora generato.
L’inconveniente di questo tipo di sistemi è che la quantità di energia prodotta varia nel corso dell’anno e dipende
da una serie di fattori come la latitudine e l’altitudine del sito, l’orientamento e l’inclinazione della superficie dei
moduli, e le caratteristiche di assorbimento e riflessività del territorio circostante.
A titolo indicativo si calcola che alle latitudini dell’Italia centrale, un metro quadro di moduli fotovoltaici può
produrre in media 0,3-0,4 kWh al giorno nel periodo invernale e 0,6-0,8 kWh in quello estivo (con un aumento
significativo se l’area è innevata).
Fonte ENEA
La tabella che segue fornisce un’indicazione di massima sulla capacità produttiva di un impianto fotovoltaico
connesso alla rete a seconda della latitudine. I dati sono riferiti all’energia utile prodotta annualmente per metro
quadro di pannello, relativamente ad un impianto con potenza nominale pari a 1kWp.
Capacità produttiva di un impianto fotovoltaico
Localizzazione
impianto
Energia utile/m2 per moduli in
silicio monocristallino
Energia utile/m2 per moduli in
silicio ploocristallino
Energia utile per
1kWp installato
kWh/(m2 anno)
kWh/(m2 anno)
kWh/(anno)
Nord
150
130
1080
Centro
190
160
1350
Sud
210
180
1500
Fonte ENEA
Come evidente dalla tabella, a parità di superficie, un pannello collocato al sud ha una resa maggiore rispetto a un
pannello posizionato nel nord Italia e questa è tanto maggiore per un pannello realizzato in silicio monocristallino.
10
In base ai dati riportati in tabella, stimando che una famiglia media di 4 persone che vive nell’Italia centrale
abbia un consumo elettrico medio annuo di circa 2.500 kWh, saranno necessari, per soddisfare la domanda
energetica, 16 metri quadri di moduli in silicio policristallino.
Mediamente infatti per un impianto di potenza nominale pari a 1kWp occorrono circa 8-10 mq di superficie
(a seconda del tipo di tecnologia impiegata); così per un utenza servita da una potenza di 3kW occorrerà una
superficie utile di circa 30 mq.
La necessità di disporre di superfici molto grandi e ben esposte alla radiazione luminosa per coprire interamente
il fabbisogno energetico di un’abitazione è un grosso limite alla diffusione del fotovoltaico, in quanto ad elevate
superfici corrisponderanno, come evidente nel paragrafo successivo, elevati costi di investimento.
Costo dei pannelli fotovoltaici
I costi di un pannello fotovoltaico sono indiscutibilmente molto più elevati rispetto a quelli di un impianto solare
termico e sono fortemente influenzati dal tipo di applicazione e installazione, e sono oggi in continua evoluzione.
In media, il costo finale di un impianto di medie dimensioni connesso alla rete, può oscillare dagli 8.000 Euro in
su, in funzione delle esigenze di consumo energetico e delle caratteristiche dell’abitazione: nel caso di tetti piani,
robusti e ben esposti alla luce solare, il costo è notevolmente inferiore rispetto a tetti inclinati o poco esposti.
Un altro fattore che incide fortemente sul prezzo dei pannelli è l’andamento del mercato, soggetto alle tipiche regole
della concorrenza e della domanda. La mancanza infatti di una richiesta stabile di pannelli fotovoltaici, troppo influenzata dalla presenza di finanziamenti altalenanti e limitati, e la burocrazia delle procedure, hanno limitato il mercato
provocando un’inevitabile aumento del costo della materia prima necessaria per la loro fabbricazione. I prezzi indicativi di un pannello fotovoltaico della potenza di 1 kW collocato nel centro Italia sono quelli riportati sotto:
Impianto Stand Alone
Impianto Grid Connected
9.800 Euro IVA esclusa
6.700 - 8.300 Euro IVA esclusa
Fonte ENEA
Il prezzo in tabella rappresenta il costo “chiavi in mano” dell’impianto fotovoltaico, che ovviamente è maggiore
per uno stand alone che necessiterà di regolatori di carica e batterie di accumulo dell’energia prodotta. A questi costi si devono aggiungere nel tempo, anche quelli di esercizio per la manutenzione annuale: in genere per
i nuovi sistemi sono abbastanza bassi e accessibili. Utile è la stipula di un contratto di assistenza con la ditta
installatrice al momento dell’acquisto, per ottenere un’ulteriore sconto.
Il costo fortemente proibitivo della tecnologia fotovoltaica rappresenta quindi l’ostacolo principale alla loro concreta diffusione sul mercato. Con i valori riportati in tabella infatti, il prezzo del chilowattora prodotto, considerando l’investimento fatto per la sua installazione e manutenzione, è di circa 0,6 Euro (IVA esclusa) con un
impianto stand alone e di circa 0,34 Euro (IVA esclusa) con un impianto connesso alla rete. Questi prezzi non
sono assolutamente competitivi se si considera che mediamente, l’energia elettrica da fonti fossili convenzionali
pagata in bolletta è di circa 0,18 Euro/kWh.
Nonostante la disparità di prezzo, il solare fotovoltaico diventa però conveniente dal punto di vista economico
in presenza del finanziamento in conto energia istituito con Decreto del Ministero delle Attività Produttive il
28/7/2005 poi modificato con successivo DM 6/02/06.
Diversamente dai finanziamenti in conto capitale (es. il programma “mille tetti fotovoltaici”) che elargivano contributi elevati (fino al 75%) sul costo dell’investimento sostenuto, il conto energia rappresenta una forma di
investimento economico in quanto paga l’energia effettivamente prodotta dall’impianto, attraverso una tariffa
incentivante per 20 anni 14.
14
Con le modifiche apportate con il DM 6/02/06 la tariffa incentivante rimane costante per 20 anni dal momento di accettazione della domanda da parte del
GRTN (Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale) senza nessun aggiornamento della stessa tariffa secondo l’indice ISTAT (la tariffa non sarà aggiornata al
costo della vita).
11
Le modalità di finanziamento del Conto Energia sono in continuo divenire. Recentemente è stato pubblicato15 il
nuovo decreto (Decreto 19 febbraio 2007) che prevede le tariffe incentivanti riportate in tabella.
Potenza nominale
dell’impianto (kW)
_P
1<
_3
<
_ 20
3<
_P<
P > 20
Impianti non integrati
architettonicamente
Impianti parzialmente
integrati architettonicamente
Impianti con
integrazione architettonica
0,40 (Euro/kWh)
0,44 (Euro/kWh)
0,49 (Euro/kWh)
0,38 (Euro/kWh)
0,42 (Euro/kWh)
0,46 (Euro/kWh)
0,36 (Euro/kWh)
0,40 (Euro/kWh)
0,44 (Euro/kWh)
Con questa nuova formula del Conto Energia le tariffe più alte si hanno per gli impianti integrati con gli edifici e
per gli impianti di piccole dimensioni.
Saranno favoriti con incentivi maggiori coloro che sostituiranno tetti in amianto, che coibenteranno gli edifici o
che produrranno energia in quantità non troppo superiore al reale fabbisogno dell’utenza servita.
Incrementi della tariffa sono previsti inoltre se gli impianti vengono realizzati su scuole o strutture sanitarie
pubbliche o qualora il Comune proprietario abbia meno di 5.000 abitanti. In questo modo vengono incoraggiati i
piccoli Comuni ad installare impianti fotovoltaici presso aree e strutture particolari (es. ricoveri per animali, aree
degradate ecc.) che possono così autosostenersi economicamente.
Un incremento della tariffa del 5% è inoltre previsto nei casi in cui l’edificio, dotato di un attestato di certificazione energetica16 consegua, successivamente all’installazione del pannello, una riduzione di almeno il 10%
dell’indice di prestazione energetica.
Si stima che con questo sistema l’impianto possa essere ammortizzato in 10-14 anni; considerando che la sua
vita media è di 25-30 anni, una volta compensata la spesa si produrrà energia gratuitamente continuando a
guadagnare fino allo scadere dei 20 anni.
Complessivamente la potenza cumulativa incentivabile attraverso il Decreto è 1.200 MW per un obiettivo nazionale stabilito di 3.000 MW17. Le modalità di domanda saranno dettagliate in un successivo provvedimento
attuativo, ma si anticipa come le procedure verranno notevolmente semplificate rispetto al vecchio sistema.
Oltre al conto energia, sulla scia del crescente interesse verso i sistemi fotovoltaici, iniziano a diffondersi sempre
più tra gli istituti bancari, delle forme di investimento con mutui agevolati per chi sostiene spese a favore delle
forme di energia pulita. Così ad esempio privati, aziende, ma anche enti pubblici che desiderano installare un
impianto di pannelli fotovoltaici, possono richiedere finanziamenti agevolati alle proprie banche.
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http://www.gazzettaufficiale.it/guri/attocompleto?dataGazzetta=2007-02-23&redazione=07A01710&service=0&ConNote=1
Dlgs 311/06.
Raggiunto il tetto dei 1.200 MW si dovrà attendere un successivo provvedimento.
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Pannelli non solo sui tetti delle case
Svariati sono gli utilizzi che si stanno facendo negli ultimi anni dei pannelli fotovoltaici: accanto alle piccole celle per
alimentare calcolatrici, orologi, radio, cellulari, pc ecc. che sostituiscono le vecchie e inquinanti batterie deperibili,
la tecnologia sta conquistando spazi sempre più ampi soprattutto in quelle situazioni in cui il fotovoltaico è l’alternativa più conveniente, se non l’unica, per dotare di corrente elettrica utenze particolari.
Per queste ragioni vengono oggi realizzati sistemi per l’illuminazione stradale alimentati con piccoli pannelli fotovoltaici, in particolare per quelle zone (es. incroci stradali) in cui l’allacciamento alla corrente sarebbe dispendioso.
Lo stesso sistema viene utilizzato per il funzionamento delle luci segnaletiche sulle strade, nei porti e negli aeroporti; per l’alimentazione dei servizi nei camper; per alimentare ripetitori radio, stazioni di rilevamento e trasmissione
dati ecc.
Piccoli pannelli fotovoltaici possono anche essere impiegati per il pompaggio dell’acqua in agricoltura (es. per far
funzionare sistemi di irrigazione a goccia che richiedono piccole potenze di alimentazione) o nelle normali abitazioni per fornire corrente a piccoli “lampioncini segnapasso” lungo vialetti.
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Bibliografia
Pubblicazioni/Articoli
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“Energia dal sole”, collana “La guida del consumatore”, Adiconsum, 2003
“Solare termico”, quaderno progetto “RES&RUE Dissemination”, Adiconsum
“Solare fotovoltaico”, quaderno progetto ”RES&RUE Dissemination”, Adiconsum
“L’energia fotovoltaica”, collana “Sviluppo sostenibile”, ENEA
Linkografia
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www.grtn.it
www.autorita.energia.it
www.ilportaledelsole.it
http://www.fonti-rinnovabili.it
www.heliant.it
www.ludit.it/
http://www.ecoage.com
www.prorinnovabili.it
www.carlieuklima.it
www.heliostechnology.com
http://acquistiverdi.it/news/687
Stesura: aprile 2007
Questo manuale è stato realizzato nell’ambito della campagna di comunicazione ENERGICAMENTE promossa
della Regione Marche.
Il manuale fa riferimento ai contenuti del Piano Energetico Ambientale Regionale (approvato il 16 febbraio 2005),
che costituisce il quadro di riferimento per i soggetti pubblici e privati che assumono iniziative in campo energetico sul territorio regionale.
Ricerca dati e stesura testi: Punto 3 - Progetti per lo Sviluppo Sostenibile - www.punto3.info
Concept grafico: Achabgroup - Rete Nazionale di Comunicazione Ambientale - www.achabgroup.it
Regione Marche – Servizio Ambiente e Pasesaggio
Via Tiziano, 44 – 60125 Ancona.
Tel. 071.806.3521 – Fax 071.806.3012
www.ambiente.marche.it – [email protected]
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