Fotovoltaico

Fotovoltaico, termodinamico e termico sono tre modi per produrre energia rinnovabile, i cui impianti in comune hanno solamente la fonte, il Sole.

Il solare termico non utilizza sistemi a concentrazione, ma solo dei pannelli piani, che servono per produrre acqua calda, posizionati generalmente sui tetti delle case, con una temperatura intorno ai 70-80 °C. Si tratta di una tecnologia usata ormai da decenni, che consta di tre tecnologie di base: pannelli in materiale plastico, collettori piani vetrati e collettori sottovuoto.

Il solare fotovoltaico invece produce direttamente energia elettrica mediante pannelli piani con celle al silicio su cui cadono i raggi del sole. Questi impianti sono utilizzati per fornire energia sia ad utenze isolate sia ad una rete elettrica già alimentata da generatori convenzionali, con un rendimento globale di conversione del 10-12%. La cella fotovoltaica, componente base di questi sistemi, è un dispositivo costituito da una sottile fetta (0,3 mm) di materiale semiconduttore (wafer), in genere silicio, opportunamente trattata. L'energia si ottiene quando i fotoni della luce solare, colpendo una cella, "strappano" gli elettroni più esterni degli atomi di silicio della cella che opportunamente "incanalati" producono una corrente elettrica continua.

Anche il solare termodinamico produce energia elettrica, trasformando però la radiazione solare in calore ad alta temperatura che può essere accumulato in serbatoi, superando in tal modo il problema della variabilità della fonte primaria. Con il sistema di accumulo l’impianto solare è in grado di produrre in modo costante e continuativo energia elettrica, anche in presenza di nubi e nelle ore notturne. Si tratta di un’innovazione messa in atto dall’Enea, cui stanno guardando con crescente interesse molti Paesi,che permette a questi impianti di avere una disponibilità confrontabile con quella di impianti termoelettrici a combustibili commerciali e che aumenta la competitività rispetto agli impianti che sfruttano altre fonti rinnovabili di tipo discontinuo (fotovoltaico ed eolico).

Fonte: ENEA

Gli impianti fotovoltaici sono sistemi che esposti alla luce del sole producono direttamente energia elettrica.

Un impianto per uso domestico di 3 kW costa circa 21.000 € e richiede una superficie di circa 30 mq per la sua installazione. Il Decreto Ministeriale 28 luglio 2005 ha peraltro previsto un contributo statale il cui ammontare, per i primi 10 anni, equivale alle spese sostenute per l’impianto. La durata complessiva dell’intervento pubblico è comunque di 20 anni.

Per realizzare un impianto fotovoltaico è necessario rivolgersi a degli installatori qualificati. Alcuni fra i principali installatori costituiscono il GIFI (Gruppo delle Imprese Fotovoltaiche Italiane). L’ ENEA nel corso degli ultimi anni ha organizzato corsi per la formazione di oltre 1000 fra progettisti e installatori di impianti fotovoltaici.

Le potenzialità del fotovoltaico sono davvero enormi: basta pensare che se fossero impiegate le superfici ben esposte di copertura degli edifici esistenti in Italia (circa 800 km2), si produrrebbe il 40% del fabbisogno nazionale di elettricità. Il freno maggiore rispetto allo sviluppo di questa tecnologia viene dai costi, decisamente più elevati rispetto al costo dell’energia prodotta da una fonte fossile.
Anche se negli ultimi anni il costo dell’energia del fotovoltaico si è ridotto, per diventare effettivamente competitivo è necessario almeno il dimezzamento dei suoi costi attuali.
Se i costi sono un freno, i benefici connessi al fotovoltaico sono parecchi e principalmente di carattere socio-economico.

Al momento i maggiori produttori di componenti per impianti fotovoltaici installati in Italia sono Germania e Giappone . La notevole crescita dell’industria fotovoltaica in questi paesi è riconducibile all’attuazione, da oltre dieci anni, di programmi di incentivazione che hanno creato e garantito un mercato stabile e duraturo. Per esempio, in Germania, con un programma di forte incentivazione, l’occupazione nel fotovoltaico ha superato, nel 2005, le 20.000 unità con un fatturato pari a 1,8 miliardi di euro.

Fonte: ENEA

Sviluppata alla fine degli anni ‘50 nell'ambito dei programmi spaziali, per i quali occorreva disporre di una fonte di energia affidabile ed inesauribile, la tecnologia fotovoltaica (FV) si va oggi diffondendo molto rapidamente anche per applicazioni terrestri, come l’alimentazione di utenze isolate (sistemi stand alone) o gli impianti installati sugli edifici e collegati ad una rete elettrica preesistente (grid connected).

Il funzionamento dei dispositivi fotovoltaici si basa sulla capacità di alcuni materiali semiconduttori , opportunamente trattati, di convertire l’energia della radiazione solare in energia elettrica in corrente continua senza bisogno di parti meccaniche in movimento.

Il materiale semiconduttore quasi universalmente impiegato oggi a tale scopo è il silicio . Il componente base di un impianto FV è la cella fotovoltaica, che è in grado di produrre circa 1,5 Watt di potenza in condizioni standard, vale a dire quando essa si trova ad una temperatura di 25 °C ed è sottoposta ad una potenza della radiazione pari a 1000 W/m². La potenza in uscita da un dispositivo FV quando esso lavora in condizioni standard prende il nome di potenza di picco (Wp) ed è un valore che viene usato come riferimento. L’output elettrico reale in esercizio è in realtà minore del valore di picco a causa delle condizioni non ideali di funzionamento, generalmente temperature più elevate e valori più bassi della radiazione.

Più celle assemblate e collegate tra di loro in una unica struttura formano il modulo fotovoltaico . Il modulo FV tradizionale è costituito dal collegamento in serie di 34-36 celle, per ottenere una potenza in uscita pari a circa 50 Watt, ma oggi, soprattutto per esigenza architettoniche, i produttori mettono sul mercato moduli costituiti da un numero di celle molto più alto e di conseguenza di più elevata potenza, anche fino a 200 Watt per ogni singolo modulo.

Il mercato fotovoltaico mondiale ha conosciuto negli ultimi anni un notevole sviluppo , passando dai 290 MWp del 2000 ai 3.7 GWp del 2005. Questo grande risultato è stato possibile grazie al parallelo sviluppo di due tipologie di applicazioni: gli impianti isolati e quelli installati sugli edifici ed integrati alla rete elettrica.

Gli incrementi più elevati nella potenza installata sono stati senza dubbio quelli del Giappone, degli Stati Uniti e della Germania , soprattutto grazie ad efficaci programmi di incentivazione statali che non solo hanno fornito sussidi per l’installazione di impianti FV, ma in alcuni casi (come ad esempio in Germania) hanno comprato l’elettricità prodotta in eccesso da tali impianti e riversata in rete ad un prezzo molto maggiore di quello di vendita dell’elettricità tradizionale, come a voler “premiare” le caratteristiche ecologicamente compatibili di tale energia.

Il mercato italiano presenta una situazione particolarmente complessa; se da una parte infatti la capacità cumulativa installata al 2005 ammonta a circa 36 MW,valore relativamente significativo, dall’altra le procedure per raggiungere questa quantità sono state tutt’altro che snelle e lineari.
L’iniziale entusiasmo riversato infatti sull’iniziativa che prevedeva il finanziamento in conto capitale “Tetti fotovoltaici”, che prevedeva il rimborso delle spese di installazione dell’impianto fino al 75% del totale, ha portato all’installazione di soli 1,8 MW al 2003, e solo con la nuova formula di finanziamento in “Conto Energia” il mercato ha trovato una nuova e decisiva spinta, che ha permesso, pur entro certi limiti, una notevole crescita del numero di impianti realizzati (negli anni 2003-2005 sono stati installati infatti 14 MW, contro i 21 teoricamente preventivati dal programma di incentivazione).
Per il futuro è attualmente in discussione in sede ministeriale una nuova versione del decreto incentivante, che sembra promettere l’abbattimento di certe barriere burocratiche intrinseche alla vecchia normativa.

Fonte: ISES ITALIA

Data la loro modularità, i sistemi fotovoltaici presentano una estrema flessibilità di impiego . La principale classificazione dei sistemi fotovoltaici divide i sistemi in base alla loro configurazione elettrica rispettivamente in:

• sistemi autonomi ("stand alone")
• sistemi connessi alla rete elettrica ("grid connected"), divisi a loro volta in
o Centrali fotovoltaiche
o Sistemi integrati negli edifici

Il diagramma seguente mostra le principali applicazioni dei dispositivi FV classificate secondo la potenza elettrica.

La quantità di energia elettrica prodotta da un sistema fotovoltaico dipende da numerosi fattori:

• superficie dell’impianto
• posizione dei moduli FV nello spazio (angolo di inclinazione rispetto all’orizzontale ed angolo di orientamento rispetto al Sud)
• valori della radiazione solare incidente nel sito di installazione
• efficienza dei moduli FV
• efficienza del BOS
• altri parametri (p.es. temperatura di funzionamento)

Fonte: ISES ITALIA

Le voci che costituiscono il costo di un sistema fotovoltaico sono:

• costi di investimento
• costi d'esercizio (manutenzione e personale)
• altri costi (assicurazioni e tasse).

Il costo d'investimento è in prima approssimazione diviso al 50% tra i moduli ed il resto del sistema. Nel corso degli ultimi due decenni il prezzo dei moduli è notevolmente diminuito al crescere del mercato. Tuttavia, il prezzo del kWp installato, del valore di circa 6500-7000€, è ancora tale da rendere questa tecnologia non competitiva dal punto di vista economico con altri sistemi energetici, se non in particolari nicchie di mercato o in presenza di meccanismi di incentivazione, anche se si ritiene che il costo limite per le tecnologie in silicio permetterebbe un notevole ulteriore abbassamento dei prezzi (per i moduli “tradizionali” in silicio il prezzo di produzione limite si aggira intorno ad 1 €/Wp).

I vantaggi dei sistemi fotovoltaici sono la modularità , le esigenze di manutenzione ridotte (dovute all’assenza di parti in movimento), la semplicità d'utilizzo, e, soprattutto, un impatto ambientale estremamente basso.
In particolare, durante la fase di esercizio, l'unico vero impatto ambientale è rappresentato dall'occupazione di superficie.

Tali caratteristiche rendono la tecnologia fotovoltaica particolarmente adatta all'integrazione negli edifici in ambiente urbano . In questo caso, infatti, sfruttando superfici già utilizzate, si elimina anche l'unico impatto ambientale in fase di esercizio di questa tecnologia. I benefici ambientali ottenibili dall’adozione di sistemi FV sono proporzionali alla quantità di energia prodotta, supponendo che questa vada a sostituire dell'energia altrimenti fornita da fonti convenzionali.

Per produrre un chilowattora elettrico vengono bruciati mediamente l'equivalente di 2,56 kWh sotto forma di combustibili fossili e di conseguenza emessi nell'aria circa 0,49 kg di anidride carbonica (fattore di emissione del mix elettrico italiano alla distribuzione). Si può dire quindi che ogni kWh prodotto dal sistema fotovoltaico evita l'emissione di 0,49 kg di anidride carbonica. Questo ragionamento può essere ripetuto per tutte le tipologie di inquinanti.

Fonte: ISES ITALIA

Il “CONTO ENERGIA” 2007 per l’incentivazione della produzione di energia elettrica da impianti fotovoltaici connessi alla rete ( D.I. in G.U. n.45- 23/02/07) prevede:

• tariffe incentivanti per i piccoli impianti integrati negli edifici, tipicamente asserviti a utenze familiari, molto più alte di quelle destinate ai grandi impianti posizionati sul terreno; questo al fine di favorire una maggiore diffusione della tecnologia sul territorio e tra gli utenti, e nello stesso tempo per evitare l’occupazione di suoli sfruttando le superfici esterne degli edifici con la giusta esposizione rispetto al sole;

• tariffe incentivanti maggiorate del 5% per premiare le installazioni negli edifici pubblici (scuole, ospedali, enti locali di piccoli paesi), e quelle in sostituzione di coperture contenenti amianto (per esempio l’eternit);

• tariffe ancora più alte sono possibili se l’installazione dell’impianto (fino a 20 kW) è accoppiata a interventi certificati per il risparmio energetico (per esempio miglioramento dell’isolamento termico con doppi vetri o doppi infissi);

• procedure amministrative semplificate per ottenere gli incentivi;

• di raggiungere un obiettivo di potenza fotovoltaica installata pari a 3000 MW al 2016.

L’utente interessato agli incentivi può inoltrare una richiesta di connessione in rete alla Società Elettrica di Distribuzione locale , con allegato il progetto preliminare dell’impianto e l’eventuale opzione per lo scambio sul posto per gli impianti fino a 20 kW, e poi procedere direttamente alla realizzazione dell’impianto, senza attendere nessuna autorizzazione.

Gli impianti fotovoltaici godono di un regime di autorizzazione semplificato che si traduce nella necessità della sola DIA (Dichiarazione di Inizio Attività) da presentare al Comune come per qualsiasi intervento di manutenzione straordinaria, a meno di ubicazione in aree protette.
Solo gli impianti di potenza superiore a 20 kW, non integrati e non parzialmente integrati, sono considerati “industriali” e pertanto soggetti alle verifiche ambientali (DPR 12/4/1996 e s.m.). Nei casi in cui la DIA non è sufficiente occorre comunque un unico provvedimento autorizzativo.

Sarà il Gestore dei Servizi Elettrici a erogare gli incentivi previsti.
Realizzato l’impianto in conformità alle regole stabilite dal decreto, l’utente ha un tempo limite di 60 giorni per inviare una richiesta di concessione della tariffa incentivante al Gestore dei Servizi Elettrici, unitamente alla documentazione finale di entrata in esercizio (progetto, collaudo e dichiarazioni). Il Gestore dei Servizi Elettrici, a seguito di istruttoria di compatibilità e comunque entro 60 giorni, comunica al Soggetto Responsabile la tariffa riconosciuta.

Le tariffe saranno applicate a tutta l’energia prodotta dagli impianti sono stabilite in funzione della taglia e della tipologia di impianto. I maggiori vantaggi riguardano gli impianti con moduli che si integrano architettonicamente con le strutture edili.

Gli “impianti non integrati” sono tipicamente quelli con i moduli fotovoltaici posti al suolo; si considerano “non integrati” anche gli impianti con i moduli posti su strutture edili o di arredo urbano realizzati senza accorgimenti di carattere estetico per ottimizzarne l’integrazione architettonica.

Gli “impianti parzialmente integrati” sono essenzialmente quelli con i moduli installati su tetti o facciate di edifici in modo complanare alle superfici, senza sostituire i materiali di rivestimento delle superfici delle pareti o dei tetti.

Gli “impianti integrati” sono quelli in cui i moduli fotovoltaici sostituiscono i materiali di rivestimento degli edifici, assumendone le funzioni. In questo caso i moduli sono installati al posto di: tegole, vetri nelle facciate, elementi di balaustre, pannelli fonoassorbenti in barriere acustiche, ecc. Tutte le tipologie riconosciute per gli impianti parzialmente integrati e integrati sono elencate in appendice al Decreto.

L’incentivo per l’utente va da 0,36 €/kWh per i grandi impianti industriali fino a 0,49 €/kWh per i piccoli impianti domestici integrati negli edifici.
A ciò si somma il risparmio conseguente all’autoconsumo dell’energia prodotta (circa 0,18 €/kWh per le famiglie), o ai ricavi per la vendita della stessa energia (circa 0,09 €/kWh).
Un impianto per uso domestico di 3 kW costa circa 21.000 € e richiede una superficie di circa 30 mq per la sua installazione.
Gli incentivi previsti dal Decreto consentono il recupero della spesa sostenuta per l’impianto in non più di 10 anni. Nei successivi 10 anni l’impianto consente di avere energia elettrica gratis e incassare annualmente una somma proporzionale all’energia prodotta, come per un qualsiasi altro investimento.
La tariffa riconosciuta inizialmente resta di valore costante nei 20 anni previsti dal decreto.

Per ottenere gli incentivi c’è un solo limite inferiore: l’impianto deve essere di potenza pari ad almeno 1 kW. Non è previsto un limite superiore.

Sono previste maggiorazioni all’incentivo . È previsto un aumento del 5% in alcuni casi tra cui: impianti realizzati da scuole, ospedali, piccoli comuni (meno di 5000 abitanti), oppure impianti integrati che vanno a sostituire coperture in eternit (contenenti amianto) ed infine impianti di potenza superiore a 3 kW i cui soggetti responsabili siano classificati come ”autoproduttori”, ovvero che consumano almeno il 70% della loro produzione (DL n.79/99). Queste maggiorazioni non sono tra loro cumulabili.

È previsto un aumento dell’incentivo , anche fino al 30% della tariffa riconosciuta, per i piccoli impianti (fino a 20 kW in regime di scambio sul posto) che alimentano le utenze di edifici sui quali sono stati effettuati anche interventi di risparmio energetico, per i quali occorre la certificazione energetica (DL n.192/2005 e s.m.).
È possibile richiedere tale ulteriore incentivo anche successivamente alla data di inizio esercizio dell’impianto, e comunque a valle dell’avvenuta Certificazione Energetica.

Non è possibile cumulare le tariffe incentivanti con:

• finanziamenti pubblici in conto capitale eccedenti il 20% del costo complessivo dell’impianto;
• i Certificati Verdi;
• i Certificati Bianchi;
• le detrazione fiscale previste dalla legge per gli interventi di recupero del patrimonio edilizio (ristrutturazioni).

Per quanto riguarda l’ aliquota , resta fermo il diritto al beneficio della riduzione dell’IVA al 10% per gli impianti facenti uso di energia solare (DPR n.633/1972 e s.m.).

È stato fissato un obiettivo di 3000 MW di fotovoltaico da installare entro il 2016, dei quali 1200 MW incentivabili da subito e il resto sulla base di un provvedimento da definire successivamente. Oggi in Italia sono installati circa 50 MW.

L’accesso agli incentivi è sicuro. Saranno ammessi alle tariffe incentivanti tutti gli impianti completati dai privati entro i successivi 14 mesi, o entro i successivi 24 mesi se realizzati da soggetti pubblici, anche quando sarà raggiunto il limite di 1200 MW di potenza incentivabile già finanziato. La data di raggiungimento dei primi 1200 MW, a partire dalla quale si calcoleranno i suddetti termini, sarà comunicata ufficialmente dal Gestore dei Servizi Elettrici sul proprio sito web (//www.gsel.it/).

Il Gestore dei Servizi Elettrici mantiene una contabilità e gestione separata per i due regimi di conto energia, quello esistente regolamentato dai Decreti 28/7/2005 e 6/2/2006, e quello futuro regolamentato dal nuovo Decreto.

Fonte: ENEA

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