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Efficienza energetica - Impianti Fotovoltaici

LA TECNOLOGIA

La tecnologia fotovoltaica permette di trasformare direttamente e istantaneamente l'energia contenuta nella radiazione solare in energia elettrica sfruttando le proprietà di particolari materiali che, se opportunamente trattati, generano elettricità quando sono colpiti dalla radiazione luminosa (effetto fotovoltaico). Il materiale più utilizzato è il silicio. Il silicio viene utilizzato per la costruzione delle celle fotovoltaiche, collegate fra di loro per costituire il modulo fotovoltaico. La corrente elettrica raccolta dal circuito elettrico stampato delle celle fotovoltaiche viene canalizzata nei cavi elettrici del modulo e fluisce verso gli altri componenti dell'impianto. Sulla base delle caratteristiche della cella si parla di celle a silicio monocristallino (la cella è ricavata da un lingotto in cui gli atomi di silicio sono disposti a costituire un unico cristallo), celle a silicio policristallino (analoghe alle monocristalline, con gli atomi di silicio comunque ordinati ma a costituire molti cristalli uniti fra loro) e celle a film sottile o "thin film" (utilizzano materiali semiconduttori "sottili" depositati direttamente su materiali vari di supporto rigido o flessibile come la plastica, la lamiera o il vetro). Queste tre tipologie di celle, e conseguentemente i moduli da esse ricavate, si differenziano per svariate ragioni fra le quali l'aspetto esteriore e l'efficienza, quest'ultima via decrescente passando dalla tecnologia monocristallina a quelle a film sottile. Ciò significa che a parità di potenza dell'impianto fotovoltaico, lo spazio occupato da un impianto a film sottile è superiore rispetto a quello in silicio policristallino.

I numeri di GT Coperture:

Impianti fotovoltaici per
14.000 kW
di potenza
Per un totale di
180 gW/h
generati
Con una diminuzione di
95.450 t
di emissioni CO2
Come aver piantato
509.000
alberi

Principali componenti dell'impianto

L'impianto fotovoltaico è composto essenzialmente da:

  • Moduli fotovoltaici che convertono l'energia solare in energia elettrica (corrente continua). I più diffusi sono rettangolari, hanno una dimensione di 1-1,5 m2 e pesano intorno ai 15/20 kg. Le celle sono superiormente protette da un vetro con particolari caratteristiche sia di resistenza sia di trasparenza, il peso si aggira intorno ai 15/20 kg. La potenzialità del modulo si esprime in "watt di picco" (Wp) il cui valore indica la quantità di energia che il modulo è in grado di produrre nell'unità di tempo in condizioni standard o meglio quando si ha una radiazione solare di 1.000 W/qm, una temperatura ambiente di 25°C e una velocità del vento di 1 m/s. I moduli possono essere combinati insieme per costruire l'impianto fotovoltaico. Maggiore è il numero di moduli impiegati e più è la potenza dell'impianto che va dai pochi kW degli impianti domestici, alle centinaia di kW per quelli ad uso industriale.
  • Inverter, componente fondamentale dell'impianto che ha il compito di trasformare la corrente continua, prodotta dalle celle solari, in corrente alternata, utilizzabile nella rete domestica o cedibile alla rete pubblica. Oltre a svolgere le funzioni di trasformazione e di immissione, l'inverter ha anche il compito di monitorare l'impianto e ottimizzare la resa.
  • Quadri elettrici e cavi di collegamento che trasportano l'energia fino al "contatore" (punto di consegna).
  • Misuratori di energia, sono dispositivi che servono a controllare e contabilizzare la quantità di energia elettrica prodotta e scambiata con la rete.
  • Strutture di sostegno per i moduli, siano essi posizionati a terra, su tetto o pensilina.

Visto che la quantità di energia elettrica prodotta da un impianto fotovoltaico non sia costante né al variare delle ore del giorno (alternanza giorno/notte e variazioni delle condizioni meteorologiche ), né al variare dei mesi dell'anno (ciclo delle stagioni), nel caso in cui si voglia dare la completa autonomia all'utenza, occorrerà o collegare gli impianti alla rete elettrica pubblica (impianti fotovoltaici connessi alla rete o grid- connected) o utilizzare dei sistemi di accumulo dell'energia elettrica che la rendano disponibile nelle ore di soleggiamento insufficiente (impianti fotovoltaici ad isola o stand-alone).

Dove può essere installato

Le condizioni ottimali per installare un impianto sono:

  • Esposizione a SUD (accettata anche SUD-EST, SUD-OVEST, con una limitata perdita di produzione).
  • Inclinazione 30°- 35° (accettata anche 15° /45° con una limitata perdita di produzione).

I vantaggi

Gli impianti per la produzione di energia elettrica mediante tecnologia fotovoltaica presentano diversi vantaggi, tra i quali i più significativi sono:

  • Assenza di qualsiasi tipo di emissione inquinante.
  • Risparmio dei combustibili fossili.
  • Estrema affidabilità poiché non esistono parti in movimento (vita utile superiore a 25 anni).
  • Ridotti costi di manutenzione.
  • Modularità del sistema (per aumentare la taglia basta aumentare il numero dei moduli).

I benefici ambientali

L'energia elettrica prodotta con il fotovoltaico ha un costo nullo per combustibile: per ogni kWh prodotto si risparmiano circa 250 grammi di olio combustibile e si evita l'emissione di circa 700 grammi di CO2, nonché di altri gas responsabili dell'effetto serra, con un sicuro vantaggio economico e soprattutto ambientale per la collettività. Si può valutare in 30 anni la vita utile di un impianto, il che significa che un piccolo impianto da 4,5kWp, taglia maggiormente installata nella Repubblica di San Marino, produrrà, nell'arco della sua vita efficace, quasi 150.000kWh, evitando l'emissione di circa 82 tonnellate di CO2.

Requisiti architettonici

Un impianto fotovoltaico necessita semplicemente di un luogo di installazione adeguato. È importante soprattutto che la superficie non sia ombreggiata. I moduli devono essere orientati il più possibile verso sud e presentare un angolo di inclinazione da 25° a 35°. Installazioni con esposizione verso sud-est o sud-ovest sono ammesse, prevedendo che, una volta in esercizio, l'impianto abbia una leggera perdita di produttività rispetto alla soluzione con esposizione ottimale. Per quanto riguarda l'inclinazione dei pannelli, l'inclinazione di 30 gradi rispetto al piano è quella che nella Repubblica di San marino permette di avere la massima produzione annua di energia. In questo caso l'incidenza di una differente inclinazione sulla potenzialità produttiva dell'impianto è minore, ad esempio se contenuta tra +/- 10 gradi può essere trascurata.