Fotovoltaico: Tecnologie e casi di studio aziendali (Fattibilità tecnico-economiche) - Parte 1

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Intervento di Matteo Campana, di Romagna Innovazione, al Labmeeting di Ravenna 2013 organizzato da Romagna Innovazione ed EQO

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Fotovoltaico: Tecnologie e casi di studio aziendali (Fattibilità tecnico-economiche) - Parte 1

  1. 1. Matteo Campana - Romagna Innovazione Fotovoltaico: Tecnologie e casi di studio aziendali (Fattibilità tecnico-economiche) “Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni”  Labmeeting
  2. 2. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Il solare fotovoltaico TecnologiaTecnologia Impatto socioeconomicoImpatto socioeconomico Im patto  am bientale Im patto  am bientale PotenzialePotenziale
  3. 3. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni I principi di funzionamento La radiazione solare, espressa in kWh/mq, esprime la  potenzialità di produzione di energia elettrica come  conversione dell’energia solare irradiata.  In media, tale rapporto è oggi compreso tra il 10% e il  20%, in base alla tecnologia utilizzata
  4. 4. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni grid-connectedgrid-connected a isolaa isola Il sistemaPannelloPannello Responsabile  della  funzione  fotovoltaica,  generalmente  costituito  di  silicio.  I  rendimenti  spaziano  mediamente  tra  il  10%  e  il  20%  a  seconda della tecnologia InverterInverter Responsabile  della  conversione  dell’energia  in  corrente  continua  generata  dai  pannelli  in  corrente  alternata  disponibile  per  l’utenza  domestica.  Ha  un  rendimento  medio  del  90% ContatoriContatori Permettono  1.La  fruizione  della  corrente  generata  dall’impianto  e  convertita  dall’inverter  direttamente dall’utenza 2.L’immissione  dell’energia  in  rete  in  caso  di  non  necessità  di  utilizzo CentralinaCentralina Permette  il  monitoraggio  e  controllo  remoto  dell’impianto,  verificandone  quindi  la  produzione  giornaliera e lo stato  di funzionamento
  5. 5. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Gli impianti solari fotovoltaici • Impianti collegati alla rete (anche chiamati grid-connected): sono  gli impianti “tradizionali”, ossia che sono creati con un  collegamento alla rete elettrica nazionale (che realizza il  distributore nazionale di energia elettrica) e che consentono  l’utilizzo istantaneo di energia nel momento del bisogno e  l’immissione sul circuito nazionale (con relativo incentivo statale)  nel momento in cui la produzione non sia necessaria a soddisfare  un’esigenza locale • Impianti non collegati alla rete (per questo chiamati impianti a  isola): in questo caso l’impianto fotovoltaico non viene collegato  alla rete elettrica nazionale, ma viene realizzato per soli scopi di  auto produzione di energia interna. Con questa modalità non è  possibile ricevere gli incentivi statali dedicati all’immissione in rete  di energia rinnovabile, ma non allacciando l’impianto alla rete  diventa anche non necessario contattare il distributore nazionale di  energia (Enel per conto di Terna) per avere l’allaccio e il relativo  contatore di immissione, riducendo tempi e costi di installazione
  6. 6. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Impianti a isola • Gli impianti a isola, a differenza degli impianti tradizionali connessi alla rete,  prevedono la gestione dell’energia che viene prodotta ma, non essendo l’impianto  collegato alla rete elettrica, è da gestire in termini di accumulo per poterne  usufruire successivamente • Il costante e recente calo dei costi dei sistemi di accumulo sta favorendo lo  sviluppo di questa tipologia di tecnologia Note gest. intelligente
  7. 7. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Applicazioni: tetti di abitazioni per utenze domestiche, capannoni industriali, impianti  a terra. In base alla taglia e alla tipologia di impianto possono coprire parte o tutto il  fabbisogno energetico istantaneo; I pannelli /1 • Silicio poli/monocristallino: è la tecnologia  classica e più ad alto rendimento attualmente  in commercio, adatta alle installazioni  tradizionali (es. tetti di abitazioni, coperture di  capannoni industriali, impianti a terra). I  rendimenti, intesi come percentuale di  trasformazioni di energia solare in energia  elettrica, oscillano tra il 15 e il 20% con una  durata di circa 20-25 anni, garantendo  produzione sia con luce diretta che indiretta  (ossia ; il materiale e la struttura hanno un  peso tale da garantire robustezza ma che  richiede alla struttura a cui sono appoggiati di  sopportare un carico medio (proprio di tutte le  abitazioni ma non di tutti i capannoni  industriali, per via dei macchinari che possono  essere già ancorati ad essi).
  8. 8. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Applicazioni: capannoni industriali a bassa capacità di carico, vetrate, strutture e installazioni particolari, utilizzo non edilizio (es. caricabatterie); I pannelli /2 • Silicio amorfo: deriva strettamente dal silicio cristallino, ha costi inferiori di circa il 30-40% rispetto al silicio cristallino, ma con rendimenti inferiori (intorno al 10% contro circa il 20% del cristallino) ma è un materiale molto più flessibile e leggero, adatto alle installazioni che sono vincolate a bassi carichi strutturali o installazioni particolari (es. installazioni verticali, in prossimità di finestre, particolarità di forme geometriche, ecc.);
  9. 9. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni I pannelli /3 • Altre tecnologie: ad oggi esistono altre svariate tecnologie non basate sul silicio che hanno l’obiettivo di garantire i rendimenti del silicio cristallino, riducendone il costo o migliorandone la flessibilità, o altre che semplicemente forniscono un’alternativa al silicio amorfo. Tra queste tecnologie possiamo ricordare
  10. 10. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Gli inverter È importante ricordare che la durata media di un inverter è di circa 10 anni, a dispetto dei circa 20-25 anni dei pannelli; per questo motivo è necessario prevedere, a metà vita dell’impianto, una fase di sostituzione del blocco inverter.
  11. 11. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni I componenti ausiliari
  12. 12. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Il solare fotovoltaico TecnologiaTecnologia Impatto socioeconomicoImpatto socioeconomico Im patto am bientale Im patto am bientale PotenzialePotenziale
  13. 13. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Gli incentivi /1
  14. 14. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Gli incentivi /2 • Prevede un incentivo, dipendente dalle caratteristiche costruttive dei moduli e dal tipo di installazione, per gli impianti che entreranno in esercizio entro il 31 dicembre 2014 • Le tariffe, a partire da metà 2012 e progressivamente fino a dicembre 2014, prevedono un calo sostanziale ContoEnergiaContoEnergia Quinto CEQuinto CE 0,19 0,17 0,15 0,14 0,13
  15. 15. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni La diffusione /1 Fonte: Gse-Rapporto Statistico 2011 http://corrente.gse.it/GSE%20Documenti/Solare%20Fotovoltaico%20Rapporto%20Statistico%202011.pdf
  16. 16. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni La diffusione /2 Come gran parte dei paesi Europei, l’Italia è soggetta alla normativa del 20-20-20, ossia ridurre del 20% le emissioni di gas a effetto serra, portare al 20% il risparmio energetico e aumentare al 20% il consumo di fonti rinnovabili, il tutto entro il 2020. Sicuramente, come emerge dai dati del rapporto del GSE, la potenza installata in Italia è, in proporzione, una delle più alte in Europa insieme alla Germania, data anche la natura favorevole del territorio. Fonte: Gse-Rapporto Statistico 2011 http://corrente.gse.it/GSE%20Documenti/Solare%20Fotovoltaico%20Rapporto%20Statistico%202011.pdf
  17. 17. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni La diffusione / 3 Numerosità e Potenza totale Cumulata – Ago 2013 Fonte Gse http://www.gse.it/it/Conto%20Energia/GSE_Documenti/Fotovoltaico/05%20Risultati%20incentivazione/Grafici_della_numerosit%C3%A0_e_della_potenza_totale_cumulata.pdf
  18. 18. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Costo
  19. 19. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Simulazione applicativa In generale, effettuando una simulazione su un consumo medio domestico (potenza 3 kWp), basandosi sulla zona di Forlì e su un consumo medio annuo stimato (pari a 3.229 kWh), si ottiene quanto segue. Per le stime di simulazione si rimanda a questo applicativo http://www.calcolainrete.com/.
  20. 20. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Il solare fotovoltaico TecnologiaTecnologia Impatto socioeconomicoImpatto socioeconomico Im patto am bientale Im patto am bientale PotenzialePotenziale
  21. 21. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Impatti ambientali /1 5.117 kWh circa 2.500 kgCO2 Media di 140 gCO2/km circa 18.000 km * Fonte il sole 24 ore
  22. 22. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Impatti ambientali /2La normativa del V Conto Energia, con ottica orientata ai futuri impianti specifica l’ambito e le modalità di incentivazione per sole alcune tipologie di impianti fotovoltaici, e in particolare (estratto del V Conto Energia, art. 7 comma 5 lettera a) “I moduli fotovoltaici devono essere prodotti da un produttore che aderisce a un sistema o consorzio europeo che garantisca il riciclo dei moduli fotovoltaici utilizzati al termine della vita utile dei moduli; l’attestazione è rilasciata dal sistema o consorzio di riciclo; per i moduli importati, l’adesione può essere effettuata dall’importatore” In generale, nel momento in cui si parla di riciclo di pannelli fotovoltaici, è importante distinguere il problema del riciclo nelle parti fondamentali di cui il pannello stesso è suddiviso, ossia:
  23. 23. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Dopo 20 anni il silicio perde la sua purezza e di conseguenza la sua capacità di trasformazione di energia solare in elettrica, vedendo un consistente calo di capacità produttiva dell’intero impianto Per poter effettuare qualsiasi operazione di riciclo e recupero del silicio, è necessario separarlo dalle impurità e dai materiali a cui è mischiato per creare il wafer di silicio del pannello (es. colle, cavi di rame, ecc.); sono allo studio oggi alcuni processi chimici in grado di separare il silicio dalle impurità per iniziare poi un processo in grado di rendere nuovamente puro e produttivo il minerale, ma ad oggi è solo ricerca. Impatti ambientali /3
  24. 24. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Impatti ambientali /4
  25. 25. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Potenzialità • Agrovoltaico, con installazioni funzionali alla coltivazione o lavorazione del prodotto • Riqualificazione di aree industriali • GAS, ovvero Gruppi di Acquisto Solare che aiutano i privati cittadini creando reti private per la creazione e sfruttamento di impianti condivisi • Tecnologie a concentrazione • Tecnologie a inseguimento • Tecnologie a rendimento combinato elettrico/termico • Azione combinata di produzione elettrica e efficienza energetica TecnologieTecnologie ApplicazioniApplicazioni
  26. 26. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Metodologia di fattibilità fotovoltaica
  27. 27. Labmeeting – Ottimizzazione energetica nelle imprese e nelle istituzioni Grazie per l’attenzione • Link istituzionali – http://www.europarl.europa.eu/sides/getDoc.do?type=IM-PRESS&reference=20081216IPR44857&language=IT: pacchetto clima 20-20-20; – http://www.eerg.it/resource/pages/it/Progetti_-_MICENE/compendio_misure_consumi_elettrici.pdf: consumi elettrici medi; – http://www.energyexpert.it/attachments/article/229/DM-quinto-conto-energia-fotovoltaico_6lug2012.pdf: quinto conto enegia; – www.gse.it: Gestore del Servizio Elettrico nazionale; – www.aeeg.it: Autorità dell’Energia Elettrica e del Gas; • Link didattici e informativi – http://www.energia360.org/effetto_fotovoltaico.html: introduzione alla spiegazione sull’effetto fotovoltaico; – http://www.pannellisolari.name/effetto-fotovoltaico.php: spiegazione all’effetto fotovoltaico; – http://www.enerpoint.it/solare/fotovoltaico/tecnologia/inverter-e-centraline.php: spiegazione del sistema di impianto fotovoltaico; – http://www.pvcycle.org/it/: organismo europeo di smaltimento e riciclo di pannelli fotovoltaici; – http://www.nextville.it/index/460: spiegazione e illustrazione di inverter di impianti fotovoltaici; – http://it.wikipedia.org/wiki/Modulo_fotovoltaico: illustrazione tecnica di costruzione di pannelli fotovoltaici; – http://www.nextville.it/index/444: : illustrazione delle diverse tipologie di pannelli fotovoltaici e loro tecnologie; – http://www.nextville.it/index/466: tecnologie alternative per pannelli fotovoltaici; – http://www.ecoage.it/rendimento-pannelli-solari.htm: rendimento pannelli solari; – http://www.incentivifotovoltaico.name/costo-impianti-fotovoltaici.php: ripartizione di costi per impianti fotovoltaici; – http://www.nitenssrl.it/pages/fotovoltaico/tecnologie.php: pannelli fotovoltaici in silicio amorfo; • Link a simulatori – http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/: simulatore professionale di produttività di impianti fotovoltaici; – http://www.calcolainrete.com/: simulatore semplificato” con calcolo dei risparmi in bolletta e della produzione energetica;

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