PROGETTAZIONE Ufficio Tecnico Comunale

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1 Realizzazione di un impianto Solare Fotovoltaico su tre edifici scolastici di proprietà del Comune di Mongrassano (Cosenza) della potenza complessiva di 19,80 kwp Impianto 1: Scuola Media Via Nazionale potenza 6,84 Impianto 2: Scuola elementare/materna via Nazionale potenza 6,180Kwp Impianto 3: Scuola Elementare C/da Valle di Pietra potenza 6,840Kwp PROGETTO PRELIMINARE TITOLO ELABORATO: Foto RELAZIONE ILLUSTRATIVA NUM. ELABORATO: 1/A SCALA: PROGETTAZIONE Ufficio Tecnico Comunale

2 Premessa La necessità dell utilizzo dello sviluppo delle energie alternative e delle fonti rinnovabili è diventato un tema di sempre maggiore attualità. La crescita della domanda di energia da parte di economie emergenti, nonché l abbassamento delle riserve di combustibili fossili e la volatilità dei loro prezzi, comportano la crescente urgenza ed ineluttabilità di un ripensamento nella gestione globale delle politiche energetiche. In questo contesto di ricerca di indipendenza energetica e di accordi internazionali come il protocollo di Kyoto per la limitazione delle emissioni di gas ed effetto serra, le tecniche di sfruttamento delle fonti di energia rinnovabile stanno conoscendo uno sviluppo esponenziale ed inarrestabile, in particolare per quel che riguarda l utilizzo dell energia solare. In tale ambito si cala la politica regionale che tenta di rendere maggiormente disponibili risorse energetiche per i sistemi insediativi, produttivi e civili e di operare per la riduzione dell intensità energetica e per il risparmio di energia. In questa chiave, si cerca di promuovere e sostenere l attivazione di filiere produttive connesse alla diversificazione delle fonti energetiche, all aumento della quota di energia prodotta con fonti rinnovabili e al risparmio energetico. Tale obiettivo contribuisce al raggiungimento del target indicativo al 2010 fissato dalla Direttiva 2001/77/CE (25 per cento del consumo interno lordo di elettricità coperto da produzione internadi elettricità da fonti rinnovabili) e agli ulteriori obiettivi derivanti dalla normativa comunitaria di settore e dalle decisioni del Consiglio europeo di primavera del In tale contesto si inserisce il bando emanato della regione Calabria in riferimento all aumento della quota di energia con fonti rinnovabili ed al risparmio energetico della Regione Calabria, Linea di intervento Proposta Progettuale In riferimento al Bando di cui al paragrafo precedente è stato redatto un progetto preliminare riguardante un impianto fotovoltaico di potenza complessiva pari 19,80 kw articolato in tre sottoimpianti ubicati rispettivamente nelle seguenti strutture scolastiche Comunali: Scuola Media Mongrassano Scalo : impianto 1 con potenza pari a 6,84 Kwp; Scuola Materna Mongrassano Scalo : impianto 2 con potenza pari a 6,12Kwp; Scuola Elementare Valle di Pietra : impianto 3 con potenza pari a 6,84 Kwp; complessivamente i moduli previsti sono 110 con potenza di 180Watt/Cad. essi saranno ancorati alle falde del tetto esistente, previa verifica statica, mediante apposite staffatura e tassellature atti a rendere solidale l intere stringhe fotovoltaiche installate sulle strutture fisse (elementi portanti del tetto). l intervento sopra descritto determinerà oltre che un significativo risparmio energetico, per le strutture scolastiche interessate, anche una notevole riduzione di combustibile che, come esplicitato nell elaborato relazione tecnica, è stimato nelle seguenti quantità previsionali: Risparmio di combustibile Risparmio di combustibile in TEP Fattore di conversione dell energia elettrica in energia primaria [TEP/MWh] TEP risparmiate in un anno 5.00 TEP risparmiate in 20 anni Fonte dei dati: Delibera EEN 3/08, art. 2 Relazione illustrativa pag. 1

3 Emissioni evitate in atmosfera Inoltre, l impianto fotovoltaico consente la riduzione di emissioni in atmosfera delle sostanze che hanno effetto inquinante e di quelle che contribuiscono all effetto serra. Emissioni evitate in atmosfera Emissioni evitate in atmosfera di CO 2 SO 2 NO X Polveri Emissioni specifiche in atmosfera [g/kwh] Emissioni evitate in un anno [kg] Emissioni evitate in 20 anni [kg] Fonte dei dati: Rapporto ambientale ENEL 2006 Inoltre, lo stesso impianto fotovoltaico consentirà la riduzione di emissioni in atmosfera delle sostanze che hanno effetto inquinante e di quelle che contribuiscono all effetto serra. Nella tabella di seguito riportata sono inseriti i quantitativi stimati in riferimento alle succitate sostanze inquinanti. Emissioni evitate in atmosfera Emissioni evitate in atmosfera di CO 2 SO 2 NO X Polveri Emissioni specifiche in atmosfera [g/kwh] Emissioni evitate in un anno [kg] Emissioni evitate in 20 anni [kg] Fonte dei dati: Rapporto ambientale ENEL 2006 L intervento come precisato nell allegato B del progetto è del tipo integrato al rivestimento esistente (tetto). Infatti in ognuno dei tre impianti che caratterizzano l intervento l ubicazione dei moduli fotovoltaici è prevista in aderenza al tetto con stesso orientamento ed inclinazione. Ognuno degli impianti fotovoltaici ha un unico punto di connessione con la rete ed è dimensionato in relazione al consumo energetico dell edificio sul quale è installato; ogni impianto è collegato ad un unico inverter. Inoltre a completamento dell intervento sono previste iniziative di sensibilizzazione e trasferimento dei risultati raggiunti in termini di risparmio energetico di fonti primarie (CO 2 evitata, riduzione di consumi in termini di Ktep), anche con giornate educative e di sensibilizzazione dirette agli allievi delle stesse scuole. A tal proposito, per scopo divulgativo e formativo, è prevista l installazione di un sistema di raccolta ed elaborazione dati con installazione di display informativo che riporti la produzione giornaliera e cumulata di energia, i dati di CO 2 evitata nonché la riduzione di consumi di energia primaria in termini di Ktep; Il responsabile dell Ufficio Tecnico Comunale Relazione illustrativa pag. 2

4 Realizzazione di un impianto Solare Fotovoltaico su tre edifici scolastici di proprietà del Comune di Mongrassano (Cosenza) della potenza complessiva di 19,80 kwp Impianto 1: Scuola Media Via Nazionale potenza 6,84 Impianto 2: Scuola elementare/materna via Nazionale potenza 6,180Kwp Impianto 3: Scuola Elementare C/da Valle di Pietra potenza 6,840Kwp PROGETTO PRELIMINARE TITOLO ELABORATO: Foto RELAZIONE TECNICA NUM. ELABORATO: 1/B SCALA: PROGETTAZIONE Ufficio Tecnico Comunale

5 PREMESSA Valenza dell'iniziativa Con la realizzazione dell impianto di cui all oggetto si intende conseguire un significativo risparmio energetico per la struttura servita, mediante il ricorso alla fonte energetica rinnovabile rappresentata dal Sole. Il ricorso a tale tecnologia nasce dall esigenza di coniugare: la compatibilità con esigenze architettoniche e di tutela ambientale; nessun inquinamento acustico; un risparmio di combustibile fossile; una produzione di energia elettrica senza emissioni di sostanze inquinanti. Attenzione per l'ambiente Risparmio di combustibile Un utile indicatore per definire il risparmio di combustibile derivante dall utilizzo di fonti energetiche rinnovabili è il fattore di conversione dell energia elettrica in energia primaria [TEP/MWh]. Questo coefficiente individua le T.E.P. (Tonnellate Equivalenti di Petrolio) necessarie per la realizzazione di 1MWh di energia, ovvero le TEP risparmiate con l adozione di tecnologie fotovoltaiche per la produzione di energia elettrica. Risparmio di combustibile Risparmio di combustibile in TEP Fattore di conversione dell energia elettrica in energia primaria [TEP/MWh] TEP risparmiate in un anno 5.00 TEP risparmiate in 20 anni Fonte dei dati: Delibera EEN 3/08, art. 2 Emissioni evitate in atmosfera Inoltre, l impianto fotovoltaico consente la riduzione di emissioni in atmosfera delle sostanze che hanno effetto inquinante e di quelle che contribuiscono all effetto serra. Emissioni evitate in atmosfera Emissioni evitate in atmosfera di CO 2 SO 2 NO X Polveri Emissioni specifiche in atmosfera [g/kwh] Emissioni evitate in un anno [kg] Emissioni evitate in 20 anni [kg] Fonte dei dati: Rapporto ambientale ENEL 2006 Normativa di riferimento Gli impianti devono essere realizzati a regola d arte, come prescritto dalle normative vigenti, ed in particolare dal D.M. 22 gennaio 2008, n. 37. Le caratteristiche degli impianti stessi, nonché dei loro componenti, devono essere in accordo con le norme di legge e di regolamento vigenti ed in particolare essere conformi: alle prescrizioni di autorità locali, comprese quelle dei VVFF; alle prescrizioni e indicazioni della Società Distributrice di energia elettrica; alle prescrizioni del gestore della rete; alle norme CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano). - Relazione tecnica - Pag. 1

6 DESCRIZIONE SITI DI INSTALLAZIONE Premessa Il dimensionamento energetico dell'impianto fotovoltaico connesso alla rete del distributore è stato effettuato tenendo conto, oltre che della disponibilità economica, di: disponibilità di spazi sui quali installare l'impianto fotovoltaico ; disponibilità della fonte solare; fattori morfologici e ambientali (ombreggiamento e albedo); Disponibilità di spazi sui quali installare l'impianto fotovoltaico Descrizione dei siti L intervento è costituiti da tre impianti ubicati su tre fabbricati scolastici di proprietà dell amministrazione Comunale di Mongassano. Di seguito sono elencate le caratteristiche dei siti oggetto di interesse per il presente intervento: Sito 1: Scuola Media Mongrassano Scalo Via Nazionale Mongrassano (CS) (Vedi Figura 1) Azimut (relativo all esposizione) 25 ; Inclinazione falde tetto su cui verranno installati i pannelli 20 (Tilt); Sito 2: Scuola Materna/Elementare Mongrassano Scalo Via Nazionale Mongrassano (CS) Vedi figura 1 Azimut (relativo all esposizione) 25 ; Inclinazione falde tetto su cui verranno installati i pannelli 20 (Tilt) Sito 3: Scuola Elementare Valle di Pietra Mongrassano Via Valle di Pietra Mongrassano (CS) Vedi figura. Azimut (relativo all esposizione) -15 ; Inclinazione falde tetto su cui verranno installati i pannelli 20 (Tilt) Figura 1 Vista Aerea Sito sul quale verranno installati gli impianti 1 e 2 - Relazione tecnica - Pag. 2

7 Figura 2 Vista Aerea Sito sul quale verrà installato l impianto 3 Disponibilità della fonte solare Irradiazione giornaliera media mensile sul piano orizzontale La disponibilità della fonte solare per il sito di installazione è verificata utilizzando i dati Enea relativi a valori giornalieri medi mensili della irradiazione solare sul piano orizzontale. Per la località sede dell intervento, ovvero il comune di MONGRASSANO (CS) ed in particolare dei siti sui quali sono ubicati i due fabbricati oggetto di intervento (la cui latitudine e longitudine sono indicate di seguito a pagina 8 e 9), i valori giornalieri medi mensili della irradiazione solare sul piano orizzontale stimati sono pari a: Irradiazione giornaliera media mensile sul piano orizzontale [kwh/m²] Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Fonte dei dati: Enea Irradiazione giornaliera media mensile sul piano Quindi, i valori della irradiazione solare annua sul piano orizzontale sono pari a: Annua Kwh/mq Fonte dei dati: Enea - Relazione tecnica - Pag. 3

8 Non essendoci la disponibilità, per la località sede dell impianto, di valori diretti si sono stimati gli stessi mediante la procedura della UNI 10349, ovvero, mediante media ponderata rispetto alla latitudine dei valori di irradiazione relativi a due località di riferimento scelte secondo i criteri della vicinanza e dell appartenenza allo stesso versante geografico. La località di riferimento N. 1 è SAN MARCO ARGENTANO avente latitudine , longitudine e altitudine di 426 m.s.l.m.m.. Irradiazione giornaliera media mensile sul piano orizzontale [MJ/m 2 ] Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Fonte dei dati: Enea La località di riferimento N. 2 è ROGGIANO GRAVINA avente latitudine , longitudine e altitudine di 260 m.s.l.m.m.. Irradiazione giornaliera media mensile sul piano orizzontale [MJ/m 2 ] Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic Fonte dei dati: Enea Fattori morfologici e ambientali Ombreggiamento Gli effetti di schermatura da parte di volumi all orizzonte, dovuti ad elementi naturali (rilievi, alberi) o artificiali (edifici), determinano la riduzione degli apporti solari e il tempo di ritorno dell investimento. Il Coefficiente di Ombreggiamento, funzione della morfologia del luogo, è pari a: Di seguito il diagramma solare per il comune di MONGRASSANO: Albedo Inoltre, per tener conto del plus di radiazione dovuta alla riflettanza delle superfici della zona in cui è inserito l impianto, si sono individuati i valori medi mensili di albedo, considerando anche i valori presenti nella norma UNI 8477: - Relazione tecnica - Pag. 4

9 Valori di albedo medio mensile Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic L Albedo medio annuo è: Relazione tecnica - Pag. 5

10 DIMENSIONAMENTO PRELIMINARE DELL IMPIANTO Procedura di calcolo Criterio generale di progetto Il principio progettuale normalmente utilizzato per un impianto fotovoltaico è quello di massimizzare la captazione della radiazione solare annua disponibile. Nella generalità dei casi, il generatore fotovoltaico deve essere esposto alla luce solare in modo ottimale, scegliendo prioritariamente l orientamento a Sud e evitando fenomeni di ombreggiamento. In funzione degli eventuali vincoli architettonici della struttura che ospita il generatore stesso, sono comunque adottati orientamenti diversi e sono ammessi fenomeni di ombreggiamento, purché adeguatamente valutati. Perdite d energia dovute a tali fenomeni incidono sul costo del kwh prodotto e sul tempo di ritorno dell investimento. Dal punto di vista dell inserimento architettonico, nel caso di applicazioni su coperture a falda, la scelta dell orientazione e dell inclinazione va effettuata tenendo conto che è generalmente opportuno mantenere il piano dei moduli parallelo o addirittura complanare a quello della falda stessa. Ciò in modo da non alterare la sagoma dell edificio e non aumentare l azione del vento sui moduli stessi. In questo caso, è utile favorire la circolazione d aria fra la parte posteriore dei moduli e la superficie dell edificio, al fine di limitare le perdite per temperatura. Criterio di stima dell energia prodotta L energia generata dipende: dal sito di installazione (latitudine, radiazione solare disponibile, temperatura, riflettanza della superficie antistante i moduli); dall esposizione dei moduli: angolo di inclinazione (Tilt) e angolo di orientazione (Azimut); da eventuali ombreggiamenti o insudiciamenti del generatore fotovoltaico; dalle caratteristiche dei moduli: potenza nominale, coefficiente di temperatura, perdite per disaccoppiamento o mismatch; dalle caratteristiche del BOS (Balance Of System). Il valore del BOS può essere stimato direttamente oppure come complemento all unità del totale delle perdite, calcolate mediante la seguente formula: Totale perdite [%] = [1 (1 a b) x (1 c - d) x (1 e) x (1 f)] + g per i seguenti valori: a Perdite per riflessione. b Perdite per ombreggiamento. c Perdite per mismatching. d Perdite per effetto della temperatura. e Perdite nei circuiti in continua. f Perdite negli inverter. g Perdite nei circuiti in alternata. Criterio di verifica elettrica In corrispondenza dei valori minimi della temperatura di lavoro dei moduli (-10 C) e dei valori massimi di lavoro degli stessi (70 C) sono verificate le seguenti disuguaglianze: - Relazione tecnica - Pag. 6

11 TENSIONI MPPT Tensione nel punto di massima potenza, Vm a 70 C maggiore della Tensione MPPT minima. Tensione nel punto di massima potenza, Vm a -10 C minore della Tensione MPPT massima. Nelle quali i valori di MPPT rappresentano i valori minimo e massimo della finestra di tensione utile per la ricerca del punto di funzionamento alla massima potenza. TENSIONE MASSIMA Tensione di circuito aperto, Voc a -10 C inferiore alla tensione massima dell inverter. TENSIONE MASSIMA MODULO Tensione di circuito aperto, Voc a -10 C inferiore alla tensione massima di sistema del modulo. CORRENTE MASSIMA Corrente massima (corto circuito) generata, Isc inferiore alla corrente massima dell inverter. DIMENSIONAMENTO Dimensionamento compreso tra il 70% e 120%. Per dimensionamento si intende il rapporto di potenze tra l inverter e il sottocampo fotovoltaico ad esso collegato. - Relazione tecnica - Pag. 7

12 Impianto Descrizione L intervento,come già precisato nei paragrafi precedenti, è costituito da tre impianti indipendenti ubicati rispettivamente in due diversi siti: Impianto 1 ubicato sul tetto della Scuola Media Mongrassano Scalo con potenza pari a 6,84 Kwp; Impianto 2 ubicato sul tetto della Scuola materna/elementare di Mongrassano scalo con potenza pari a 6,12Kwp; Impianto 3 ubicato sul tetto della scuola Elementare Valle di Pietra con potenza pari a 6,84 Kwp; di seguito per ognuno degli impianti sono riportate schematicamente le principali caratteristiche tecniche dell impianto ricavate in riferimento alle condizioni e prescrizioni contenute nei capitoli precedenti. IMPIANTO 1 : Scuola media Mongrassano Scalo Dati generali Indirizzo Comune Provincia CAP Via Nazionale MONGRASSANO CS Latitudine Longitudine Superficie totale moduli m² Irradiazione solare annua sul piano orizzontale 15 40,60 Coefficiente di ombreggiamento 1.00 Dati tecnici Potenza totale 6.84 kw Numero totale moduli Numero totale inverter 38 con potenza di 180Wp Cadauno 1 - Trifase BOS % Prestazioni energetiche Energia totale annua kwh IMPIANTO 2 : Scuola Elementare/media Mongrassano Scalo Dati generali Indirizzo Comune Provincia CAP Via Nazionale MONGRASSANO CS - Relazione tecnica - Pag. 8

13 Latitudine Longitudine Superficie totale moduli m² Irradiazione solare annua sul piano orizzontale 1540,60 Coefficiente di ombreggiamento 1.00 Dati tecnici Potenza totale 6.84kW Numero totale moduli Numero totale inverter 38 con potenza di 180Wp Cadauno 1 - Trifase BOS % Prestazioni energetiche Energia totale annua kwh IMPIANTO 3 : Scuola Elementare Valle di Pietra Dati generali Indirizzo Comune Provincia CAP Via Valle di Pietra MONGRASSANO CS Latitudine Longitudine Superficie totale moduli m² Irradiazione solare annua sul piano orizzontale 1540,60 Coefficiente di ombreggiamento 1.00 Dati tecnici Potenza totale 6.12 kw Numero totale moduli Numero totale inverter 38 con potenza di 180Wp Cadauno 1 - Trifase BOS % Prestazioni energetiche Energia totale annua kwh - Relazione tecnica - Pag. 9

14 complessivamente pertanto nel progetto sono previsti 110 moduli fotovoltaici con potenza di 180Watt/Cad per una potenza complessiva di 19,80kWp. Il responsabile dell Ufficio Tecnico Comunale - Relazione tecnica - Pag. 10

15 Realizzazione di un impianto Solare Fotovoltaico su tre edifici scolastici di proprietà del Comune di Mongrassano (Cosenza) della potenza complessiva di 19,80 kwp Impianto 1: Scuola Media Via Nazionale potenza 6,84 Impianto 2: Scuola elementare/materna via Nazionale potenza 6,180Kwp Impianto 3: Scuola Elementare C/da Valle di Pietra potenza 6,840Kwp PROGETTO PRELIMINARE TITOLO ELABORATO: Foto STUDIO DIPREFATTIBILITA AMBIENTALE NUM. ELABORATO: 2 SCALA: PROGETTAZIONE Ufficio Tecnico Comunale

16 Introduzione Il presente progetto riguarda la realizzazione di un impianto fotovoltaico, da 19,80. L impianto in questione sarà del tipo integrato al rivestimento esistente e verrà installato sulle seguenti strutture scolastiche: Scuola Media Mongrassano Scalo : impianto 1 con potenza pari a 6,84 Kwp; Scuola materna Mongrassano scalo : impianto 2 con potenza pari a 6,12Kwp; Scuola Elementare Valle di Pietra : impianto 3 con potenza pari a 6,84 Kwp; complessivamente i moduli previsti sono 110 con potenza di 180Watt/Cad. essi saranno ancorati alle falde del tetto esistente, previa verifica statica, mediante apposite staffatura e tassellature atte a rendere solidali l intere stringhe fotovoltaiche con la strutture fissa del tetto. A servizio dell impianto sarà installato un quadro generale, conforme agli standard previsti dalla normativa, per alloggiamento degli inverter, dei sotto-quadri, del contatore e di tutte le apparecchiature elettriche necessarie; sarà del tipo verticale a parete e verrà allocato in una zona facilmente accessibile. Descrizione dei siti sui quali saranno alloggiati i moduli FotoVoltaici Gli impianti numero 1 e numero due saranno realizzati sui fabbricati adibiti a scuola media ed elementare/meterna ubicati in via Scalo Mongrassano (CS); l impianto numero 3 sarà realizzato sul fabbricato adibito a scuola elementare ubicata in c/da Valle di Pietra Mongrassano (CS). Per tutti gli impianti i moduli fotovoltaici saranno ubicati sul tetto (sempre caratterizzato da superficie inclinata) in aderenza alle falde dello stesso. In fase di realizzazione dell opera l area di cantiere comprese le manovre per i mezzi, per trasporto materiale, nonché per il deposito temporaneo del materiale sarà inferiore ai 50 mq; inoltre essendo i materiali, previsti nelle lavorazioni in questione, del tipo preassemblati si avranno minimi scarti di cantiere che saranno in ogni caso conferiti a discariche autorizzate secondo la normativa vigente (comunque dell ordine massimo di 1-2 mc costituiti principalmente da materiali inerti). Ovviamente a regime, durante la produzione di energia elettrica, non si avrà alcun rifiuto. Descrizione delle misure previste La previsione di vita dell impianto è di almeno 25 anni al termine dei quali: I moduli fotovoltaici ed i componenti elettrici saranno rimossi e conferiti ad una discarica autorizzata; I quadri elettrici saranno demoliti con conferimento dei rifiuti pure ad una discarica autorizzata; I tralicci metallici saranno rimossi e conferiti ad una fonderia oppure, se ancora in buone condizioni, opportunamente protetti per ridurre i fenomeni di corrosione e riutilizzati per un nuovo impianto fotovoltaico o altro. Individuazione delle Alternative Per la realizzazione di un impianto fotovoltaico come quello in esame, si sono considerate più ipotesi di collocamento su strutture scolastiche e pubbliche Comunali. Fra tutte quelle esaminate, sono state scelte le configurazioni che presentano migliore esposizione, minore impatto e migliore rendimento; pertanto si sono scelte le configurazioni più conformi alle indicazioni ed alle linee guide contenute nel bando di cui all oggetto. 1

17 Individuazione degli impatti A parte gli inevitabili e peraltro minimi rumori di cantiere durante la realizzazione, non si avranno mai né inquinamento né disturbi ambientali, sia in corso d opera che a regime. Come interferenze sull ambiente circostante, non è ravvisabile alcuna interferenza con la flora e la fauna. Inoltre per non arrecare disturbo alla fauna, non sono state previste illuminazioni di nessun tipo sull impianto. In sintesi, l intervento in progetto non comporta alcun disturbo al paesaggio, alla flora, alla fauna o rischi di inquinamento o di stabilità dei suoli tali da richiedere misure di mitigazione Mongrassano (CS) 14 Giugno Il responsabile dell Ufficio Tecnico Comunale Geom. Giovanni Mangia 2

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