Impianti Fotovoltaici per la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, di potenza totale pari a 2.536,40 kwp

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1 Impianti Fotovoltaici per la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, di potenza totale pari a 2.536,40 kwp Pagina di 10

2 Breve premessa: Un impianto fotovoltaico è un impianto elettrico che sfrutta l'energia solare per produrre energia elettrica mediante effetto fotovoltaico, la teoria fisica che ne spiega il funzionamento deriva principalmente dall effetto fotoelettrico, secondo il quale, una superficie, solitamente metallica e fotosensibile, ad esempio, il silicio ultrapuro, emette degli elettroni quando questa viene colpita da una radiazione elettromagnetica o pacchetti d energia detti fotoni, dal greco photòs, ovvero, luce ed in questo caso più precisamente: luce solare. Tale effetto, oggetto di studi da parte di molti fisici, è stato fondamentale per comprendere la natura quantistica della luce, teoria che fu pubblicata nel 1905 da Albert Einstein e che per questo, più tardi, ricevette il premio Nobel per la fisica. I moduli fotovoltaici in silicio mono o policristallini rappresentano la maggior parte del mercato. Sono tecnologie costruttivamente simili, e prevedono che ogni cella fotovoltaica sia cablata in superficie con una griglia di materiale conduttore che ne canalizzi gli elettroni. Ogni singola cella viene connessa alle altre mediante nastrini metallici, in modo da formare opportune serie e paralleli elettrici. Il silicio ultrapuro, ricavato da specifiche procedure di purificazione dell'ossido di silicio presente in natura, è la componente principe dell elevato costo della cella fotovoltaica. Pagina di 10

3 Dei 2.536,40 kwp attualmente installati, le divisioni Officine Cavallo e O.M.B. hanno contribuito per prime, terminando a dicembre del 2007 la costruzione di due impianti fotovoltaici per la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, della potenza di 348,48 kwp (di picco) cadauno, conformi alle specifiche richieste dal Gestore dei Servizi Energetici - GSE Spa. Nel mese di novembre 2010 sono stati completati e messi in esercizio i relativi ampliamenti di potenza dei due impianti suddetti e precisamente: per Officine Cavallo l ampliamento installato è di 581,90 kwp mentre per la O.M.B. è di 381,40 kwp. Nello stesso anno è stato inoltre completato e messo in esercizio l impianto fotovoltaico della divisione trasporti e logistica della potenza di 241,59 kwp. Più recentemente, ovvero nell estate del 2012, è stato terminato e messo in esercizio l impianto fotovoltaico installato sulla copertura dei depositi siti nel Comune di Peveragno della potenza di 634,55 kwp. Il potenziale totale di produzione da fotovoltaico risulta quindi essere, al momento, di 2,5 MWp e la produzione annua totale prospettata sarà di circa kw con una media giornaliera su base annua di kw/gg. Se pensiamo che una famiglia media consuma, circa, 10 kw al giorno, la nostra produzione da fonti rinnovabili sarebbe in grado di soddisfare le esigenze di oltre 800 famiglie al giorno, diciamo sarebbe perché parte della produzione verrà da noi auto-consumata nella misura di circa il 25%, ma il restante 75% verrà immesso nella rete pubblica a disposizione del Gestore dei Servizi Energetici SpA con il quale è stata stipulata una convenzione di ritiro dedicato, per la vendita dell energia elettrica non auto-consumata, ai sensi della delibera AEEG n. 280/07. Caratteristiche degli impianti: Officine Cavallo kwp 348,48 (anno 2007) O.M.B. kwp 348,48 (anno 2007) Ciascuno degli impianti è formato principalmente da nr moduli fotovoltaici (Mitsubishi) composti da celle di silicio policristallino quadrate da 156 mm di lato, poste in serie, della potenza di 180 W ciascuno, con un efficienza R MODULI (rendimento di conversione) del 13,8 % Le dimensioni del singolo pannello sono di 1658x834x46 mm, contenute nel peso complessivo di 19 Kg. Il campo fotovoltaico è esposto, con un orientamento azimutale a 0 rispetto al sud ed ha un inclinazione rispetto all orizzontale di 30. T ale esposizione è la più idonea al fine di massimizzare l energia producibile. E stato scelto un fattore di riduzione delle ombre del 95%, garantendo così che le perdite di energia derivanti da fenomeni di ombreggiamento non siano superiori al 5% su base annua. Gli impianti in oggetto sono del tipo "non integrato", in quanto i moduli sono ubicati al suolo piuttosto che sulle superfici esterne dei fabbricati esistenti adibiti ad officina camion. La tariffa incentivante, meglio conosciuta come contributo sulla produzione, per questi due impianti è regolata dal Conto Energia del 2007 (primo conto energia) emanato con D.M. (Ministero dello Sviluppo Economico) del 19 febbraio Pagina di 10

4 Officine Cavallo kwp 581,90 (anno 2010) Questo impianto è formato da nr moduli fotovoltaici (Solarday) composti da celle di silicio policristallino quadrate da 156 mm di lato, poste in serie, della potenza di 230 W ciascuno, con un efficienza R MODULI (rendimento di conversione) del 15,8 % Le dimensioni del singolo pannello provvisto di cornice in alluminio sono di 1665x1005x43 mm, contenute nel peso complessivo di 22 Kg. I campi fotovoltaici sono esposti con un orientamento azimutale a 0 rispetto al sud ed hanno diverse inclinazioni a seconda del tetto che occupano, essendo dislocati su diversi fabbricati piuttosto che sulle pensiline a servizio degli impianti di lavaggio e di carburante. Queste diverse inclinazioni creano campi fotovoltaici definiti stagionali ovvero dai rendimenti diversi a seconda della posizione del sole e quindi dell angolo di radiazione solare rispetto all orizzonte con il quale vengono colpiti; per cui avremo campi meno inclinati, e quindi molto efficienti nella stagione estiva e campi più inclinati, più adatti ad una stagione nella quale la posizione del sole risulti essere bassa rispetto al terreno e quindi prettamente invernale. L impianto in oggetto è del tipo "non integrato" e la tariffa incentivante è stata stabilita dal secondo conto energia ai sensi del D.M. del 19/02/2007. O.M.B. kwp 381,40 (anno 2010) Questo impianto è formato da due campi fotovoltaici: Il primo campo si sviluppa su nr moduli fotovoltaici (Hyundai) composti da 54 celle di silicio policristallino poste in serie, della potenza di 203 W ciascuno, con un efficienza R MODULI (rendimento di conversione) del 14,2 %. Le dimensioni del singolo pannello sono di 1476x983x35 mm, contenute nel peso complessivo di 17 Kg. Il campo fotovoltaico è esposto, con un orientamento azimutale a 0 rispetto al sud ed ha un inclinazione rispetto all orizzontale di 30. R ispetto ai moduli fotovoltaici Mitsubishi, facenti parte dell impianto anno 2007, gli attuali moduli, Hyundai, sono stati installati ad una altezza superiore dal piano di appoggio, per evitare, nei periodi invernali, l accumulo della neve sulle celle del pannello poste più in basso che andrebbero a compromettere la produzione dell intero pannello. Il secondo campo, invece, è formato da nr. 189 moduli fotovoltaici (Silfab) composti da celle di silicio monocristallino quadrate da 156 mm di lato, poste in serie, della potenza di 235 W ciascuno, con un efficienza R MODULI (rendimento di conversione) del 14,4 %. Le dimensioni del singolo pannello provvisto di cornice in alluminio sono di 1650x990x38 mm, contenute nel peso complessivo di 19 Kg. Il campo fotovoltaico in questione è esposto con un orientamento azimutale a 0 rispetto al sud ed ha un inclinazione rispetto all orizzonte di 90, ovvero, i moduli fotovoltaici sono posti in verticale sulla facciata del capannone in uso alla O.M.B. Srl. Questo tipo di inclinazione, per i motivi già sopra esposti, ci permette di avere ottime efficienze in termini di rendimento nel periodo autunno/inverno. L impianto in oggetto è del tipo "non integrato" e la tariffa incentivante è stata stabilita dal secondo conto energia ai sensi del D.M. del 19/02/2007. Pagina di 10

5 Autotrasporti Cavallo Boves kwp 241,59 (anno 2010) Questo impianto è formato da due tipi di pannelli fotovoltaici: Nr. 715 moduli fotovoltaici Solarday (vedi sopra) Nr. 380 moduli fotovoltaici Hyundai (vedi sopra) I campi fotovoltaici derivanti da questo impianto hanno una duplice funzione: oltre a produrre energia elettrica, costituiscono la copertura delle pensiline adibite a parcheggi coperti a servizio dell azienda oltre a formare, per una piccola parte di essi, una struttura frangisole sulla facciata del capannone in uso alla O.M.B. Srl. La loro esposizione risulta avere un orientamento azimutale a 0 rispetto al sud ed una inclinazione di circa 20 rispetto all orizzonte. L impianto in oggetto è del tipo "totalmente integrato" e la tariffa incentivante è stata stabilita dal secondo conto energia ai sensi del D.M. del 19/02/2007. Autotrasporti Cavallo Peveragno kwp 634,55 (anno 2012) Questo impianto è formato da due nr moduli fotovoltaici Solsonica composti da 60 celle di silicio policristallino con tecnologia 3bus bar, della potenza di 245 W ciascuno, con un efficienza R MODULI (rendimento di conversione) del 14,8 %. Le dimensioni del singolo pannello sono di 1663x998x35 mm, contenute nel peso complessivo di 21 Kg. L impianto fotovoltaico è del tipo su edificio installato in modo complanare alla superficie del tetto di copertura dei depositi. L esposizione è rivolta verso tutti e quattro i punti cardinali essendo installato su due tetti dall orientamento opposto. Il conto energia che ne regolamenta la tariffa incentivante è il quarto. Note: Il conto energia fotovoltaico è il programma di incentivazione in conto esercizio ai sensi del D.M. del 19/02/2007 per la promozione di elettricità da fonte solare, che attribuisce, a seconda del tipo di integrazione dell impianto, un incentivo economico in funzione dei kwh prodotti. Descrizione generale Gli impianti fotovoltaici in oggetto sono connessi alla rete di alimentazione trifase lato Bassa Tensione 400 V 50 Hz. Tali impianti nei loro componenti principali sono così composti: Campo o Generatore fotovoltaico Quadri di campo Inverter Quadri di sezionamento Strutture di sostegno La corrente in uscita dai pannelli fotovoltaici è di tipo continua e quindi per poterla utilizzare deve essere prima convertita in corrente alternata, questo compito è assolto, da complessi dispositivi elettronici definiti inverter, nel nostro caso forniti dalle ditte Sputnik Engineering (Inverter centralizzati) e Power One (Inverter di stringa), specializzate nel settore fotovoltaico. Pagina di 10

6 Producibilità dell impianto previsioni Il sole emmette una potenza pari a circa 175 / 178 miliardi di MWatt, di cui solo circa W/m2 raggiungono l atmosfera terrestre. A causa della dispersione nell atmosfera, la superficie terrestre viene raggiunta da circa W/m2 (valori medi). La quantità di energia elettrica producibile sarà calcolata sulla base dei dati radiometrici di cui alla norma UNI dell Atlante Europeo della Radiazione Solare (Photovoltaic Geographical Information System - Interactive Maps. ) ed utilizzando i metodi di calcolo illustrati nella norma UNI E bene però non farsi trarre in inganno nell immaginare quelle zone ad alta radiazione (mostrate nella figura sopra esposta con i colori tendenti al rosso) più idonee all installazione di impianti di questo tipo, perché, alla base di una buona produzione da fotovoltaico un fattore molto importante da tenere presente è la temperatura ambiente che influenza particolarmente, in modo inversamente proporzionale (temperatura/rendimento), la produzione delle celle fotovoltaiche. La valutazione della risorsa solare disponibile è stata effettuata prendendo come riferimento la località che dispone dei dati storici di radiazione solare nelle immediate vicinanze di BOVES. In base alla Norma UNI la località che meglio identifica quanto sopra esposto è CUNEO. E stato scelto un fattore di riduzione delle ombre del 95%. Pagina di 10

7 Irraggiamento solare a CUNEO in base alla norma UNI e calcolato su moduli esposti a 0 rispetto al Sud ed inclinati rispetto all orizzontale di 30 Fattore di albedo scelto: Superfici scure di edifici (mattoni scuri, vernici scure) Mese Radiazione Diretta (Wh/m 2 ) Radiazione Diffusa (Wh/m 2 ) Giornaliero Radiazione Riflessa (Wh/m 2 ) Pagina di 10 Totale Mensile Totale (Wh/m 2 ) Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre (kwh/m 2 ) Tot. annuale In base alle norme UNI e UNI 10349, l irraggiamento medio annuo calcolato su moduli esposti a 0 rispetto al Sud ed inclinati rispetto all orizzontale di circa 30 con un fattore di albe do (riflessione) scelto: superfici scure di edifici risulta essere pari a kwh/m². Il rendimento dei pannelli solari è influenzato da diverse variabili, due di queste sono la loro inclinazione e il loro orientamento. Il massimo rendimento viene ottenuto quando le radiazioni solari giungono sul pannello direttamente e perpendicolarmente. L'inclinazione dei raggi solari varia sia al variare della latitudine sia in base al periodo dell'anno. Ne consegue che per ottenere rendimenti migliori si dovrebbe periodicamente variare l'inclinazione dei pannelli. Nel caso dei nostri impianti l'inclinazione è di tipo fisso e viene calcolata e regolata in modo da massimizzare il rendimento medio dei pannelli. Per quanto riguarda l'orientamento dei pannelli la regola generale è ovviamente quella di rivolgerli verso il sole. Nel nostro emisfero (quello boreale) il sole percorre il cielo nella zona sud; conseguentemente i pannelli solari vengono in genere montati orientandoli verso sud. A questa regola esistono alcune eccezioni dovute al fatto che in determinate zone sono presenti alcune "regolarità meteorologiche" come, per esempio, la foschia mattutina o le piogge pomeridiane; in presenza di tali condizioni può essere più conveniente orientare diversamente i pannelli solari. Vediamo come: orientando i pannelli solari verso sud-ovest si sfruttano le radiazioni solari pomeridiane sacrificando quelle mattutine (questa scelta viene fatta in zone in cui la foschia mattutina è spesso presente). Orientando i pannelli solari verso sud-est (può essere il caso di quelle zone costiere e montane caratterizzate da regolari piogge pomeridiane) si sfruttano maggiormente le ore mattutine sacrificando quelle del pomeriggio. L impianto fotovoltaico funziona al meglio in presenza di irraggiamento solare diretto (cielo sereno, moduli orientati a sud, temperatura di 25 C ), ma u n minimo di energia elettrica è prodotta anche in caso di cielo nuvoloso, sfruttando la radiazione solare diffusa. La nostra potenza installata alle condizioni ideali STC (irraggiamento dei moduli di 1000 W/m² a 25 C di temperatura) risulta essere:

8 P STC = P MODULI x N MODULI = 2.536,40 kwp (di picco) Considerando un efficienza del B.O.S. (Balance of system) del 85% che tiene conto delle perdite dovute a diversi fattori quali: maggiori temperature, superfici dei moduli polverose, differenze di rendimento tra i moduli, perdite dovute al sistema di conversione e trasporto, perdite di potenza dovute a scostamenti dalle condizioni ideali STC, la potenza sul lato corrente alternata sarà uguale a: P CA = P STC x 85% = 2.155,94 kwp L energia producibile su base annua dal sistema fotovoltaico è data da: E [kwh/anno) = (I x A x K ombre x R MODULI x R BOS ) In cui: I = irraggiamento medio annuo A = superficie totale dei moduli K ombre = Fattore di riduzione delle ombre R MODULI = rendimento di conversione dei moduli R BOS = rendimento del B.O.S Come si misura l energia elettrica Per misurare l energia si utilizzano due contatori, il primo quello posto nelle immediate vicinanze dell Inverter misura l energia totale prodotta ed è installato da funzionari dell UTIF che ne attestano il corretto funzionamento e lo piombano per evitare che possa essere manomesso. Il secondo contatore, installato dal gestore di rete, è di tipo bidirezionale, ovvero, misura sia l energia che preleviamo dall esterno sia quella che, prodotta e non utilizzata, cediamo alla rete. Perché è importante il fotovoltaico Nel 2030, secondo gli studiosi del settore, avremo bisogno del 60% di energia in più rispetto ad oggi. Con l esaurirsi delle fonti fossili o non rinnovabili (petrolio, carbone, gas naturale ) dovremo cercare altrove l energia di cui lo sviluppo vorrà nutrirsi. Il percorso obbligatorio da seguire è verso quelle energie definite rinnovabili e quindi non esauribili, come ad esempio: il sole, il vento, le risorse idriche, le risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso e la trasformazione in energia elettrica dei prodotti vegetali o dei rifiuti organici e inorganici. Le fonti energetiche fossili derivano da un lentissimo processo di degrado del materiale organico (circa 100 milioni di anni), mentre vengono utilizzate ad un ritmo estremamente più veloce (in 150 anni si sono consumate circa la metà delle risorse disponibili). La combustione ai fini di produzione energetica di tali risorse comporta l'emissione di grandi quantità di anidride carbonica (CO 2 ) che sta provocando un effetto serra aggiuntivo a quello naturale e un conseguente aumento di temperatura (vedi protocollo di Kyōto). Pagina di 10

9 Questo riscaldamento globale della bassa atmosfera e della superficie terrestre ha come conseguenza un cambiamento del clima, dalla cui entità e velocità dipenderanno gli effetti sugli ecosistemi terrestri ed acquatici, sulla salute umana e sui sistemi socio-economici. Le fonti rinnovabili oltre ad essere importanti per il loro rigenerarsi nel tempo, sono e saranno sempre più importanti perché il loro utilizzo non pregiudicherà le risorse naturali necessarie alle generazioni future. Pagina di 10

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