Istituto Italiano del Marchio di Qualità. Il solare domestico: una scelta ambientalista
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- Bartolomeo Scarpa
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1 Il solare domestico: una scelta ambientalista Un po di storia L Italia è stato tra i primi paesi ad approcciare la tecnologia fotovoltaica; le prime ricerche risalgono agli anni 80 ma vengono presto interrotte a causa degli alti costi di questa tecnologia. L Italia perde così il suo primato in favore della Germania che inizia presto a investire nel settore fino a coprire, oggi, il 55% del fabbisogno nazionale di energia elettrica. Solo negli ultimi anni anche in Italia ci si è resi conto di quanto possa essere importante per l ambiente ottenere l energia elettrica dal Sole ed ecco perché lo Stato fornisce degli incentivi a chiunque decida di istallare un impianto fotovoltaico: si tratta del Conto Energia. Dopo un primo decreto ministeriale del 2005, nel febbraio del 2007 si è passati al Nuovo Conto Energia che, basandosi su una banalissima legge del mercato, cerca di incrementare progressivamente la diffusione degli impianti fotovoltaici fornendo degli interessanti incentivi. Inizialmente, sono stati i grandi imprenditori e i proprietari delle grosse aziende ad aderire all iniziativa; ma oggi, a due anni dall emissione del DM sul Conto Energia, gli impianti fotovoltaici cominciano ad apparire anche presso le abitazioni dei singoli cittadini. A fine novembre, il Gestore Servizi Energetici (GSE) ha diffuso la notizia che la potenza degli impianti fotovoltaici installati grazie all incentivo del Conto Energia ha superato i 700 MW su tutto il territorio nazionale, per un totale di ben impianti. Sono anche stati diffusi i seguenti dati: le prime tre regioni italiane produttrici di potenza fotovoltaica sono la Puglia (con 96 MW), la Lombardia (con 84 MW) e l Emilia Romagna (con 62 MW) mentre le prime tre con il maggior numero di impianti sono: la Lombardia (8.630), l Emilia Romagna (5.293) e il Veneto (5.166). Il solare fotovoltaico e il solare termico Le tecnologie che consentono di sfruttare l energia solare sono due: il solare fotovoltaico e il solare termico. Grazie alla prima, l energia solare viene convertita in corrente elettrica attraverso il dispositivo della cella fotovoltaica; la tecnologia del solare termico, invece, permette di convertire l energia solare in energia termica utile alla produzione di acqua calda, tramite il lavoro di un dispositivo chiamato collettore solare. Il solare fotovoltaico Grazie al solare fotovoltaico si converte l'energia solare direttamente in energia elettrica. Il dispositivo base del fenomeno è la cella fotovoltaica, un unità costituita da una piccola lastra di materiale semiconduttore (generalmente silicio) che, per effetto del calore del sole, genera una
2 tensione continua che fornisce energia elettrica. La cella fotovoltaica è appunto l elemento minimo che, grazie al calore solare, mette in movimento gli elettroni interni al semiconduttore, generando una corrente continua. Le celle vengono connesse tra loro a formare un dispositivo più grande detto modulo. I moduli sono collocati nei pannelli che solitamente si istallano sui tetti delle abitazioni o in qualsiasi spazio esposto alla luce solare. A secondo della modalità di accumulo dall impianto fotovoltaico, si distinguono due categorie di impianti: Impianti ad isola, che accumulano l energia prodotta dalle celle tramite una batteria, in mancanza di una rete elettrica; impianti in rete, dove la corrente continua prodotta viene convertita in corrente alternata tramite un inverter e viene immessa nella rete elettrica, per poi venire prelevata nel momento del bisogno. Le componenti principali di un impianto fotovoltaico sono: i moduli fotovoltaici; il cavo elettrico unipolare, che connette i moduli tra di loro e all inverter; l inverter, sul quale ci soffermiamo in seguito; la scatola di giunzione, che funge da interfaccia tra le stringhe di moduli e l'inverter; il cavo elettrico per la connessione dell'inverter al quadro elettrico generale o di settore; la struttura di sostegno dei moduli, adatta per posizionamento sia su superficie piana che sul tetto di un abitazione. Torniamo all inverter. Quello fotovoltaico è un dispositivo particolare progettato espressamente per convertire l'energia elettrica sotto forma di corrente continua prodotta da modulo fotovoltaico, in corrente alternata da immettere direttamente nella rete elettrica. Grazie all'impiego di particolari sistemi di controllo software e hardware, l inverter fotovoltaico riesce a estrarre dai pannelli solari la massima potenza disponibile in qualsiasi condizione meteorologica. Questa funzione prende il nome di MPPT (Maximum Power Point Tracker) e indica il fatto che i moduli fotovoltaici hanno un andamento caratteristico in cui esiste un punto di lavoro ottimale, detto appunto Maximum Power Point, dove è possibile estrarre tutta la potenza disponibile. Più un inverter resterà "agganciato" a questo punto, e più otterrà sempre la massima potenza disponibile in qualsiasi condizione. Ci sono svariate tecniche di realizzazione della funzione MPPT, che si differenziano per prestazioni dinamiche (tempo di assestamento) e accuratezza. Sebbene la precisione dell'mppt sia estremamente importante, il tempo di assestamento a volte lo è ancora di più. Mentre tutti i produttori di inverter riescono ad ottenere grande precisione sull'mppt (tipicamente tra il 99-99,6% della massima disponibile), solo in pochi riescono ad unire precisione a velocità. Alcuni inverter fotovoltaici sono dotati di stadi di potenza modulari, e alcuni sono addirittura dotati di un MPPT per ogni stadio di potenza.
3 Un'altra caratteristica importante di un inverter fotovoltaico, è l'interfaccia di rete. Questa funzione, generalmente integrata nella macchina, deve rispondere ai requisiti imposti dalle normative dei diversi enti di erogazione di energia elettrica. Detto questo, va ricordato che il fotovoltaico è una tecnologia in continua evoluzione: gli scienziati sono sempre alla ricerca di nuove tecniche di potenziamento e di miglioramento del rendimento dei pannelli che, rispetto ai normali pannelli solari termici, hanno costi di molto superiori; questo succede sia perché si tratta di una tecnologia tutto sommato nuova, e sia perché le aziende produttrici sul mercato sono ancora poche. Tuttavia, come detto all inizio, bisogna ricordarsi che lo Stato e le Regioni promuovono l istallazione di questi dispositivi mediante la concessione di finanziamenti e incentivi. Il solare termico Il Solare Termico permette la conversione diretta dell'energia solare in energia termica per la produzione di acqua calda. Il dispositivo alla base del solare termico è il collettore solare, di cui esistono in commercio diverse tipologie, che è costituito da un materiale nero assorbente entro il quale scorre un fluido, che cattura l energia del Sole attraverso la superficie scura e la trasforma in energia termica, e una copertura trasparente sulla parte esposta al sole che serve a limitare le dispersioni all esterno. Il tutto si trova all interno di un contenitore opportunamente isolato sulle pareti laterali e sulla parete opposta a quella di ricezione della radiazione. I collettori solari vengono poi connessi tra loro in serie e in parallelo in modo da ottenere grandi quantità di acqua calda ad una temperatura compresa tra i 50 C e 160 C. L'acqua calda prodotta dai collettori solari durante le ore del giorno deve essere accumulata nei serbatoi d accumulo per poi poter essere utilizzata nelle ore notturne. I collettori solari si collegano al serbatoio di accumulo tramite il Circuito Solare che può essere aperto oppure chiuso: è aperto se il fluido termovettore che circola nei collettori è lo stesso del circuito di utilizzo; è chiuso se il fluido che circola nei collettori cede calore al fluido d'utilizzo tramite uno scambiatore. Infine, il fluido termoconvettore può circolare nel circuito solare in modo naturale oppure forzato (tramite un dispositivo che pompa il fluido verso il serbatoio d accumulo). I vantaggi del circuito naturale sono legati principalmente al fatto che la circolazione, avvenendo naturalmente, non necessita di pompe o di centraline di controllo, consentendo un risparmio sulle manutenzioni. Gli svantaggi invece riguardano l estetica dell abitazione, dato che il serbatoio deve essere posizionato più in alto rispetto ai pannelli solari; si può ovviare a questo inconveniente posizionando il serbatoio nel sottotetto e rendendolo quindi invisibile. Il vantaggio del circuito forzato invece risiede nel fatto che il serbatoio può essere collocato ovunque all'interno dell'abitazione, dunque anche dove dà meno fastidio o dove è meno visibile.
4 Gli impianti solari termici istallati a casa vengono solitamente richiesti per soddisfare i seguenti scopi: Sia nelle villette monofamiliari che nei singoli appartamenti, l impianto solare termico può servire a riscaldare l acqua fino a coprire il 55% -70% del fabbisogno, sia mediante un semplice ed economico sistema a circolazione naturale, sia mediante un sistema a circolazione forzata (il cui costo è di solito leggermente superiore). Si può inoltre riscaldare l'acqua di piscine scoperte, ottenendo un risparmio energetico che arriva anche al 90%. L impianto solare termico, infine, può servire anche al riscaldamento degli ambienti. Ma questa tecnologia riesce a fornire al massimo il 30% del fabbisogno energetico annuale e richiede l istallazione di pannelli radianti ben più costosi dei normali sistemi di riscaldamento / climatizzazione. A questo punto distinguiamo quattro tipi di circuiti: Circuito aperto a circolazione naturale: sistema utilizzato ad esempio presso le strutture stagionali come gli impianti balneari o i campeggi per riscaldare l acqua delle docce oppure anche in casa per riscaldare l acqua per uso domestico. Circuito chiuso a circolazione naturale: sistema utilizzato per impianti per il riscaldamento dell'acqua calda sanitaria ad uso domestico, con utilizzo annuale. Circuito aperto a circolazione forzata: sistema utilizzato, ad esempio, per il riscaldamento dell'acqua delle piscine scoperte. Circuito chiuso a circolazione forzata: sistema utilizzato per il riscaldamento centralizzato dell'acqua calda sanitaria di impianti con utilizzo annuale, per il riscaldamento dell'acqua delle piscine coperte o scopribili o per il riscaldamento degli ambienti. In conclusione, è davvero consigliato installare un pannello solare termico: a differenza degli impianti fotovoltaici, infatti, in questo caso si tratta di una tecnologia ormai consolidata che garantisce un notevole risparmio di gas per almeno vent anni (ossia la durata media di un impianto). I vantaggi della tecnologia solare Perché usufruire della tecnologia solare? I vantaggi sono parecchi; a cominciare dall indubbio risparmio economico. In Italia e nel mondo, infatti, i pannelli fotovoltaici e termici stanno conquistando rapidamente il mercato, anche perché ormai non sono solo le grandi aziende a scegliere queste tecnologie ma anche le famiglie. Con l'espansione del mercato fotovoltaico i nuovi pannelli garantiscono
5 autonomia di funzionamento e rendimenti sempre più elevati. Il prezzo dei pannelli fotovoltaici tende costantemente a scendere facendo accedere alla domanda anche chi aveva scartato l'ipotesi in passato a causa dei costi troppo elevati. Inoltre, si è calcolato che istallare sul proprio tetto 8 metri quadri di pannelli fotovoltaici consente di abbattere per almeno 25 anni la propria spesa per l'energia elettrica. Istallare un dispositivo solare rappresenta quindi un investimento valido per ben due generazioni. C è poi da dire che sfruttare questo tipo di tecnologia consente di mettersi al sicuro dagli improvvisi aumenti dei costi dell energia elettrica e del gas. Un altro vantaggio economico legato all istallazione di un impianto solare termico è lo spegnimento completo della caldaia durante i mesi estivi, quando l impianto solare termico da solo è in grado di soddisfare completamente il fabbisogno di acqua calda e il riscaldamento è spento, favorendo un allungamento della durata di vita della caldaia. E poi, ovviamente, ci sono i vantaggi legati alla tutela dell ambiente. L'energia solare è una risorsa pulita e rinnovabile, indispensabile per la vita sulla terra e per il miglioramento della qualità della vita sulla terra. Il rapporto sui cambiamenti climatici diffuso nel 2007 ha confermato che il 90% delle emissioni di gas serra nell atmosfera è attribuibile alle attività umane e durante la conferenza sul clima che si è tenuta a Copenaghen nel mese di dicembre si è stimato che il picco massimo delle emissioni si toccherà nel 2010 e che a lungo andare la temperatura della terra potrebbe aumentare anche di 6. Sarebbe sufficiente sfruttare il sole, sorgente rinnovabile e illimitatamente disponibile, per contenere i consumi energetici necessari al riscaldamento dell acqua e alla produzione di corrente elettrica. Sfruttare l energia solare, infine, è anche una questione di responsabilità sociale: gli impianti fotovoltaici e gli impianti termici riducono la domanda di energia da altre fonti tradizionali contribuendo alla riduzione dell'inquinamento atmosferico, e quindi delle emissioni di anidride carbonica generate altrimenti dalle centrali termoelettriche, e dunque al benessere di tutti gli esseri viventi. La certificazione IMQ per il fotovoltaico Il 19 Settembre 2005 è entrato in vigore il D.Lgs. 387/2003 di recepimento della Direttiva europea per le fonti rinnovabili (Direttiva 2007/77/CE). A partire da fine Febbraio 2007 è entrato in vigore il Nuovo Conto Energia: questo stabilisce un incentivo per 20 anni, rivolto a imprese ed enti pubblici che installano un impianto fotovoltaico, proporzionale all energia elettrica prodotta. A questo proposito, l Istituto Italiano del Marchio di Qualità fornisce un servizio di assistenza nel constatare il rispetto dei criteri di accesso alle tariffe incentivanti definite dal DM 19/02/2007 emanato dal Ministero dello Sviluppo Economico. Inoltre, IMQ è organismo riconosciuto IECEE e si occupa delle certificazione dei moduli fotovoltaici in accordo con le seguenti norme internazionali: la CEI EN 61215, per la
6 qualificazione e l omologazione del progetto per moduli fotovoltaici in silicio cristallino; la CEI EN 61730, che stabilisce la qualificazione per la sicurezza dei moduli fotovoltaici; la CEI EN 61646, che stabilisce la qualificazione e l omologazione del progetto per moduli fotovoltaici a film sottili. Oltre a certificare che gli impianti fotovoltaici siano stati istallati e realizzati a norma, IMQ sottopone gli impianti a una serie di collaudi e verifiche presso i suoi laboratori, sempre nel rispetto delle normative vigenti. Grazie alla sua rete di professionisti presenti su tutto il territorio nazionale, IMQ è in grado anche di verificare l'effettiva funzionalità dell'impianto, rilasciando un Certificato di Collaudo, sempre in accordo con il DM 19/02/2007. I consigli di IMQ per l istallazione del fotovoltaico Scegliere sempre e solo componenti e impianti certificati che garantiscono la massima sicurezza. Affidarsi a uno studio di progettazione competente; è importante non affidarsi a diversi costruttori per non correre il rischio di assemblare impianti con componenti di provenienze diverse. Per l istallazione, affidarsi sempre alle ditte installatrici competenti; questo è importante anche perché se l impianto non è realizzato a norma, il risparmio energetico non è garantito. Anche quando si dota la propria casa di un impianto solare è importante ricordarsi di accortezze sempre necessarie al risparmio energetico e alla tutela dell ambiente quali spegnere la luce quando non si è in casa, non lasciare gli elettrodomestici accesi quando inutilizzati, non lasciare scorrere l acqua dai rubinetti se non occorre e effettuare la raccolta differenziata dei rifiuti. Il Gruppo IMQ Il Gruppo IMQ rappresenta la più importante realtà italiana nel settore della valutazione della conformità (certificazione, prove, verifiche, ispezioni). Forte della sinergia tra le società che lo compongono, dell'autorevolezza acquisita in oltre 50 anni di esperienza, della completezza dei servizi offerti, il Gruppo IMQ si pone infatti come punto di riferimento e partner delle aziende che hanno come obiettivo la sicurezza e la qualità. I settori di riferimento sono molteplici spaziando dall'elettrotecnica all'elettronica, dalle telecomunicazioni all'automotive, dal gas all'impiantistica, dai prodotti da costruzione all'agroalimentare e così via. Per ogni categoria merceologica, il Gruppo IMQ è in grado di offrire, a seconda dei casi, servizi di tipo orizzontale o mirato: certificazione di prodotto, certificazione secondo le direttive CE, certificazione di sistemi di gestione aziendale, verifiche su impianti ed immobili, prove di laboratorio e per l'ottenimento di omologazioni internazionali, supporto all'esportazione, sorveglianza di produzioni all'estero, assistenza tecnico-normativa e formazione.
7 La completezza dei servizi erogati è assicurata grazie alla competenza maturata in molteplici aree merceologiche dalle società del Gruppo IMQ che è composto da IMQ S.p.A., CSI S.p.A., IMQ Primacontrol S.r.l., IMQ Clima S.p.A., ICILA S.r.l., Elcolab S.r.l., IMQ Krakow (Ufficio di rappresentanza in Polonia), IMQ Iberica S.L., IMQ Certification Shanghai Co. LTD. Il Gruppo IMQ vanta inoltre una partecipazione nell'istituto Giordano S.p.A., in CISQCERT S.p.A. e in Icube S.A. (Argentina) Per ulteriori informazioni: Comunicazione IMQ Roberta Gramatica roberta.gramatica@imq.it Ufficio Stampa IMQ: DSC studio associato Velia Ivaldi velia.ivaldi@dscitalia.net Federico Cerrato federico.cerrato@dscitalia.net
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