Massimo Rapisarda. L energia solare. massimo rapisarda: l energia solare frascati scienza

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1 Massimo Rapisarda L energia solare

2 Poiché il disco ha un area di 127 milioni di Km 2 ogni secondo arrivano su di esso: x 1370 W = TW costante solare Meno il 30% che viene riflesso rimangono: TW di cui sulle terre emerse: TW

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4 Potenza elettrica consumata nel 2006: 2.2 TW 1 TW = 1 euro Potenza lorda teorica delle varie fonti rinnovabili, (convertibile solo in parte in elettrica) A parte il vento, quasi totalmente sfruttabile, la percentuale utilizzabile delle altre fonti è bassissima. Vento 2-4 TW Maree 2 TW Geotermica 10 TW Biomasse 5-7 TW Idroelettrico 4.5 TW Solare TW

5 Energia dal sole: termica ed elettrica.

6 Non tutte le case solari devono essere brutte

7 Anche tra i collettori solari, ce n è qualcuno bello

8 Elettricità dal sole

9 Solare elettrico: termodinamico a concentrazione Solare elettrico: fotovoltaico

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11 Impianto vicino a Siviglia (durante la costruzione)

12 In realtà sono due impianti: uno a concentrazione termodinamica ed uno fotovoltaico, ad inseguimento e concentrato

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14 Fotovoltaico Moduli di un impianto fotovoltaico Cella di un modulo

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16 Andres Cuevas, Department of Engineering, The Australian National University, Canberra

17 Efficienza e Tempo di pay back (il tempo che la cella deve lavorare per ripagare l energia necessaria a produrla) Silicio Mono Silicio Poli Silicio Amorfo CdTe CIS-CIGS Celle Organiche HIT a-si on Cz Silice Silicon Ribbon TM Quota di Mercato (%) η max celle Lab. (%) ,3 17,8 η comm. Celle e moduli (%) tandem Costo modulo IVA inclusa ( /Wp) Tempo Pay/back (anni) 3,3 3, ,5-0,9 1,3-1,8-3 1,5 Aziende Produttrici -Schott, Sharp, Sunways Kyocera, Schott, Sunways Sharp Unisolar, Kaneka, Mitsubishi Sanyo, Sharp Antec, First Solar Wurth Solar, Shell, Miasolè, Daystar - Konarka, Global Solar Sanyo Evergreen Solar, Q Cells

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20 Quanta elettricità possiamo produrre col fotovoltaico?

21 Dipende, per esempio, dalla durata delle giornate

22 O dalla nuvolosità durante l anno Clear sky index

23 Global horizontal irradiation (KWh/m 2 /anno) Tenendo conto di tutti i fattori si può fare una mappa di quanta energia solare arriva ogni anno su un metro quadrato di terreno orizzontale.

24 Quanta superficie occorre per produrre l elettricità che consumiamo nel mondo? Un metodo grezzo ma corretto: insolazione media: 1.3 KW/m 2 efficienza pannelli: 10% duty cycle giornaliero: 10 % : Ogni metro quadro produce 13 W/m 2 x 365 x 24 = 115 KWh/m 2 Per il mondo (18930 TWh) occorrono TWh / 115 KWh = m 2 = km 2 (superficie dell Italia: km 2 ) Per l Italia (340 TWh) occorrono 3000 km 2 (area provincia Enna: 2600 km 2 )

25 Ma quanta se ne produce? = 8.5 GW (potenza solare istallata nel 2006) 8.5 GW producono GWh = 10 TWh 10 / = 0.05 % dell elettricità del 2006 Nel 2006 lo 0.05 % dell elettricità

26 Previsioni: nel 2012 lo 0.5 % dell elettricità sarà prodotto col fotovoltaico Si continuerà decuplicando ogni 5 anni? Nel 2012 si dovrebbero produrre moduli per 50 GW potenza istallata nel 2012 = 100 GW Energia prodotta = 100 TWh 100 / = 0.5 % dell elettricità prodotta dal fotovoltaico

27 Costi dell energia solare

28 In Germania e in Spagna gl incentivi hanno stravolto i consumi

29 Con gl incentivi del 2007, conviene fare un impianto solare in Italia?

30 Il conto della serva Stima per un impianto da 1 milione di KWh anno (2007) 1 KW di picco fotovoltaico (circa 8 metri quadri di pannelli) costa tra 4500 e 5000 euro. Nell Italia centrale 1 KW di picco produce circa 1200 KWh anno. Per produrre 1 milione di KWh in un anno occorre un impianto di circa 850 KW di picco. 850 KW sono circa 7000 metri quadri. Per alloggiarli su un terreno ci vogliono 2 ettari (che bisogna procurarsi). A 4700 al KW l impianto costa 4 milioni di euro (4700 x 850).

31 Il costo della serva Prendere a prestito 4 milioni di euro, ripagandoli al 5% fisso in venti anni costa 320,000 l anno (in rate semestrali) Il costo di manutenzione annua è stimabile all 1% del costo dell impianto: 40,000. Bisogna pagare il premio dell assicurazione: i pannelli vengono spesso rubati o danneggiati, da 20 a 40,000. In totale il costo annuale di un impianto da 1 milione di kwh viene circa 400,000.

32 L incasso della serva 1 milione di kwh venduto a 0.09 fa incassare 90,000 l anno (da tassare). Circa 60,000 dopo le tasse. 1 milione di KWh riceve 400,000 di incentivi l anno nel caso di impianto parzialmente integrato. In definitiva: 460, ,000 = 60,000 anno. Questo significa che produrre: il 10% di energia in meno, porta a un netto di 14,000, mentre il 13% in meno azzera il guadagno.

33 Le preoccupazioni della serva In fase di progetto i margini di errore non sono ampi. Tutte le variazioni di efficienza dei moduli dovute all irraggiamento, all inclinazione, alla temperatura, allo spettro, al degrado vanno valutate con attenzione. Qualche percento trascurato qua e là può portare al fallimento. Gl incentivi hanno un effetto moltiplicatore sui rischi.

34 Concludendo Per ridurre le emissioni, energia nucleare e solare si integrano bene: NUCLEARE alta intensità concentrata in grossi impianti produzione costante SOLARE bassa intensità generata localmente produzione variabile Non dimentichiamo che per l effetto serra, siamo ad un passo dalla catastrofe!