Seminario Tecnico a cura della CDS Consulting. 09 Luglio Investire in fotovoltaico: vantaggi ed opportunità - Alessandro Candio CDS Consulting

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1 Investire in fotovoltaico: vantaggi ed opportunità Seminario Tecnico a cura della CDS Consulting

2 L Energia Solare Fotovoltaica e il Conto Energia Come diventare autoproduttori di energia

3 All interno del sole, a temperature di alcuni milioni di gradi centigradi, avvengono incessantemente reazioni termonucleari di fusione che liberano enormi quantità di energia sottoforma di radiazioni elettromagnetiche. Una parte di questa energia, dopo aver attraversato l atmosfera, arriva al suolo con un intensità di circa 1.000W/m 2 La quantità di energia solare che arriva sulla superficie terrestre e che può essere utilmente raccolta da un dispositivo fotovoltaico dipende dall irraggiamento del luogo

4 l orientamento a sud dà il massimo di ore di esposizione al sole nella giornata l inclinazione che consente di massimizzare l energia raccolta varia da località a località

5 Le Celle Fotovoltaiche La conversione della radiazione solare in una corrente elettrica, prodotta da cariche negative, gli elettroni, e cariche positive, le lacune, avviene nella cella fotovoltaica, un dispositivo costituito da una sottile fetta (wafer) di un materiale semiconduttore, di solito silicio di grado solare. Attualmente il materiale più usato è il silicio (monocristallino) ricavato dagli scarti dell industria elettronica, il cui processo di fabbricazione presenta costi molto alti, non giustificati dal grado di cristallinità e di purezza richiesti dal fotovoltaico, il grado solare, inferiori a quelli necessari in elettronica. Da alcuni anni l industria fotovoltaica sta sempre più utilizzando il silicio policristallino, che unisce ad un grado di purezza comparabile a quello del monocristallino costi inferiori. Tale materiale ha uno spessore che va dai 250 e 350 µm (0,25 0,35 mm) circa.

6 La cella può utilizzare solo una parte dell energia della radiazione solare incidente. L energia sfruttabile dipende dalle caratteristiche del materiale di cui è costituita la cella: l efficienza di conversione, intesa come percentuale di energia elettrica disponibile per celle commerciali al silicio è in genere compresa tra il 12% e il 17%

7 La tecnologia fotovoltaica Fino ad oggi sono state sviluppate varie tecnologie, basate su diversi materiali, semplici e composti. Le più importanti sono quelle basate sul silicio, sia cristallino (c-si) nelle due varietà monocristallino (m-si) e policristallino (p-si) sia amorfo (a-si), sull arseniuro di gallio (GaAs) e, infine sul diseleniuro di indio e rame (CuInSe 2 ) e sul telluriuro di cadmio (CdTe) Il silicio cristallino (sia m-si che p-si) è, per il momento, il materiale più usato nelle applicazioni energetiche terrestri, ove è richiesto un generatore con elevata potenza per unità di superficie

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9 I moduli fotovoltaici Le celle solari vengono, quindi, assemblate in modo opportuno a costituire un unica struttura: il modulo fotovoltaico, una struttura robusta e maneggevole, in grado di garantire molti anni di funzionamento anche in condizioni ambientali difficili In linea di principio la vita di una cella solare è infinita; è pertanto la durata dell incapsulamento a determinare la durata di vita del modulo, oggi stimabile in anni Il modulo rappresenta il componente elementare di qualsiasi tipo di sistema fotovoltaico. Gruppi di moduli fotovoltaici montati su una stessa struttura di sostegno costituiscono un pannello. Un insieme di pannelli, collegati elettricamente in serie in modo da fornire la tensione richiesta, costituisce una stringa

10 L impianto fotovoltaico Definizione e classificazione

11 GLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI SONO SISTEMI IN GRADO DI CAPTARE E TRASFORMARE L ENERGIA SOLARE IN ENERGIA ELETTRICA, SECONDO LA RICHIESTA DEL CARICO. Un impianto fotovoltaico è costituito da un insieme di componenti meccanici, elettrici ed elettronici che captano l energia solare, la trasformano in energia elettrica, sino a renderla disponibile all utilizzazione da parte dell utenza. Esso sarà quindi costituito dal generatore, da un sistema di controllo e condizionamento della potenza e, per gli impianti isolati, da un sistema di accumulo

12 Gli impianti sistemi fotovoltaici sono sostanzialmente raggruppabili in tre categorie: Applicazioni per utenze isolate (stand-alone systems); Piccoli impianti a distribuzione diffusa collegati alla rete elettrica di distribuzione generalmente in bassa tensione (grid connected systems); Grandi impianti, centrali di generazione, collegate alla rete elettrica

13 Il rendimento di conversione dell impianto Il rendimento di conversione complessivo di un impianto sarà il risultato di una serie di rendimenti, che a partire da quello della cella passando per quello del modulo, delle stringhe, del sistema di controllo della potenza e di quello di conversione, ed eventualmente di quello di accumulo, permette di ricavare la percentuale di energia incidente che è possibile trovare all uscita dell impianto, sotto forma di energia elettrica, resa al carico utilizzatore. Quindi l energia elettrica utile giornaliera per l utilizzazione al carico risulta dall energia solare incidente sulla superficie captante, decurtata da una serie di rendimenti o di fattori geo-climatici, i più importanti dei quali sono: Latitudine del sito; Riscaldamento del modulo; Perdite ottiche; Orientamento ed inclinazione dei moduli (azimut ed angolo di tilt); Grado di pulizia dei moduli; Soleggiamento della località; Rendimento energetico dell inverter

14 Componenti degli Impianti Il generatore fotovoltaico L inverter I sistemi di accumulo (impianti stand alone) Le strutture di sostegno

15 Impianto fotovoltaico

16 Esempio di impianto fotovoltaico Grid Connected, in evidenza moduli e strutture

17 Inverter

18 Sistema di accumulo (impianto stand alone)

19 Gli Incentivi per il Fotovoltaico Il costo dell energia fotovoltaica non rende nell immediato realistico ricorrere a questa fonte di energia, né per incrementare l autonomia energetica di una nazione, né per ridurre in maniera significativa le emissioni di gas serra. Ciononostante, tra varie fonti rinnovabili il fotovoltaico, per le sue caratteristiche intrinseche, si presenta come la fonte più attraente e promettente per la produzione locale diffusa di energia elettrica. Per questo motivo il fotovoltaico è ritenuto di una valenza strategica tanto elevata che molti paesi come Giappone, Germania e Stati Uniti hanno deciso di farne oggetto di impegnativi programmi

20 La politica energetica dell Unione Europea trae spunto dalla convinzione che la promozione delle fonti rinnovabili possa contribuire al miglioramento della protezione dell ambiente insieme allo sviluppo di risorse energetiche locali, alla riduzione della dipendenza energetica della Comunità da fonti esterne, favorendo inoltre la crescita economica e la creazione di posti di lavoro.

21 La situazione in Italia Nel contesto internazionale, così come si è configurato fino a oggi, l Italia è riuscita ad essere sufficientemente competitiva potendo contare su un sistema industriale complessivamente valido, su un attività che va dai materiali ai sistemi e su una potenza installata di circa 500 MW, circa impianti in esercizio, che ha consentito di maturare una significativa esperienza in campo. Per far si che questo patrimonio nazionale di competenze e risorse fino ad oggi accumulato non vada disperso è stato necessario stabilire un sistema di incentivazioni basato su strumenti di sostegno alla domanda e all offerta di energia da fonti rinnovabili, in grado di colmare il divario tra queste ultime e le fonti energetiche tradizionali.

22 Dati riepilogativi nazionali Impianti Fotovoltaici in esercizio al 08/07/2009

23 L intervento pubblico nel settore è giustificato poichè l impiego energetico di fonti fossili inquinanti produce costi, in termini di danni all ambiente e alla salute umana, esterni al sistema di mercato ma che vengono ugualmente pagati dalla collettività per effetto del peggioramento della qualità della vita. Per tale motivo l impiego delle fonti energetiche a basso impatto ambientale viene sostenuto con un articolato sistema di incentivi.

24 Il conto energia in Italia: il Decreto 19 febbraio 2007

25 Il DM 19/02/07 (nuovo Conto Energia) pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale del 23/02/2007, è subentrato ai precedenti DM del 28/07/2005 e del 6/02/2006 (primo Conto Energia) in materia di incentivazione dell energia fotovoltaica. Il decreto è diventato operativo solo dopo la pubblicazione della delibera dell AEGG n. 90/07, avvenuta il 13/04/07, che ha definito le condizioni e le modalità per l erogazione delle tariffe incentivanti

26 Per quanto stabilito dal DM del 19/02/07 gli impianti fotovoltaici entrati in esercizio a partire dal 1 gennaio 2009 hanno diritto a una tariffa incentivante articolata secondo i valori indicati nella seguente tabella ( /kwh).

27 Le tariffe maggiori sono riconosciute ai piccoli impianti domestici fino a 3 kw che risultano integrati architettonicamente. Le tariffe più basse sono invece riconosciute ai grandi impianti non integrati architettonicamente. Le tariffe sono erogate per un periodo di venti anni, a decorrere dalla data di entrata in esercizio dell impianto e rimangono costanti, non subiscono cioè aggiornamenti ISTAT, per l intero periodo. I valori indicati nella tabella precedente sono stati decurtati del 2% rispetto alle tariffe indicate nel DM del 19/02/07 (un ulteriore riduzione della stessa percentuale è prevista anche per il 2010). MSE e MATTM ridefiniranno con successivi decreti le tariffe incentivanti per gli impianti che entreranno in esercizio negli anni successivi al 2010.

28 Si evidenzia inoltre che la tariffa base può essere incrementata del 5% nei seguenti casi, tra loro non cumulabili: per impianti ricadenti nelle righe B e C della colonna 1 (impianti superiori ai 3 kw non integrati) della precedente tabella, il cui soggetto responsabile autoconsuma almeno il 70% dell energia prodotta dall impianto (autoproduttori ai sensi dell art. 2 del Dlgs n. 79 del 16 marzo 1999); b) per impianti il cui soggetto responsabile è una scuola pubblica/paritaria o una struttura sanitaria pubblica; c) per impianti integrati in edifici, fabbricati, strutture edilizie di destinazione agricola in sostituzione di coperture in eternit o contenenti amianto; d) per impianti i cui soggetti responsabili siano enti locali con popolazione residente inferiore a 5000 abitanti come risultante dall ultimo censimento ISTAT

29 In aggiunta all incentivo, il soggetto responsabile dell impianto può contare su un ulteriore vantaggio economico, utilizzando l energia prodotta per: 1. la cessione in rete 2. i propri autoconsumi (parziali o anche totali) 3. lo scambio sul posto con la rete elettrica (per gli impianti di potenza fino a 200 kw).

30 Il soggetto responsabile dell impianto è colui che ha diritto, nel rispetto delle disposizioni del nuovo DM 19/02/07, a richiedere ed a ottenere le tariffe incentivanti dal GSE. Possono richiedere e beneficiare delle tariffe incentivanti le seguenti tipologie di soggetti responsabili: a) le persone fisiche b) le persone giuridiche c) i soggetti pubblici d) i condomini di unità abitative e/o di edifici