IL FOTOVOLTAICO IN AGRICOLTURA

Provincia di Bologna Energia dal sole e dal vento: aspetti tecnici, fattibilità e incentivi Incontro Tecnico 25 maggio 2011 IL FOTOVOLTAICO IN AGRICOLTURA Marcello Antinucci mantinucci@aess-modena.it

Decreto Legislativo 29 dicembre 2003, n. 387 "Attuazione della direttiva 2001/77/CE relativa alla promozione dell'energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell'elettricità" Il Decreto Legislativo 29 dicembre 2003, n. 387 recepisce la Direttiva 2001/77/CE e introduce una serie di misure volte a superare i problemi connessi al mercato delle diverse fonti di Energia Rinnovabile. Costituiscono fonti rinnovabili: Energia eolica Energia solare Energia geotermica Moto ondoso Maree Risorse idriche Biomasse (parte biodegradabile dei rifiuti agricoli, industriali e urbani) 2

Decreto Legislativo 03 marzo 2011, n. 28 "Attuazione della direttiva 2009/28/CE sulla promozione dell uso dell energia da fonti rinnovabili Il Decreto Legislativo modifica il regime di incentivazione per le fonti rinnovabili, in vista dell obiettivo italiano del 17% al 2020. Costituiscono fonti rinnovabili anche: «energia aerotermica»: energia accumulata nell'aria ambiente sotto forma di calore; «energia geotermica»: energia immagazzinata sotto forma di calore nella crosta terrestre; «energia idrotermica»: energia immagazzinata nelle acque superficiale sotto forma di calore. 3

Bilancio Elettrico Nazionale (anno 2007) Fonte: GSE 4

Bilancio Elettrico Nazionale (anno 2007) Quota percentuale di fonti rinnovabili nella produzione di elettricità in Italia: Situazione attuale: 16% (escludendo idroelettrico e rifiuti 4%) Fonte: GSE 5

D.Lgs. 192/2005 e ss.mm.ii. Per tutte le categorie di edifici, così come classificati in base alla destinazione d uso all articolo 3 del decreto del Presidente della Repubblica 26 agosto 1993, n. 412, nel caso di edifici pubblici e privati, è obbligatorio l utilizzo di fonti rinnovabili per la produzione di energia termica ed elettrica. Nel caso di edifici di nuova costruzione, pubblici e privati, o di ristrutturazione degli stessi conformemente all articolo 3, comma 2, lettera a), è obbligatoria l installazione di impianti fotovoltaici per la produzione di energia elettrica. 6

D.Lgs. 192/2005 e ss.mm.ii. Le modalità applicative degli obblighi di cui al comma precedente, le prescrizioni minime, le caratteristiche tecniche e costruttive degli impianti di produzione di energia termica ed elettrica con l utilizzo di fonti rinnovabili, sono definite, in relazione alle dimensioni e alle destinazioni d uso degli edifici, con i decreti di cui all articolo 4, comma 1. Le valutazioni concernenti il dimensionamento ottimale, o l eventuale impossibilità tecnica di rispettare le presenti disposizioni, devono essere dettagliatamente illustrate nella relazione tecnica di cui al comma 15. In mancanza di tali elementi conoscitivi, la relazione è dichiarata irricevibile. 7

Finanziaria 2008 Con la Legge Finanziaria 2008 è stato introdotto il seguente articolo nel Testo Unico dell Edilizia: «1-bis. A decorrere dal 1o gennaio 2009 ( ) ai fini del rilascio del permesso di costruire, deve essere prevista, per gli edifici di nuova costruzione, l'installazione di impianti per la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, in modo tale da garantire una produzione energetica non inferiore a 1 kw per ciascuna unità abitativa, compatibilmente con la realizzabilità tecnica dell'intervento. Per i fabbricati industriali, di estensione superficiale non inferiore a 100 metri quadrati, la produzione energetica minima è di 5 kw». 8

IMPIANTI FOTOVOLTAICI 9

Impianti Fotovoltaici La tecnologia fotovoltaica consente di trasformare l energia solare in energia elettrica. Essa sfrutta il cosiddetto effetto fotoelettrico, cioè la capacità che hanno alcuni semiconduttori opportunamente trattati di generare elettricità se esposti alla radiazione luminosa. Palestra di Anzola Geovest s.r.l. Pensilina Fotovoltaica Fiera di Modena Comune di Modena 10

Irradiazione Solare Distribuzione spettrale della radiazione solare dopo l attraversamento dell atmosfera 11

Irradiazione Solare 12

Effetto Fotoelettrico - Giunzione PN Una tipica cella PV al silicio consiste in un sottile wafer composto da uno strato superiore ultra-sottile di silicio drogato N, deposto su uno strato inferiore più spesso di silicio drogato P (giunzione P-N). Quando i fotoni (luce solare o altra sorgente) raggiungono la superficie di una cella PV, vanno a stimolare elettroni e a produrre un flusso di corrente quando la cella è in serie ad un carico elettrico. 13

La Cella Fotovoltaica Il dispositivo elementare capace di convertire la radiazione solare in energia elettrica è la cella fotovoltaica, un dispositivo costituito da una sottile fetta di materiale semiconduttore, molto spesso silicio, opportunamente trattata. Il trattamento è caratterizzato da diversi processi chimici, tra i quali i cosiddetti drogaggi. Inserendo nella struttura cristallina delle impurità, si genera un campo elettrico e si rendono anche disponibili le cariche necessarie alla formazione della corrente elettrica. Questa si crea quando la cella, le cui due facce sono collegate ad un utilizzatore, è esposta alla luce. 14

Cella monocristallina - sc-si - Potenza: 75-140 Wp/m 2

Cella policristallina - mc-si - Potenza: 75-140 Wp/m2

Cella a film sottile - Potenza: 40-65 Wp/m2

Celle a Film Sottile Uno strato ultrasottile di materiale semiconduttore, tipicamente silicio amorfo (a Si con struttura disorganizzata) è deposto chimicamente in camera a vuoto su un substrato, eventualmente ricurvo e trasparente. Si usa anche solfuro di cadmio microcristallino (CdS), deposto a spray. Vantaggi 1. Grandi aspettative in termini di riduzione dell energia e dei costi di fabbricazione dei materiali per sistemi PV 2. È possibile realizzare superfici curve 3. È possibile realizzare dispositivi semitrasparenti 4. Il comportamento nell infrarosso è eccellente Svantaggi 1. Vita utile più breve di quella dei dispositivi PV al silicio cristallino 2. Bassa efficienza 18

Dalla Cella all impianto PV Cella Modulo Pannello Celle fotovoltaiche: sono connesse elettricamente in serie e/o in parallelo al fine di raggiungere la differenza di potenziale, la corrente elettrica, la potenza desiderate. Stringa Moduli fotovoltaici: sono circuiti di gruppi di celle PV (36 celle). Essi costituiscono il componente elementare su cui sono costruiti I sistemi PV. Pannelli fotovoltaici: possono includere uno o più moduli PV assemblati. Generatore fotovoltaico insieme di stringhe collegate in parallelo per ottenere la potenza voluta Stringa fotovoltaica: è l unità di produzione di potenza dell impianto ed è costituita da un numero opportuno di moduli e/o pannelli connessi in serie. 19

Impianti Grid Connected Alimentano utenze elettriche già servite dalla rete nazionale e riversano in rete la loro produzione, convertita in corrente alternata e sincronizzata. Principali componenti: Campo fotovoltaico Attraverso un opportuno numero di moduli fotovoltaici viene prodotta corrente elettrica continua Inverter Ha la funzione di trasformare la corrente da continua ad alternata Contatori Misurano l energia prodotta dall impianto e quella scambiata con la rete elettrica (a seconda della modalità di connessione scelta) 20

Efficienza di Conversione Sotto condizioni di irraggiamento standard (1000 W/m2), una tipica cella PV commerciale con un area di 160 cm2 può produrre circa 2 W di potenza al picco. η silicio monocristallino 13-16% η silicio policristallino 11-15% η silicio amorfo 5-8% η = EFFICIENZA DI CONVERSIONE Rapporto tra: Potenza Elettrica Massima Erogata e Potenza ricevuta dal sole 21

Orientamento ed inclinazione Radiazione su Superficie orizzontale Valori di radiazione solare media annua: 1. Norma UNI 10349, Riscaldamento e raffrescamento degli edifici Dati climatici 2. Atlante Solare Europeo 3. Banca dati ENEA 22

Orientamento ed inclinazione Esposizione del Pannello Fotovoltaico Coefficiente da applicare alla radiazione solare su superficie orizzontale per ottenere la radiazione solare su superfici diversamente orientate ed inclinate. 23

Diagramma delle traiettorie del Sole 24

Diagramma delle traiettorie del Sole: Valutazione ombreggiamenti Operazione di rilevamento degli ostacoli allo scopo di valutare l'effetto dell'ombreggiamento sulla producibilità dell'impianto. 25

Rendimento dell impianto In un impianto ben progettato ed installato l entità delle perdite nel campo PV varia dal 10% al 15%. Almeno la metà di tali perdite è dovuta all aumento della temperatura delle celle. A queste perdite del campo PV vanno sommate quelle sul lato c.a. (perdite nel resto dell impianto) valutabili intorno al 5%-10% (inverter, cavi ed altri componenti elettrici) Complessivamente l energia elettrica che può produrre un impianto PV, in base alla radiazione solare disponibile sui moduli, va ridotta moltiplicandola per un coefficiente 0,75 0,85, sempre nel caso di corretta progettazione ed installazione. 26

Valore energia producibile Valori di radiazione solare media Fattore di albedo Esposizione del modulo: orientamento ed inclinazione Valutazione ombreggiamenti Rendimento complessivo impianto Fotovoltaico Valore di Energia Producibile kwh/anno 27

Il Conto Energia Per favorire l installazione di impianti fotovoltaici sul proprio territorio l Italia si è dotata, sul modello tedesco, di un sistema denominato CONTO ENERGIA. E entrato in vigore, nell agosto 2005, ed è stato riformato con il DM 19/02/2007, e poi ancora col DM 6 agosto 2010. Il Decreto del 2010 fissava l obiettivo nazionale di potenza elettrica fotovoltaica da installare in 8000 MW entro il 2020 e stabiliva in 3000 MW disponibilità di potenza elettrica cumulativa che poteva ottenere le tariffe del conto energia col decreto stesso. 28

Il Conto Energia IL D. Lgsl. 03 marzo 2011, n. 28 sospende tutte le disposizioni in vigore al 31 maggio 2011, e promette una nuova disciplina entro il 30 aprile. La bozza di nuovo conto energia (quarto) è ancora in bozza ed è in discussione alla Conferenza Stato Regioni. La proposta del Governo è già circlata ed ha raccolto forti critiche dagli investitori. 29

tariffe incentivanti del GSE in vigore attualmente. 30

Nuove tariffe Incentivanti del GSE (Gestore Servizi Elettrici) fino a fine 2011. Nuovo obiettivo: 23.000 MW al 2016 (6-7.000 M ) 31

Nuove tariffe Incentivanti del GSE (Gestore Servizi Elettrici) fino a fine 2011. piccoli impianti (< 1 MW su edifici, < 200kW a terra): nessun limite di quantità fino a tutto il 2012. successivamente valgono i valori massimi in tabella: 32

Nuove tariffe Incentivanti del GSE (Gestore Servizi Elettrici) fino a fine 2011. 33

Nuove tariffe Incentivanti del GSE (Gestore Servizi Elettrici) fino a fine 2011. 34

Nuove tariffe Incentivanti del GSE (Gestore Servizi Elettrici) nel 2012. 35

Nuove tariffe Incentivanti del GSE (Gestore Servizi Elettrici) dopo il 2012. La tariffa diviene onnicomprensiva sulla quantità immessa in rete, con un premio sull autoconsumo. Sparisce lo scambio sul posto? 36

Nuove tariffe Incentivanti del GSE (Gestore Servizi Elettrici) dopo il 2012. Riduzioni progressive programmate: 37

Modalità di installazione. 38

Tariffe Incentivanti del GSE - PREMI Premio massimo +30% della tariffa in vigore. 39

Tariffe Incentivanti del GSE - PREMI Premio per edifici di nuova costruzione. 40

Tariffe Incentivanti del GSE per l anno 2011 titolo III e IV Titolo III Titolo IV 41

Valorizzazione dell energia prodotta dall impianto PV In aggiunta all incentivo dato dal CONTO ENERGIA il soggetto responsabile dell impianto può contare su un ulteriore vantaggio economico. Utilizzo dell energia elettrica prodotta dall impianto: 1 L energia prodotta 1. Cessione in rete dell energia attraverso fonte elettrica rinnovabile e ceduta al 2. Autoconsumo dell energia e gestore della rete vendita dell eccedenza viene scontata sui 3. Scambio sul Posto consumi del produttore Vendita dell energia alla rete. Corrispettivo 0,09 /kwh 2 3 Consumo in diretta dell energia elettrica prodotta 42

Scambio sul Posto Lo scambio sul posto (Del. AEEG n. 74/08) è un servizio che viene erogato dal GSE dal giorno 1 Gennaio 2009 (in precedenza dai distributori) su istanza degli interessati. Consente all utente che abbia la titolarità o la disponibilità di un impianto, la compensazione tra il valore associabile all energia elettrica prodotta e immessa in rete e il valore associabile all energia elettrica prelevata e consumata in un periodo differente da quello in cui avviene la produzione. Sono interessati a proporre istanza al GSE coloro nella cui disponibilità o titolarità vi sia uno o più impianti: alimentati da fonti rinnovabili di potenza fino a 20 kw; alimentati da fonti rinnovabili di potenza fino a 200 kw (se entrati in esercizio dopo il 31 dicembre 2007); di cogenerazione ad alto rendimento di potenza fino a 200 kw. 43

Scambio sul Posto Lo Scambio sul Posto prevede il riconoscimento di un contributo, a favore dell utente dello scambio, che si configura come ristoro di una parte degli oneri sostenuti per il prelievo di energia elettrica dalla rete. Ai fini del calcolo del contributo, da determinarsi su base annuale solare, vengono presi in considerazione: La quantità di energia elettrica scambiata con la rete (l ammontare minimo tra energia immessa e prelevata dalla rete nel periodo di riferimento) Il controvalore in Euro dell energia elettrica immessa in rete; Il valore in Euro dell onere di prelievo sostenuto per l approvvigionamento dell energia prelevata dalla rete, suddiviso in onere energia e onere servizi. Nel caso in cui il controvalore dell energia immessa in rete risultasse superiore all onere energia sostenuto dall utente dello scambio, il saldo relativo viene registrato a credito dell utente medesimo che potrà utilizzarlo per compensare l onere energia degli anni successivi. 44

Scambio sul Posto: Schema generale impianto 45

Linee guida regionali per FV a terra (D.A.L. 757/2010) A) Sono considerate non idonee all installazione di impianti fotovoltaici con moduli ubicati al suolo le seguenti aree: 1) le zone di particolare tutela paesaggistica di seguito elencate, come perimetrate nel piano territoriale paesistico regionale (PTPR) ovvero nei piani provinciali e comunali che abbiano provveduto a darne attuazione: 1.0 zone di tutela naturalistica (art. 25 del PTPR); 1.1. sistema forestale e boschivo (art. 10 del PTPR); 1.2. zona di tutela della costa e dell arenile (art. 15 del PTPR); 1.3. invasi ed alvei di laghi, bacini e corsi d'acqua (art. 18 del PTPR) 46

Linee guida regionali per FV a terra 1.4. crinali, individuati dai PTCP come oggetto di particolare tutela; 1.5. calanchi; 1.6. complessi archeologici ed aree di accertata e rilevante consistenza archeologica; 1.7. gli immobili e le aree di notevole interesse pubblico di cui all art. 136 del D.lgs. 22 gennaio 2004, n. 42, fino alla determinazione delle specifiche prescrizioni d uso degli stessi, ai sensi dell art. 141-bis del medesimo decreto legislativo; 1.8. le aree percorse dal fuoco o che lo siano state negli ultimi 10 anni individuate ai sensi della Legge 21 novembre 2000, n. 353 "Legge-quadro in materia di incendi boschivi". 47

Linee guida regionali per FV a terra 2) le zone A e B dei Parchi nazionali, interregionali e regionali istituiti ai sensi della L. 394/91 nonché della L.R. n. 6/2005; 3) le aree incluse nelle Riserve Naturali istituite ai sensi della L. 394/91 nonché della L.R. n. 6/2005; 4) le aree forestali, così come definite dall art. 63 della L.R. n. 6/2009, incluse nella Rete Natura 2000 designata in base alla Direttiva 92/43/CEE (Siti di Importanza Comunitaria) e alla Direttiva 79/409/CEE (Zone di Protezione Speciale) nonché nelle zone C, D e nelle aree contigue dei Parchi nazionali, interregionali e regionali istituiti ai sensi della L. 394/91 nonché della L.R. n. 6/2005; 48

Linee guida regionali per FV a terra 5) le aree umide incluse nella Rete Natura 2000 designate in base alla Direttiva 79/409/CE (Zone di Protezione Speciale) in cui sono presenti acque lentiche e zone costiere così come individuate con le deliberazioni di Giunta regionale n. 1224/08; B) Sono considerate idoneeall installazione di impianti fotovoltaici con moduli ubicati al suolo: 1) le zone di tutela dei caratteri ambientali di laghi, bacini e corsi d acqua, qualora l impianto fotovoltaico sia realizzato da un impresa agricola e comunque fino ad una potenza nominale complessiva non superiore a 200 Kw; 49

Linee guida regionali per FV a terra 2) le zone sotto elencate, qualora l impianto fotovoltaico sia realizzato da un impresa agricola, la superficie occupata dall impianto fotovoltaico non sia superiore al 10% della superficie agricola disponibile, la potenza nominale complessiva dell impianto sia pari a 200 Kw più 10 kw di potenza installata eccedente il limite dei 200 kw per ogni ettaro di terreno posseduto, con un massimo di 1 MW per impresa e l impianto risulti coerente con le caratteristiche essenziali e gli elementi di interesse paesaggistico ambientale, storico testimoniale e archeologico che caratterizzano le medesime zone, alla luce delle possibili alternative localizzative nell ambito delle aree nella disponibilità del richiedente: 50

Linee guida regionali per FV a terra -le zone di particolare interesse paesaggistico -ambientale, -le aree di concentrazione di materiali archeologici o di segnalazione di rinvenimenti, le zone di tutela della struttura centuriata, le zone di tutela di elementi della centuriazione; -le partecipanze, le bonifiche storiche di pianura e aree assegnate alle Università agrarie, comunali, comunelli e simili e le zone gravate da usi civici; - elementi di interesse storico testimoniale; -i dossi di pianura e i crinali non individuati dai PTCP come oggetto di particolare tutela; 51

Linee guida regionali per FV a terra 3) le aree del sistema dei crinali e del sistema collinare ad altezze superiori ai 1200 metri, qualora l impianto fotovoltaico sia destinato all autoconsumo; 4) le aree agricole, non rientranti nella lettera A, nelle quali sono in essere coltivazioni certificate come agricole biologiche, a denominazione di origine controllata (DOC), a denominazione di origine controllata e garantita (DOCG), a denominazione di origine protetta (DOP), a indicazione geografica protetta (IGP) e a indicazione geografica tipica (IGT) qualora la superficie occupata dall impianto fotovoltaico non sia superiore al 10% della superficie agricola in disponibilità dell azienda agricola e la potenza nominale complessiva dell impianto sia pari a 200 kw più 10 kw di potenza installata eccedente il limite dei 200 kw per ogni ettaro di terreno nella disponibilità, con un massimo di 1 MW per azienda; 52

Linee guida regionali per FV a terra 5) le zone C dei Parchi nazionali, interregionali e regionali e le aree incluse nella Rete Natura 2000 (Siti di Importanza Comunitaria e Zone di Protezione Speciale) non rientranti nella lettera A punti 4 e 5 qualora la superficie occupata dall impianto fotovoltaico non sia superiore al 10% della superficie in disponibilità del richiedente e la potenza nominale complessiva dell impianto non sia superiore a 200 KW; 6) le aree agricole incluse nelle zone D e nelle aree contigue dei Parchi nazionali, interregionali e regionali qualora la superficie occupata dall impianto non sia superiore al 10% della superficie agricola in disponibilità del richiedente e la potenza nominale complessiva dell impianto sia pari a 200 kw più 10 kw di potenza installata eccedente il limite dei 200 kw per ogni ettaro di terreno nella disponibilità, con un massimo di 1 MW per richiedente; 53

Linee guida regionali per FV a terra 7) le aree in zona agricola non rientranti nella lettera A) e nei punti precedenti della presente lettera B), qualora l impianto occupi una superficie non superiore al 10% delle particelle catastali contigue nella disponibilità del richiedente. Non costituiscono fattori di discontinuità i corsi d acqua, le strade e le altre infrastrutture lineari. Per i Comuni montani, l impianto non può superare la quota del 10% delle particelle catastali anche non contigue nella disponibilità del richiedente; 54

Linee guida regionali per FV a terra C) Fuori dalle aree di cui alla lettera A, sono considerate idonee all installazione di impianti fotovoltaici, senza i limiti di cui alla lettera B: 1. le seguenti aree in zona agricola: a. le fasce di ambientazione e le aree di pertinenza delle opere pubbliche lineari; b. le fasce di rispetto stradale e autostradale, così come dimensionate dal Codice della strada e dal suo Regolamento, nonché le aree intercluse al servizio delle infrastrutture viarie, previo assenso del gestore delle medesime e nel rispetto degli eventuali vincoli; c. le fasce di rispetto delle linee ferroviarie, previo assenso del gestore delle medesime e nel rispetto degli eventuali vincoli; 55

Linee guida regionali per FV a terra d. le fasce di rispetto degli elettrodotti; e. le aree a servizio di discariche di rifiuti già esistenti, regolarmente autorizzate, anche se non più in esercizio. L impianto fotovoltaico, in tal caso, non costituisce attività di esercizio della discarica; f. le aree a servizio di depuratori; g. le aree a servizio degli impianti di sollevamento delle acque; h. le aree di cava dismesse, qualora la realizzazione dell'impianto fotovoltaico risulti compatibile con la destinazione finale della medesima cava; 56

Linee guida regionali per FV a terra 2. le parti del territorio urbanizzato destinate ad ambiti specializzati per attività produttive, nelle aree ecologicamente attrezzate e nei poli funzionali; 3. le aree dedicate alle infrastrutture per l urbanizzazione degli insediamenti mediante l utilizzo di arredi e attrezzature urbane di nuova concezione; 4. le colonie marine e gli insediamenti urbani storici e le strutture insediative storiche non urbane, qualora l impianto fotovoltaico sia collocato esclusivamente sugli edifici esistenti nell osservanza della normativa di tutela degli stessi; 5. le aree a servizio di impianti di risalita e le altre aree ad esse funzionali, purché al di fuori delle aree di cui alla lettera A), qualora l energia elettrica prodotta dall impianto fotovoltaico sia utilizzata per garantire il fabbisogno dell impianto a servizio del quale è stato installato. 57

Linee guida regionali per FV a terra D) Sono idoneialla installazione degli impianti fotovoltaici gli edifici esistenti ovunque ubicati, nell osservanza della normativa di tutela degli stessi e nell osservanza delle norme di sicurezza sismica. Fuori dalle aree di cui alla lettera A, qualora l installazione sulle coperture dell edificio non sia fattibile, è consentita l istallazione di impianti fotovoltaici con moduli ubicati al suolo destinati all autoconsumo, fino ad una potenza nominale complessiva non superiore a 20 Kw. 58

Grazie per l attenzione. mantinucci@aess-modena.it www.aess-modena.it