Pannelli Solari e Celle Fotovoltaiche Prof. Ing. Gioacchino Nardin con la collaborazione degli studenti Kevin Montagner e Devis Spangaro
Indice Fotovoltaico e effetto fotovoltaico Storia del pannello solare Considerazioni finali Celle Fotovoltaiche Pannelli Solari Efficientamento fotovoltaico Solare termico Storia del fotovoltaico Normative fotovoltaico e incentivi Tecnologia Innovativa Efficientamento pannelli solari
Energia Rinnovabile «Una qualsiasi fonte energetica che si rigenera almeno alla stessa velocità con cui si utilizza» Energia Eolica Energia da Biomasse Energia solare Energia Idroelettrica Energie Geotermica
Direttiva 20-20-20 Il pacchetto è una serie di norme vincolanti volte a garantire che l UE raggiunga i suoi obiettivi in materia entro il 2020. 3 obiettivi principali: Taglio del 20% delle emissioni di gas a effetto serra (rispetto ai livelli del 1990) 20% del fabbisogno energetico ricavato da fonti rinnovabili Miglioramento del 20% dell efficienza energetica.
VANTAGGI ENERGIA SOLARE Sostenibilità Ambientale Le risorse del sole sono (quasi) infinite Costi bassi L energia solare è versatile Facilità di riciclo e riutilizzo delle componenti dei pannelli fotovoltaici Energia solare è disponibile ovunque
SVANTAGGI ENERGIA SOLARE Costi elevati di installazione Rendimenti troppo bassi Aree di installazione molto estese Batterie di accumulo non sufficienti
Celle Fotovoltaiche
La Tecnologia Fotovoltaica La tecnologia fotovoltaico converte l energia irradiata dal sole direttamente in energia elettrica. Due tipologie: Connessi alla rete In Isola
Celle Fotovoltaiche Le Celle Fotovoltaiche sono costituite da un semiconduttore di tipo P in contatto con un semiconduttore di tipo N. Generatore fotovoltaico con passaggio di corrente da P a N. Modulo fotovoltaico
Moduli Fotovoltaici Silicio Monocristallino Moduli Fotovoltaici Silicio amorfo microcristallino L efficienza di un modulo dipende dalla tecnologia utilizzata Silicio Policristallino Cadmio Tellurio
Normative Fotovoltaiche CT82 Sistemi di conversione fotovoltaica dell energia solare, ha lo scopo di preparare norme riguardanti la costruzione, le prescrizioni, le prove e la sicurezza di sistemi e componenti per la conversione fotovoltaica dell energia solare, dalle celle solari fino all interfaccia col sistema elettrico cui viene fornita l energia. Il suo principale obiettivo è quello di favorire l introduzione dei sistemi fotovoltaici nel mercato mediante l armonizzazione normativa.
Incentivi fotovoltaici Il 2018 è l anno in cui viene sancito definitivamente l ultimo gradino previsto in materia di risparmio energetico e sostenibilità, per l edilizia: entra definitivamente in vigore l obbligo di copertura da fonti rinnovabili per almeno li 50% del fabbisogno calcolato in fase di progettazione. L agevolazione principale prevista per l acquisto e l installazione di un impianto fotovoltaico è rappresentato quindi dalla detrazione fiscale al 50%.
Storia del Fotovoltaico La svolta degli impianti Fotovoltaici 50% dell energia deriva da fonti rinnovabili e si piazza sul podio mondiale 1990-2000 2014 1830-1880 Primi esperimenti, Effetto fotovoltaico 1950-1980 crescita del fotovoltaico è sorprendente e la sua diffusione esponenziale
Quanta CO2 si riduce grazie ad un impianto fotovoltaico? Installare un impianto fotovoltaico significa fare del bene all ambiente Installando moduli fotovoltaici sul proprio tetto, infatti significa produrre energia elettrica che sarebbe stata prodotta altrimenti da fonti fossili altamente inquinanti di cui il nostro mondo sta purtroppo diventando schiavo. fattore di emissione del mix elettrico rappresenta il valore medio di emissioni di CO2 dovuto alla produzione dell'energia elettrica utilizzata in Italia. 0,531Kg di CO2/kWh. Per produrre un chilowattora elettrico vengono bruciati mediamente l'equivalente di 2,56 kwh sotto forma di combustibili fossili e di conseguenza emessi nell'aria circa 0,53 kg di anidride carbonica. Si può dire quindi che ogni kwh prodotto dal sistema fotovoltaico evita l'emissione di 0,53 kg di anidride carbonica.
Dimensionamento impianto fotovoltaico Dimensionare un impianto fotovoltaico significa in primo luogo individuare la potenza complessiva dei moduli necessaria per soddisfare determinati scopi elettrici. Una stima della producibilità di un impianto fotovoltaico può essere realizzata soltanto a partire da dati concreti sulla risorsa solare disponibile nella località prescelta per l installazione. Due atlanti Solari: Atlante italiano della radiazione solare Il Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS) I dati reperibili sugli atlanti sono solamente un punto di partenza per una stima dell effettiva producibilità dell impianto
Orientamento e inclinazione dei pannelli fotovoltaici Le banche dati forniscono il valore della Radiazione Solare, la quale è riferita alla superficie orizzontale di un metro quadrato Pannelli fotovoltaici vengono inclinati per aumentare la radiazione diretta su di essi (ad esempio negli impianti a terra), oppure è inclinata la superficie sulla quale sono montati (falda del tetto). Per inclinazione dei pannelli si intende l angolo che il modulo forma con l orizzontale L'orientamento ideale per i pannelli fotovoltaici è senza dubbio il Sud l'inclinazione ideale rispetto alla superficie orizzontale è quella che consente di massimizzare la produzione elettrica su base annua. In Italia l inclinazione ottimale del pannello è approssimativamente di 30.
Stimare la producibilità di un impianto fotovoltaico Stimare la quantità di energia fornita dall'impianto, espressa in kwh elettrici per ogni kwp di potenza installata. Rendimenti moduli fotovoltaici bassi (12,5%) Bisogna considerare anche L'efficienza di conversione (BOS) che tiene conto delle perdite imputabili ai diversi dispositivi elettronici della rete (85%) In Italia è possibile stimare le seguenti producibilità annue massime: regioni settentrionali: 1.000 1.100 kwh/anno; regioni centrali: 1.200 1.300 kwh/anno; regioni meridionali: 1.400 1.500 kwh/anno
Calcolo dei numeri di pannelli fotovoltaici necessari A una data producibilità dell'impianto corrisponde una sua potenza nominale, espressa in kw anziché in kwh. Se, ad esempio, risulta che avete bisogno di un impianto da 3,5 kw per avere una producibilità annua pari ai vostri consumi, allora potete stimare il numero di pannelli necessari dividendo 3,5 kw (= 3.500 W) per la potenza del singolo pannello. Se quest'ultima, ad es., è di 200 W, allora avrete bisogno di 3.500 / 200 = 17-18 pannelli.
Collettori Solari
Solare Termico Il solare termico è una tecnologia che permette la conversione diretta dell'energia solare in energia termica, sfruttando i principi della termodinamica. Gli usi tipici di questa tecnologia sono: La produzione di acqua calda sanitaria; il condizionamento degli ambienti ; l integrazione in alcuni processi industriali.
Sistema Solare Termico Collettore che riceve l energia dal sole; Scambiatore dove circola il fluido termo-vettore; Serbatoio in cui viene immagazzinata l energia accumulata; Sistemi di circolazione(tubazioni).
Classificazione Impianti: Circolazione Fluido - vettore Impianti a circolazione naturale Impianti a circolazione forzata
Collettore Solare Il collettore solare ha il compito di trasformare la radiazione solare in calore e si distingue così da un pannello fotovoltaico, che trasforma parte dell energia solare in corrente elettrica. Collettori scoperti in materiale plastico; Collettori piani vetrati; Collettori sottovuoto.
Solare Termodinamico (1) Il solare termodinamico permette di sfruttare il calore immagazzinato in un fluido termo-vettore per attivare un ciclo termodinamico e produrre così energia elettrica
Solare Termodinamico (2) Elementi principali il concentratore, dove incide la radiazione solare, il ricevitore dove scorre il fluido termo-vettore, il sistema di trasporto e accumulo, il ciclo termodinamico. Principali tecnologie Parabolic trough, Specchi di Fresnel, Solar dish, Solar tower.
Quadro Normativo Detrazione fiscale del 55% Obbligo del solare termico negli edifici Nuovo decreto rinnovabili
Storia dei Pannelli Solari Fu brevettato il primo sistema commerciale per la produzione di acqua calda a partire dal solare termico. Crescita esponenziale di apparecchiature solari negli Stati Uniti Gli Stati Uniti decidono di puntare sempre più sull energia solare 1885 1981 1935 1947 1950 1997 Il francese Charles Tellier utilizzò dei pannelli solari piatti per la produzione di vapore. Fu realizzato il primo edificio in cui il riscaldamento era affidato a una serie di collettori solari. Si diffondono i primi boiler Solari Ultimo decennio sviluppo esponenziale
Sferasol: Un innovative Pannello Solare Termico Pannello solare termico molto innovativo e tutto italiano Forma sferica Prodotto commercializzato dalla ditta italiana Sun Power, specializzata nell installazione di impianti fotovoltaici e in diretto contatto con il GSE (Gestore Servizi Elettrici).
Cogenerazione Fotovoltaica Sistemi a Concentrazione Fotovoltaico-Termici