Guida agli incentivi in conto energia per gli impianti fotovoltaici - seconda parte - Pubblicato il: 20/03/2006 Aggiornato al: 20/03/2006 di Gianfranco Ceresini Con la pubblicazione sulla Gazzetta Ufficiale n. 181 del 5 agosto 2005, del decreto 28/07/05 (e successive modifiche introdotte con il decreto 06/02/06 pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n. 38 del 15 febbraio 2006), elaborato dal Ministero delle Attività Produttive di concerto con il Ministero dell Ambiente, vengono definiti gli incentivi concessi con il cosiddetto conto energia per il fotovoltaico (e non più in conto capitale). 1. Realizzazione dell impianto Una volta accettata la richiesta, occorre darsi da fare per la seconda fase, cioè quella della costruzione dell impianto. Gli adempimenti, in ordine temporale, previsti per la realizzazione e l entrata in esercizio dell impianto sono i seguenti: Per tutti gli impianti indipendentemente dalla potenza: 1) Entro 30 giorni dalla ricezione della comunicazione del GRTN di accoglimento della domanda di accesso alle tariffe incentivanti, il soggetto responsabile inoltra al gestore di rete (distributore locale, es. ACEA, Enel Distribuzione, AEM, ENÌA, HERA, etc.) il progetto preliminare dell impianto richiedendo la connessione alla rete (art. 8.1 del DM 28/07/05). 2) Entro i successivi 30 giorni il gestore di rete (distributore locale) comunica al richiedente il punto di consegna dell energia elettrica (art. 8.2 del DM 28/07/05). Impianti di potenza non superiore a 20 kw : 3) Entro 6 mesi dalla ricezione della comunicazione del GRTN di accoglimento della domanda di accesso alle tariffe incentivanti, il soggetto responsabile deve dare inizio ai lavori, comunicandolo al GRTN ed al gestore di rete locale (art. 8.3 del DM 28/07/05). 4) Entro 12 mesi dalla ricezione della comunicazione del GRTN di accoglimento della domanda di accesso alle tariffe incentivanti, il soggetto responsabile deve concludere i lavori, comunicandolo al GRTN ed al gestore di rete (distributore locale), allegando alla comunicazione la documentazione finale di progetto dell impianto fotovoltaico ai sensi della guida CEI-02, il certificato di collaudo dell impianto, con almeno due diverse fotografie dell impianto, e il numero di matricola dei pannelli fotovoltaici che compongono l impianto, come riportati dai costruttori dei pannelli medesimi. Qualora il soggetto responsabile abbia richiesto di usufruire del beneficio aggiuntivo del 10%, relativo ad impianti integrati in edifici di nuova costruzione o in edifici esistenti oggetto di ristrutturazione, la documentazione finale del progetto dovrà contenere elaborati grafici di dettaglio dell integrazione realizzata in scala 1:20, completati da una idonea documentazione fotografica. (art. 8.3 del DM 28/07/05 e delibera AEEG 40/06). Impianti di potenza superiore a 20 kw : 5) Entro 12 mesi dalla ricezione della comunicazione del GRTN di accoglimento della domanda di accesso alle tariffe incentivanti, il soggetto responsabile deve dare inizio ai lavori, comunicandolo al GRTN ed al gestore di rete (distributore locale) (art. 8.3 del DM 28/07/05). 1
6) Entro 24 mesi dalla ricezione della comunicazione del GRTN di accoglimento della domanda di accesso alle tariffe incentivanti, il soggetto responsabile deve concludere i lavori, comunicandolo al GRTN ed al gestore di rete (distributore locale), allegando alla comunicazione la documentazione finale di progetto dell impianto fotovoltaico ai sensi della guida CEI-02, il certificato di collaudo dell impianto, con almeno due diverse fotografie dell impianto, e il numero di matricola dei pannelli fotovoltaici che compongono l impianto, come riportati dai costruttori dei pannelli medesimi. Qualora il soggetto responsabile abbia richiesto di usufruire del beneficio aggiuntivo del 10%, relativo ad impianti integrati in edifici di nuova costruzione o in edifici esistenti oggetto di ristrutturazione, la documentazione finale del progetto dovrà contenere elaborati grafici di dettaglio dell integrazione realizzata in scala 1:20, completati da una idonea documentazione fotografica. (art. 8.3 del DM 28/07/05 e Delibera AEEG 40/06). Per tutti gli impianti indipendentemente dalla potenza: 7) Entro 30 giorni dalla ricezione della comunicazione di conclusione dei lavori, il gestore di rete deve effettuare la connessione dell impianto alla rete locale (art. 8.3 del DM 28/07/05). 8) Al massimo entro 6 mesi dalla data di conclusione dei lavori, l impianto deve entrare in esercizio. Tale data deve essere comunicata al GRTN ed al gestore di rete (distributore locale). Il mancato rispetto dei termini per l'inizio e la conclusione dei lavori di realizzazione dell'impianto, comporta la decadenza dal diritto alla tariffa incentivante. Alcune precisazioni sul progetto finale: firmato da un tecnico abilitato o da un professionista iscritto agli albi professionali, se il progetto finale coincide con quello preliminare presentato all atto della domanda di ammissione alle tariffe incentivanti, il realizzatore dell impianto si limiterà a comunicare tale invarianza al GRTN e al gestore di rete cui l impianto sarà collegato. Il progetto finale non può presentare, rispetto al progetto preliminare, alcun aumento della potenza nominale dell impianto Figura 6 Casa solare fotovoltaico. Se presenta una diminuzione della potenza nominale, il soggetto che ha presentato la domanda di incentivo dovrà comunicarlo al GRTN. Dopo l approvazione della domanda non è più possibile realizzare l impianto fotovoltaico in un sito differente da quello indicato all atto della presentazione della domanda. E possibile, sempre previa comunicazione al GRTN (citando il Codice di Riferimento attribuito dal GRTN all impianto) e con l autorizzazione del proprietario dell immobile, trasferire ad altri la titolarità dell impianto fotovoltaico realizzato o da realizzare, sempre che il nuovo titolare non abbia presentato un altra domanda nello stesso trimestre riferita allo stesso sito. Un ultima nota sulle autorizzazioni necessarie per la realizzazione dell impianto: esse possono variare da Regione a Regione, ed è quindi necessario verificare presso l Ufficio tecnico del Comune le autorizzazioni necessarie al suo impianto. Normalmente per un impianto fotovoltaico di piccola taglia (potenza nominale fino a 20 kw) da installare su un edificio o sul terreno, è sufficiente una semplice dichiarazione di inizio attività (D.I.A.) come per qualsiasi altro intervento di manutenzione straordinaria. Viceversa nel caso in cui il sito di installazione ricada in un area protetta, soggetta a vincoli paesaggistici o architettonici, occorre richiedere un nulla osta alla competente autorità sul territorio (Ente locale, Ente parco, Sovrintendenza,.). 2
2. Modalità di erogazione delle tariffe Poiché il costruttore dell impianto deve essere remunerato in base alla energia elettrica prodotta, quest ultima va letta mensilmente e comunicata dal soggetto responsabile (costruttore) dell impianto al GRTN (secondo modalità non ancora rese note). Il soggetto responsabile può avvalersi del gestore di rete locale per la misurazione dell energia prodotta. Per i soli impianti di potenza nominale superiore a 20 kw, oltre a questa comunicazione mensile, il soggetto responsabile deve trasmettere al GRTN, su base annuale e riferita all anno solare precedente, una copia della dichiarazione di produzione di energia elettrica presentata all Ufficio tecnico di finanza. L incentivo viene erogato dal GRTN. L ammontare dovuto al costruttore e responsabile dell impianto è pari al prodotto tra l energia prodotta dall impianto (misurata da un contatore posto all uscita del gruppo di conversione della corrente continua in corrente alternata) e la tariffa incentivante riconosciuta al soggetto responsabile. Il pagamento avviene: bimestralmente in acconto, salvo conguaglio a fine anno, nel mese successivo a quello in cui l ammontare bimestrale cumulato supera il valore di 250 euro, nel caso di impianto di potenza fra 1 e 20 kw che si avvale del servizio di scambio sul posto; mensilmente, nel mese successivo a quello in cui l ammontare cumulato del corrispettivo supera i 250 euro, nel caso di impianti di potenza non superiore ai 20 kw che non usufruiscono del servizio di cambio sul posto; mensilmente, nel mese successivo a quello in cui l ammontare cumulato del suddetto corrispettivo supera i 500 euro, nel caso di impianti di potenza superiore ai 20 kw. Le modalità di pagamento da parte del GRTN, non ancora conosciute, dovranno essere rese note, attraverso un comunicato. 3
3. Verifiche e monitoraggio degli impianti Il GRTN è autorizzato, avvalendosi eventualmente della collaborazione di soggetti terzi abilitati e/o enti di ricerca, di certificazione e/o istituti universitari qualificati nel settore specifico, ad effettuare una serie di controlli e verifiche: Controlli riguardo all ammissibilità delle domande presentate; Sopralluoghi al fine di accertare la veridicità delle informazioni e dei dati trasmessi; Controlli a campione circa la conformità dei lavori di realizzazione al progetto finale; Verifiche sugli impianti fotovoltaici in esercizio che percepiscono le tariffe incentivanti. Tali controlli includono anche la verifica delle apparecchiature di misura, di eventuali manomissioni o alterazioni dei dati di misura e delle caratteristiche di targa delle apparecchiature medesime, oltre che dei sistemi meccanici di sigillatura (piombatura o similari). L accertamento di manomissioni o alterazioni comporta la restituzione delle tariffe incentivanti, maggiorate degli interessi legali. Il GRTN, entro il 31 ottobre di ogni anno, trasmetterà all Autorità per l Energia Elettrica e il Gas, un piano annuale di sopralluoghi sugli impianti ed un prospetto riepilogativo sugli esiti delle verifiche e dei sopralluoghi già effettuati. Sempre entro il 31 ottobre di ogni anno, il GRTN, dovrà trasmettere al Ministero delle attività produttive, al Ministero dell'ambiente, alle regioni e province autonome, all'aeeg e all'osservatorio Nazionale sulle fonti rinnovabili, un rapporto sulle domande ricevute e sulle graduatoria redatte. Questo rapporto, che verrà poi reso pubblico, servirà per migliorare il meccanismo di sviluppo delle tecnologie fotovoltaiche. Figura 7 Cella, modulo e stringa in un pannello fotovoltaico Per gli impianti non superiori a 20 kw il soggetto responsabile deve avvalersi, in ogni caso, del gestore di rete a cui l impianto è collegato per l attività di installazione e manutenzione delle apparecchiature per la misura dell energia elettrica prodotta dall impianto fotovoltaico nonché per la rilevazione e la registrazione delle suddette misure. 4
4. Considerazioni finali e utili informazioni Mentre l incentivo in conto capitale obbligava a realizzare l impianto fotovoltaico sui tetti, e non a caso fu chiamato programma Tetti fotovoltaici, il nuovo incentivo in conto energia, più logicamente aggiungiamo noi, permette il posizionamento dell impianto sia su edifici (tetti, facciate, lucernari, pensiline, etc.), che su terreni. I moduli fotovoltaici da utilizzare possono essere realizzati sia in silicio cristallino che in film sottile (silicio amorfo), anche se il secondo caso è consentito solo se la domanda di accesso alle tariffe incentivanti è presentata da persone giuridiche. Alla luce di questa nuova disposizione sul film sottile (introdotta dal DM 06/02/06), hanno priorità di accesso le domande già presentate prima dell entrata in vigore del nuovo decreto (prima quindi del 15 febbraio 2006) e non ammesse in ragione dell utilizzo di moduli in film sottile, sempre che siano state presentate da persone giuridiche. Il GRTN provvederà d ufficio a riammettere tali domande nella prossima graduatoria, sempre che l unica causa di esclusione dall ammissione sia stata l utilizzo del film sottile. Il proprietario di un immobile dato in affitto a terzi può installare dei pannelli sul tetto dell immobile e richiedere un contatore per immettere energia in rete, pur non avendo l intestazione per la fornitura di energia per l immobile, qualsiasi sia la potenza dell impianto fotovoltaico (sempre che se la potenza non supera i 20 kw, venga richiesto il servizio di cessione in rete e non di scambio sul posto). E possibile dimensionare l impianto in modo che produca più di quanto si consumi, anche se per impianti di potenza non superiore a 20 kw, se viene scelto lo scambio sul posto, il saldo positivo su base annuale, tra l energia prodotta e l energia consumata viene riportato a credito per la compensazione negli anni successivi e non dà luogo a remunerazione, mentre per impianti di potenza superiore a 20 kw, è possibile cedere in rete vendendola l energia non consumata in loco. In caso di vendita dell immobile su cui il proprietario ha realizzato l impianto fotovoltaico, è possibile smontare l impianto e rimontarlo su di un altro immobile continuando a percepire l incentivazione, fermo restando il diritto del proprietario a sospendere la produzione come e per qualsivoglia motivo. Gli impianti di potenza non superiore a 20 kw sono esentati dalle tasse perché è un energia pulita ottenuta da fonti rinnovabili ed è autoprodotta, mentre per gli impianti di potenza superiore ai 20 kw è necessaria l apertura di una partita IVA in quanto l energia venduta deve essere fatturata, in questo caso questo fatturato è soggetto alle imposizioni fiscali. Nel caso in cui uno o più pannelli che compongono l impianto, a seguito di danni o avarie non riparabili e che ne rendano necessaria la sostituzione, vengano sostituiti con altri di pari potenza, il soggetto responsabile comunica tempestivamente al soggetto attuatore e al gestore di rete il/i nuovo/i numero/i di matricola a sostituzione di quello/i precedente/i. Il soggetto responsabile, che abbia già presentato domanda di ammissione alla incentivazione prima dell entrata in vigore del DM 06/02/06, può rinunciare al servizio di scambio sul posto solo se l impianto di potenza non superiore a 20 kw non è ancora in esercizio. In questo caso può inviare al GRTN (e al proprio distributore elettrico) una comunicazione con la quale dichiara che non intende usufruire del servizio di scambio sul posto dell energia elettrica come previsto dalla deliberazione AEEG n. 28/06. Il soggetto responsabile, che abbia già presentato domanda di ammissione alla incentivazione prima dell entrata in vigore del DM 06/02/06, può usufruire dell incremento della tariffa del 10% riconosciuto agli impianti integrati negli edifici, inviando una comunicazione al GRTN, con la quale: richiede di essere ammesso ad usufruire del beneficio aggiuntivo di cui all articolo 7, comma 1, del DM 6 febbraio 2006, relativo ad impianti integrati in edifici di nuova costruzione ovvero in edifici esistenti oggetto di ristrutturazione; dichiara il rispetto di quanto definito all articolo 1, comma 1.1, lettera b) della Delibera AEEG 40/06 e dei criteri di cui all allegato D del Dlgs. 192/2005. 5
Deve, inoltre allegare un elaborato grafico di dettaglio dell integrazione architettonica, fatto sempre salvo l obbligo di soddisfare tutti i successivi adempimenti previsti dalla Delibera n. 40/06. La lettura dell energia prodotta viene effettuata da soggetti diversi a seconda della potenza dell impianto e del tipo di servizio. In dettaglio, nel caso di impianti con potenza nominale compresa fra: 1 e 20 kw, che si avvalgano o meno del servizio di scambio sul posto, è il gestore locale di rete che effettua la rilevazione dell energia elettrica prodotta, oltre all installazione ed alla manutenzione delle apparecchiature di misura; 20 e 1.000 kw, che immettono in rete tutta l energia elettrica prodotta, è il gestore locale di rete cui l impianto è connesso che effettua la rilevazione. Inoltre, i soggetti responsabili debbono inviare, su base annuale e riferita all anno solare precedente, copia della dichiarazione di produzione di energia elettrica presentata all Ufficio Tecnico di Finanza; 20 e 1.000 KW, che non immettono in rete tutta l energia elettrica prodotta, il soggetto responsabile può scegliere se avvalersi o meno del gestore di rete cui l impianto è collegato per la rilevazione dell energia prodotta. Anche in questo caso il soggetto responsabile deve trasmettere al soggetto attuatore, su base annuale e riferita all anno solare precedente, copia della dichiarazione presentata all Ufficio Tecnico di Finanza. 6
5. Appendice Riteniamo utile, in appendice a questo piccolo manuale di sopravvivenza sul conto energia, riportare la guida del Ministero dell Ambiente riguardo alla tecnologia fotovoltaica, nella quale oltre ad avere un quadro sintetico del settore, si possono ricavare anche alcuni dati che potrebbero essere utili nella compilazione della scheda tecnica richiesta al momento della presentazione della domanda (ad esempio per valutare la produzione annua attesa di energia elettrica). Tecnologia fotovoltaica (fonte: Ministero dell Ambiente) Sviluppata alla fine degli anni 50 nell'ambito dei programmi spaziali, per i quali occorreva disporre di una fonte di energia affidabile ed inesauribile, la tecnologia fotovoltaica (FV) si va oggi diffondendo molto rapidamente anche per applicazioni terrestri, come l'alimentazione di utenze isolate o gli impianti installati sugli edifici e collegati ad una rete elettrica preesistente. Il funzionamento dei dispositivi fotovoltaici si basa sulla capacità di alcuni materiali semiconduttori, opportunamente trattati, di convertire l'energia della radiazione solare in energia elettrica in corrente continua senza bisogno di parti meccaniche in movimento. Il materiale semiconduttore quasi universalmente impiegato oggi a tale scopo è il silicio. Il componente base di un impianto FV è la cella fotovoltaica, che è in grado di produrre circa 1,5 Watt di potenza in condizioni standard, vale a dire quando essa si trova ad una temperatura di 25 C ed è sottoposta ad una potenza della radiazione pari a 1000 W/m². La potenza in uscita da un dispositivo FV quando esso lavora in condizioni standard prende il nome di potenza di picco (Wp) ed è un valore che viene usato come riferimento. L'output elettrico reale in esercizio è in realtà minore del valore di picco a causa delle temperature più elevate e dei valori più bassi della radiazione. Più celle assemblate e collegate tra di loro in una unica struttura formano il modulo fotovoltaico. Il modulo fotovoltaico è il componente elementare dei sistemi fotovoltaici ed è ottenuto dalla connessione elettrica in serie di più celle in silicio cristallino. I moduli FV più comuni sono costituiti da 36 celle connesse in serie, assemblate fra uno strato superiore di vetro ed uno strato inferiore di materiale plastico (Tedlar) e racchiuse da una cornice di alluminio. Nella parte posteriore del modulo è collocata una scatola di giunzione in cui vengono alloggiati i diodi di by-pass ed i contatti elettrici. Il modulo fotovoltaico ha una dimensione di circa mezzo metro quadro e produce 40-50 Watt di potenza. Oggi, soprattutto per esigenza architettoniche, i produttori mettono sul mercato moduli costituiti da un numero di celle molto più alto e di conseguenza di più elevata potenza, anche fino a 200 Watt per ogni singolo modulo. Un metro quadrato di moduli, in una tipica zona dell Italia meridionale, produce un'energia media giornaliera pari a 0,2-0,3 chilowattora nel periodo invernale e a 0,5-0,6 chilowattora in quello estivo. Il modulo fotovoltaico è una struttura robusta in grado di garantire molti anni di funzionamento. A seconda della tensione necessaria all'alimentazione delle utenze elettriche, più moduli possono poi essere collegati in serie in una "stringa". La potenza elettrica richiesta determina poi il numero di stringhe da collegare in parallelo per realizzare finalmente un generatore fotovoltaico. Il generatore fotovoltaico è il cuore del sistema in tutte le configurazioni descritte; produce corrente a tensione continua (per il collegamento in rete è necessario trasformare la tensione continua in alternata). Un generatore fotovoltaico comprende una gran varietà di componenti tra cui: i moduli FV le strutture portanti e i materiali di fissaggio diodi di bypass e diodi di blocco fusibili, sistemi di protezione da sovraccarico (parafulmine) interruttori, cavi e scatola di giunzione Il trasferimento dell'energia dal sistema fotovoltaico all'utenza avviene attraverso ulteriori dispositivi, necessari per trasformare ed adattare la corrente continua prodotta dai moduli alle esigenze dell'utenza finale. Il complesso di tali dispositivi prende il nome di BOS (Balance of System). Un componente essenziale del BOS, se le utenze devono essere alimentate in corrente alternata, è l'inverter, dispositivo che converte la corrente continua in uscita dal generatore FV in corrente alternata. L energia prodotta viene consumata dall utenza elettrica o scambiata con la rete elettrica locale o nazionale grazie ad un sistema di contatori. 7
Applicazioni Data la loro modularità, i sistemi fotovoltaici presentano una estrema flessibilità di impiego. La principale classificazione dei sistemi fotovoltaici divide i sistemi in base alla loro configurazione elettrica rispettivamente in: sistemi autonomi ("stand alone") [non soggetti agli incentivi ndr] o I sistemi autonomi (stand-alone) vengono normalmente utilizzati per elettrificare le utenze difficilmente collegabili alla rete perché ubicate in aree poco accessibili, e per quelle con bassissimi consumi di energia che non rendono conveniente il costo dell allacciamento. Tale tipo di sistema è caratterizzato dalla necessità di coprire la totalità della domanda energetica dell utenza. Gli elementi che costituiscono un sistema fotovoltaico autonomo sono i moduli fotovoltaici, il sistema di accumulo (batterie) ed il regolatore di carica. Essendo la corrente generata dal sistema fotovoltaico una corrente continua, se il carico prevede l utilizzo di apparecchiature che richiedono corrente alternata, diventa necessario l inserimento anche un convertitore c.c./a.c. (inverter). Le batterie accumulano l energia elettrica prodotta dai moduli FV e consentono di differire nel tempo l erogazione di corrente al carico. In sostanza garantiscono l erogazione di energia elettrica anche nelle ore di minore illuminazione o di buio. Il regolatore di carica è l elemento che regola i passaggi di corrente tra moduli e batterie e tra batterie e carico. La sua funzione principale è quella di proteggere le batterie da fenomeni di carica e scarica profonda. sistemi connessi alla rete elettrica ("grid connected") [soggetti agli incentivi ndr] o I sistemi fotovoltaici connessi alla rete possono scambiare energia elettrica con la rete elettrica locale o nazionale. Il principio della connessione alla rete è quello dello scambio in due direzioni di energia elettrica: se la produzione del campo FV eccede per un certo periodo il consumo, l eccedenza viene inviata alla rete. Nelle ore in cui il generatore non fornisce energia elettrica sufficiente per soddisfare il carico, l elettricità è acquisita dalla rete. Questo meccanismo è reso possibile dalla presenza di due contatori che contabilizzano l energia scambiata nelle due direzioni. I sistemi connessi alla rete elettrica si dividono a loro volta in: Centrali fotovoltaiche o Le centrali fotovoltaiche sono tipicamente costituite da centinaia o migliaia di moduli fotovoltaici di grandi dimensioni connessi in serie/parallelo, installati a terra su strutture in cemento armato e acciaio. Con gli attuali valori dell efficienza di trasformazione dell energia solare in elettrica, una centrale da un megawatt, capace di fornire energia ad un migliaio di utenti, si estenderebbe su un area grande come quattro campi di calcio. L impegno del territorio è dovuto per metà dalle aree effettivamente occupate dai moduli fotovoltaici, e per l altra metà dalle aree necessarie per evitare l ombreggiamento reciproco delle file di moduli. Sistemi integrati negli edifici o I sistemi fotovoltaici godono dal punto di vista architettonico di una serie di prerogative che li rendono unici per l'applicazione architettonica in ambiente urbano. Impianti FV sono stati installati su qualunque superficie ed hanno dimostrato una ottima adattabilità a diverse tipologie di edificio. Gli interventi di integrazione architettonica si distinguono prima di tutto a seconda del tipo di superficie dell edificio utilizzata per l impianto (tetto piano, tetto inclinato, facciata). Inoltre si distingue tra sistemi fotovoltaici retrofit, che vengono applicati in contesti edilizi già esistenti, e sistemi fotovoltaici integrati già dalla fase di progettazione dell edificio. Per quanto riguarda l applicazione su tetti piani esistono già varie tipologie d impianto e sono prevalentemente applicazioni retrofit. Avendo a disposizione delle superfici piane si può facilmente provvedere ad inclinare ed orientare nel miglior modo possibile il sistema fotovoltaico sostenendolo con strutture di supporto studiate a seconda dell applicazione. Nel caso di tetti inclinati sono 8
sicuramente necessari sforzi ulteriori per trovare un componente architettonico valido per le tipologie edilizie italiane. In particolare, notevoli sforzi sono dedicati allo sviluppo di una vera e propria tegola fotovoltaica. Tra le sue diverse prerogative, la tegola fotovoltaica consente al progettista di effettuare un intervento sul costruito con un livello di integrazione estetica simile a quello di un sistema integrato in fase di costruzione dell edificio. Per le facciate le applicazioni fotovoltaiche dovrebbero essere prese in considerazione già nella fase di progettazione dell edificio in quanto parametri quali l orientamento e l inclinazione risultano predefiniti. Vantaggi I vantaggi dei dispositivi fotovoltaici sono molteplici: 1. Le esigenze di manutenzione ridotte in quanto non ci sono parti meccaniche in movimento. 2. Vengono eliminate le perdite di distribuzione dell'energia elettrica perché vengono installati vicino all'utilizzatore finale. 3. Non produce inquinamento di alcun genere (acustico, atmosferico, ecc.) durante il suo funzionamento. 4. E' possibile prevedere la produzione annuale di energia con un piccolo margine di errore, indipendentemente dalla variabilità di richiesta. 5. La potenza dell'impianto può essere modificata in qualsiasi momento senza problemi. Potenzialità del fotovoltaico La quantità di energia elettrica prodotta da un sistema fotovoltaico dipende da numerosi fattori: superficie dell impianto posizione dei moduli FV nello spazio (angolo di inclinazione rispetto all orizzontale ed angolo di orientamento rispetto al Sud). La posizione dei moduli fotovoltaici rispetto al sole influisce notevolmente sulla quantità di energia captata e quindi sulla quantità di energia elettrica generata. I parametri che direttamente influiscono sul fenomeno sono l angolo di inclinazione rispetto al terreno (angolo di tilt) e l angolo di azimut. La produzione di energia elettrica su base media annua nell emisfero Nord è massima per l esposizione Sud con angolo di inclinazione pari alla latitudine locale sottratta di 10 circa. Consideriamo l influenza dell angolo di inclinazione (tilt) sulla radiazione incidente di un sistema, rivolto a Sud, che si trovi a Milano, Roma oppure Trapani. Il valore della radiazione incidente è quello giornaliero medio annuo. Tabella 1 - Produzione di energia elettrica per metro quadrato di moduli FV, in base alla loro inclinazione Milano (kwh/m² ) Roma (kwh/m² ) Trapani (kwh/m² ) 90 (facciata) 2,44 3,15 3,43 0 (tetto piano) 3,39 4,18 4,77 30 (tetto inclinato) 3,76 4,76 5,38 Rispetto pertanto alla soluzione ottimale con inclinazione di 30 il sistema fotovoltaico perde circa il 10-12% nell applicazione su superficie orizzontale e ben il 35% nell applicazione su facciata verticale. L influenza dell angolo di azimut è invece minore. In un intervallo di angoli di azimut compresi tra -45 e + 45 rispetto al Sud (angolo di azimut compreso tra sud-est e sud-ovest) i valori della radiazione incidente 9
non si discostano significativamente dal valore massimo. Orientando infatti i sistemi fotovoltaici a Sud-Est oppure a Sud-Ovest si avrebbe una perdita pari a solo il 5%; valori della radiazione solare incidente nel sito di installazione; efficienza dei moduli FV. L efficienza di trasformazione dell energia solare in energia elettrica è data dal rapporto tra la potenza elettrica in uscita e la potenza della radiazione solare incidente. Ovviamente entrambe cambiano in funzione delle condizioni di irraggiamento solare. Come riferimento, si usano le condizioni standard di insolazione (potenza della radiazione incidente pari a 1000W/m², temperatura del modulo di 25 C). Se si indicano con h l efficienza, A l area del modulo, Pel la potenza elettrica generata dal modulo FV e con PSTC la potenza luminosa irraggiante il modulo stesso in condizioni standard (STC) si può scrivere la relazione. h STC =Pel / P STC * A Ad esempio, un modulo con un efficienza del 10% genera, in condizioni standard, una potenza elettrica (corrente continua) ai suoi morsetti di 100 Watt; 10 metri quadrati di moduli forniscono 1 kwp di potenza elettrica. Un modulo con un efficienza del 12,5 % genera in condizioni standard una potenza elettrica di 125 Watt. In questo caso per produrre 1 kwp sono necessari 8 metri quadrati di moduli. efficienza del BOS. L efficienza d impianto è influenzata in maniera consistente dai componenti elettrici necessari per il trasferimento dell energia prodotta dal modulo fotovoltaico all utenza. Si parla in termini tecnici di efficienza del BOS. Un valore dell 85% è generalmente considerato accettabile. Il dispositivo che causa la riduzione della potenza effettivamente utilizzabile all utenza è l inverter. altri parametri (p.es. temperatura di funzionamento) A titolo di esempio viene calcolata la quantità di energia elettrica mediamente prodotta dai sistemi fotovoltaici in un anno di funzionamento nei tre siti di Roma, Milano e Trapani. Ai fini del calcolo si può ragionare indifferentemente per m² di pannelli o per unità di potenza installata (ad es. 1 kwp). Si ipotizza che i pannelli FV siano inclinati di 30 sull orizzontale ed orientati verso Sud. Per l'efficienza dei moduli si è preso un valore conservativo di 12.5% (i moduli possono avere efficienze anche fino al 16 17%), mentre per quella del BOS un valore dell'85% (include l'efficienza dell'inverter ed altri fattori di perdita, come ad esempio le perdite nei cavi elettrici di collegamento. Tabella 2 - Calcolo dell'energia elettrica mediamente prodotta in C.A. in un anno da 1 m 2 di moduli Insolazione media annua X Efficienza moduli X Efficienza del BOS Milano 1372.4 kwh/m² anno 12,5% 85% 145.8 kwhel/m² anno Roma 1737.4 kwh/m² anno 12,5% 85% 184.6 kwhel/m² anno Trapani 1963.7 kwh/m² anno 12,5% 85% 208.6 kwhel/m² anno = Elettricità prodotta mediamente in un anno Tabella 3 - Calcolo dell'energia elettrica in C.C. mediamente prodotta in un anno da 1 kwp di moduli Insolazione media annua X Efficienza moduli X superficie occupata da 1 kwp di moduli = Elettricità prodotta mediamente in un anno in corrente continua Milano 1372.4 kwh/m² anno 12,5% 8 m² 1372.4 kwhel/kwp anno Roma 1737.4 kwh/m² anno 12,5% 8 m² 1737.4 kwhel/kwp anno Trapani 1963.7 kwh/m² anno 12,5% 8 m² 1963.7 kwhel/kwp anno 10
Tabella 4 - Calcolo dell'energia elettrica in C.A. mediamente prodotta in un anno da 1 kwp di moduli [quella effettiva da considerare ndr] Elettricità prodotta mediamente in un anno in corrente continua X efficienza del BOS Milano 1372.4 kwhel/kwp anno 85% 1167 kwhel/kwp anno Roma 1737.4 kwhel/kwp anno 85% 1477 kwhel/kwp anno Trapani 1963.7 kwhel/kwp anno 85% 1669 kwhel/kwp anno = Elettricità prodotta mediamente in un anno in corrente alternata Costi Le voci che costituiscono il costo di un sistema fotovoltaico sono: costi di investimento, costi d'esercizio (manutenzione e personale) e altri costi (assicurazioni e tasse). Il costo d'investimento è in prima approssimazione diviso al 50% tra i moduli ed il resto del sistema. Nel corso degli ultimi due decenni il prezzo dei moduli è notevolmente diminuito al crescere del mercato. Tuttavia, il prezzo del kwp installato, prossimo 8.000, è ancora tale da rendere questa tecnologia non competitiva dal punto di vista economico con altri sistemi energetici, se non in particolari nicchie di mercato o in presenza di meccanismi di incentivazione. La figura seguente mostra il prezzo di un impianto chiavi i mano di taglie diverse. E' possibile notare del grafico come il prezzo del kw installato si riduca drasticamente con la taglia di impianto passando da 7 a Wp per gli impianti di taglia compresa tra 0 e 10 kw a poco meno di 4,8 a Wp per impianti di taglia superiore ai 300 kwp. Nel seguito si riporta l'esempio di calcolo del costo del kwh elettrico prodotto da un tetto fotovoltaico a Trapani. Sono stati assunti i seguenti parametri di calcolo: tasso di sconto reale 5% (credito agevolato); tempo di ammortamento dell'impianto uguale al tempo di vita dello stesso, stimato in 25 anni (valore valido solo per moduli in silicio cristallino); 11
efficienza del B.O.S.: 85%; costo annuo di manutenzione: 1% del costo capitale dai costi è sempre escluso il sistema di acquisizione dati, il cui prezzo è molto variabile; Tipo di impianto Integrato negli edifici Potenza impianto (kwp) 3 Costo moduli ( /Wp) 3,52 Costo BOS ( /Wp) 3,70 Costo totale impianto ( /Wp) 7,22 Costo totale impianto ( ) 21660 Costo annuo di manutenzione/ gestione ( ) 217 Energia prodotta annua (kwh) 5062 Costo del kwh prodotto ( /kwh) 0,35 Vantaggi ambientali I vantaggi dei sistemi fotovoltaici sono la modularità, le esigenze di manutenzione ridotte (dovute all assenza di parti in movimento), la semplicità d'utilizzo, e, soprattutto, un impatto ambientale estremamente basso. In particolare, durante la fase di esercizio, l'unico vero impatto ambientale è rappresentato dall'occupazione di superficie. Tali caratteristiche rendono la tecnologia fotovoltaica particolarmente adatta all'integrazione negli edifici in ambiente urbano. In questo caso, infatti, sfruttando superfici già utilizzate, si elimina anche l'unico impatto ambientale in fase di esercizio di questa tecnologia. I benefici ambientali ottenibili dall adozione di sistemi FV sono proporzionali alla quantità di energia prodotta, supponendo che questa vada a sostituire dell'energia altrimenti fornita da fonti convenzionali. 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 (fattore di emissione del mix elettrico italiano alla distribuzione). Si può dire quindi che ogni kwh prodotto dal sistema fotovoltaico evita l'emissione di 0,53 kg di anidride carbonica. Questo ragionamento può essere ripetuto per tutte le tipologie di inquinanti. Per quantificare il beneficio che tale sostituzione ha sull'ambiente è opportuno riferirsi ad un esempio pratico. Si considerino degli impianti fotovoltaici installati sui tetti di abitazioni a Milano, Roma e Trapani con una potenza di picco di 1 kwp (orientati a Sud con inclinazione 30 ). L'emissione di anidride carbonica evitata in un anno si calcola moltiplicando il valore dell'energia elettrica prodotta dai sistemi per il fattore di emissione del mix elettrico. Per stimare l'emissione evitata nel tempo di vita dall'impianto è sufficiente moltiplicare le emissioni evitate annue per i 30 anni di vita stimata degli impianti. La tabella seguente riporta l'esempio di calcolo: Tabella 5 - Emissioni evitate da un kwp di moduli nel tempo di vita degli impianti Energia elettrica generata in c.a. in un anno X Fattore del mix elettrico italiano = Emissioni evitate in un anno X Tempo di vita dell'impianto = Emissioni evitate nel tempo di vita Milano 1167.4kWhel/kWp 0,531kg CO 2 /kwhel 729kg CO 2 30anni 18590kg CO 2 Roma 1477.4kWhel/kWp 0,531kg CO 2 /kwhel 729kg CO 2 30anni 23529kg CO 2 Trapani 1669.7kWhel/kWp 0,531kg CO 2 /kwhel 729kg CO 2 30anni 26587kg CO 2 12