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TESI D’ESAME

“LA TECNOLOGIA del FOTOVOLTAICO”

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Uomo storia ed energia

Centomila anni fa l’unica energia era il fuoco che l’uomo utilizzava per alimentarsi

Oggi il 98% dell’energia che consumiamo deriva dai combustibili fossili

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NECESSITÀ DI RIDURRE LE EMISSIONI IN

ATMOSFERA DI CO2

Relazione tra energia elettrica e inquinamento

1 kWh = 0,6 Kg CO2

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Le fonti rinnovabili

Sono essenzialmente:

l'idroelettrica

• l’energia da biomasse (derivante dai processi di degradazione e combustione dei rifiuti organici)

• la fotovoltaica

• la solare

• l'eolica

Tutte queste fonti contribuiscono per il 23% alla produzione dell’energia elettrica prodotta in Italia.

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La tecnologia del fotovoltaico, sfruttando la radiazione solare e senza l’utilizzo di combustibile, permette di produrre energia

elettrica ad impatto ambientale pressoché nullo.

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Un po’ di storia

- U.S.A. 1954 realizzazione della prima cella al silicio.

- Crisi petrolifera del 1973, notevoli investimenti nella ricerca e sviluppo delle fonti rinnovabili tra le quali l’energia solare fotovoltaica si distingueva per caratteristiche e prospettive.

- Utilizzo del fotovoltaico nelle piccole isole, sperimentazione di impianti che lo integrano nella struttura degli edifici in interscambio con la normale rete di servizio.

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La cella

Esistono in commercio due tipi di celle fotovoltaiche:

•Cella al silicio policristallino

•Cella al silicio monocristallino

Utilizzate per la conversione dell’energia solare in energia elettrica.

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Il generatore fotovoltaico

- L’unione delle celle collegate in serie montate su di una struttura robusta e maneggevole prende il nome di modulo fotovoltaico.

- Gruppi di moduli montati su una stessa struttura di sostegno costituiscono il pannello.

- Insieme di pannelli collegati in serie danno origine ad una stringa.

- L’insieme di stringhe collegate in parallelo viene detto generatore fotovoltaico.

La quantità di energia prodotta da un generatore fotovoltaico varia nel corso dell’anno, in funzione del soleggiamento e della latitudine della località.

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PANNELLI FOTOVOLTAICI

RETE ENEL

ALIMENTATORE

REGOLATORE DI CARICA

ACCUMULATORI

INVERTER

Carico Elettrico

24 V cc

220 V cc

1a versione: STAND - ALONE

Schema dell’impianto

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Esempio di impianto STAND-ALONE

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PANNELLI FOTOVOLTAICI

RETE ENEL

INVERTER

COLLEGATO ALLA RETE DI ALIMENTAZIONE

220 V ca

220 V cc

Schema dell’impianto

2a versione: GRID - CONNECTED

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Esempio di impianto GRID-CONNECTED

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Gli impianti fotovoltaici sono costituiti da un sistema di controllo e condizionamento della potenza e da un sistema di

accumulo

- Controllo della potenza- Regolatore di carica delle batterie

- Convertitore CC/CC

- Inverter CC/CA

- Sistema di accumulo - Batterie di accumulatori

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VANTAGGI E SVANTAGGI DEL FOTOVOLTAICO

- Sono modulari con grandi facilitazioni nel dimensionamento del sistema

- Non richiedono combustibile, ne manutenzioni complicate

- Hanno positive implicazioni sociali

- Sono molto affidabili

- Hanno un’elevata durata di vita (ca. 20 anni)- Causano un inquinamento ambientale molto ridotto

- Sono economicamente interessanti

- Possono creare un’occupazione indotta

Vantaggi Svantaggi

- Richiedono elevati capitali iniziali

- Necessitano di batterie specifiche

- Implicano l’introduzione di una nuova tecnologia

- Presentano limiti nelle prestazioni

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Le applicazioni del fotovoltaico

1. Applicazione per utenze isolate

- Pompaggio dell’acqua

- Carica di batterie

- Segnalazione o prevenzione incendi, nei servizi di protezione civile

- Illuminazione

- Potabilizzazione dell’acqua

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Esempi di applicazioni per utenze isolate

Impianto Fotovoltaico per l'illuminazione della galleria di 4,5 Km sulla linea

Ferroviaria Firenze-Faenza.Dispositivo automatico di accensione e

spegnimento luci con fotorivelatori.Potenza 10.000 WpTensione 120 Volt

Impianto Fotovoltaico per l'alimentazione di luci per illuminazione aeroporto

Potenza 12.000 WpTensione 120 Volt

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2. Piccoli impianti collegati alla rete elettrica in bassa tensione

3. Grandi impianti collegati alla rete elettrica

Impianto Fotovoltaico per l'alimentazione di utenze residenziali Installazione alle

Cinque Terre (SP)Potenza 700 WpTensione 24 Volt

Una veduta della centrale ENEL di Salerno da 3300 KW

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L’economia degli impianti fotovoltaici

- I costi:

- I finanziamenti, gli incentivi nazionali e comunitari.

costo fisso = investimento iniziale

costo variabile = spese di manutenzione

Il sostegno finanziario è stato applicato secondo svariate modalità : programmi di ricerca, sviluppo e dimostrazione , tariffe incentivate per l’elettricità proveniente da fonti rinnovabili , finanziamenti a basso tasso di interesse.

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Il mercato del fotovoltaico

1. Un forte impulso alla domanda del fotovoltaico potrebbe provenire da pubbliche istituzioni ed enti locali finalizzando parte del loro bilancio nell’acquisto di sistemi fotovoltaici.

2. Per lo sviluppo del fotovoltaico è necessario superare una serie di barriere spesso di natura culturale ad esempio mancanza d’informazione, di promozione, di un’adeguata formazione di tecnici.

3. L’andamento del mercato del fotovoltaico è cresciuto del 15% l’anno; le maggiori zone sono U.S.A., Giappone, Europa.

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Bibliografia:

Questa Tesi è stata realizzata con l’ausilio di:

•www.adiconsum.it/energiaeambiente/fotovolt

•www.enea.it

•Libro dell’Enea “Elettricità dal Sole”

•Riviste specialistiche (rivista inglese RE-FOCUS)

•Materiale inglese-italiano “Area di Progetto”

•Appunti personali.