Solaretermicoe fotovoltaico ENERGIA

DAL SOLE

EnergicaMente

Assessorato all’AmbienteServizio Ambiente e Paesaggio

IntroduzioneLa crisi del modello energetico basato sullo sfruttamento delle fonti fossili (petrolio, metano, carbone) offre ai

sostenitori dello “sviluppo sostenibile” un’importante opportunità per mettere in atto su larga scala i principi e

le metodologie fi no ad ora realizzate solo sperimentalmente.

Il fallimento del modello energetico “fossile” è evidente sia da un punto di vista economico che ambientale. Il

costo delle fonti energetiche fossili è stato in costante e rapido aumento negli ultimi anni a causa del contempo-

raneo verifi carsi dei due fattori cardine delle leggi economiche: l’aumento della domanda e la diminuzione degli

stock disponibili.

L’aumento della domanda energetica è dovuta sia alla recente trasformazione di nazioni molto popolose (es.

Cina e India) verso modelli di economia di consumo, sia alla diffi coltà che questo modello di società consumistica

ha nel favorire l’effi cienza e contrastare gli sprechi, soprattutto laddove sono particolarmente radicati ormai da

decenni (es. Usa e Europa).

Da tempo poi si assiste ad una diminuzione degli stock energetici disponibili: le fonti fossili non sono risorse

rinnovabili e il loro consumo quotidiano ne porta inevitabilmente all’esaurimento.

Da un punto di vista ambientale l’utilizzo delle risorse fossili è inoltre il primo imputato dell’effetto serra e delle

conseguenze che esso sta provocando in termini di cambiamenti climatici (es. desertifi cazione, fenomeni meteo-

rologici estremi, innalzamento delle temperature ecc.). L’anidride carbonica che i derivati del petrolio, carbone

e metano producono durante la combustione, è infatti il principale tra i gas che creano nell’atmosfera una sorta

di “barriera” che trattiene il calore che il sole invia sulla terra, aumentandone così la temperatura proprio come

accade attraverso i vetri di una serra.

Per affrontare il problema del mutamento climatico della Terra e trovare una convivenza armonica tra le esigenze

dello sviluppo e quelle della natura, la maggior parte dei principali governi del mondo (ad eccezione di Stati

Uniti e Australia) hanno ratifi cato il Protocollo di Kyoto impegnandosi a ridurre le proprie emissioni di gas serra

di almeno il 5,2% entro il periodo 2008-2012, sulla base delle emissioni rilevate nel 1990. Ad oggi, la situazione

circa gli adempimenti del Trattato da parte dei maggiori paesi aderenti sembra lontana dal raggiungimento del-

l’obiettivo, in particolare per l’Italia che ha addirittura aumentato le proprie emissioni anziché ridurle.

L’impegno in questa direzione non può essere imputabile però solo ai governi centrali, ma deve saper coinvol-

gere gli Enti Locali, le categorie sociali e la popolazione tutta. Un cambiamento di rotta nel settore energetico

non può inoltre prescindere da una riduzione complessiva della domanda, poiché le fonti energetiche rinnovabili

non appaiono, ad oggi, in grado di sostituire completamente la domanda energetica da fonti fossili. Dovrà quin-

di inevitabilmente compiersi un complessivo mutamento culturale che sostenga l’effi cienza energetica di ogni

comparto (residenziale, industriale, agricolo, trasporti ecc.) promuovendo le innovazioni tecnologiche capaci di

eliminare gli sprechi e valorizzando le risorse locali, giungendo così ad una riduzione della domanda energetica

che non limiti le esigenze e le aspettative sociali, ma anzi “liberi” risorse che potranno essere investite in altri

settori dello sviluppo sostenibile.

Questi concetti sono alla base del Piano Energetico Ambientale della Regione Marche (PEAR), approvato il

16/02/2005, che costituisce il quadro di riferimento per i soggetti pubblici e privati che assumono iniziative in

campo energetico sul territorio regionale.

Il presente manuale è stato realizzato nell’ambito della campagna di comunicazione Energicamente promossa

dalla Regione Marche e fa parte di una collana composta da sette manuali: Risparmio energetico; Energia dal sole; Energia pulita dal vento e dall’acqua; Energia da biomasse; Produzione e distribuzione effi ciente di ca-lore ed elettricità; Edilizia sostenibile; Energia e Turismo. Energicamente identifi ca il tema dell’iniziativa, che

è appunto il risparmio energetico. Ciascuno di noi infatti può “energicamente” operare per ridurre gli sprechi di

energia ed “energicamente” deve divenire dunque l’impegno e la linea di azione di tutti i cittadini.

2

Normativa comunitaria La Comunità Europea ha delineato i suoi orientamenti nel settore del-

le fonti rinnovabili attraverso la pubblicazione, nel 1997, del LIBRO BIANCO PER UNA STRATEGIA E UN PIANO D’AZIONE DELLA COMU-NITÀ1, con il quale si propone all’Unione di raggiungere entro il 2010

un tasso di penetrazione delle rinnovabili del 12%. Questo obiettivo

politico, ambizioso ma realistico, non rappresenta uno strumento

giuridicamente vincolante, ma vuole comunque essere di incoraggia-

mento per gli Stati membri ad aumentare l’impiego di fonti rinnovabili

secondo il proprio potenziale.

Parte dei principi individuati nel Libro Bianco sono poi ripresi nel 2001

dalla DIRETTIVA 2001/77/CE2 che mira a promuovere un maggior con-

tributo delle fonti energetiche rinnovabili alla produzione di elettricità

nel relativo mercato interno, nonché a favorire la creazione delle basi

per un futuro quadro comunitario in materia.

Per dare maggiore incisività alla politica energetica comunitaria, il

Consiglio Europeo riunitosi a Bruxelles a marzo 2007 ha infi ne ap-

provato, tra i criteri della “POLITICA ENERGETICA PER L’EUROPA1,

quello che prevede il raggiungimento di una quota del 20% di energie

rinnovabili nel mix energetico complessivo dell’UE entro il 2020.

Gli orientamenti normativi in materia di energia solare

Normativa italianaIl recepimento della Direttiva Comunitaria avviene in Italia nel 2003 con il D.LGS 387/033 che tra i suoi obiettivi

fi ssa un incremento annuale dello 0,35% dal 2004 al 2006, della quota obbligatoria (fi ssata nel 1999 pari al 2%)

di energia prodotta attraverso fonti rinnovabili da immettere sul mercato. Il citato Decreto è molto importante

perché introduce per la prima volta in Italia il concetto di incentivazione in conto energia che va a sostituire il

fi nanziamento in conto capitale utilizzato fi no a quel momento.

Il conto energia entra operativamente in vigore a tutti gli effetti con il DM 28/07/054 successivamente modifi ca-

to con il DM 6/02/065 che rende l’installazione dei pannelli fotovoltaici una vera forma di investimento econo-

mico (le modalità di funzionamento del conto energia saranno illustrate successivamente nella sezione dedicata

ai fi nanziamenti del solare fotovoltaico).

Una spinta alla diffusione delle fonti di energia rinnovabili, e in particolar modo all’energia solare termica, è

recentemente arrivata attraverso lo Schema di legge recante “Misure per la liberalizzazione del mercato del-l’energia, per la razionalizzazione dell’approvvigionamento, per il risparmio energetico e misure immediate per il settore energetico” (Ddl Bersani)6. Il Disegno di legge incarica il governo di adottare dei decreti legislativi

orientati ad un riassetto generale dell’approccio alle rinnovabili e al risparmio energetico, sia dal punto di vista

amministrativo (intervenendo sui soggetti produttori), sia nell’ottica di orientare lo sviluppo su quelle fonti che

hanno un miglior rapporto costo/benefi cio tra cui in primo luogo la tecnologia del solare termico.

1 http://ec.europa.eu/energy/library/599fi _it.pdf 2 http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:32001L0077:IT:HTML 3 http://www.camera.it/parlam/leggi/deleghe/testi/03387dl.htm 4 http://www.ambientediritto.it/Legislazione/Energia/2005/dm%2028lug2005.htm 5 http://www.ambientediritto.it/legislazione/Energia/2006/dm_6feb2006.htm 6 http://www.reteambiente.it/ra/normativa/energia/2003_DdlBersani_cant.htm

Il PEAR in materia di energia solare propone di affi ancare le misure di incentivazione della produzione di energia elettrica attraverso:• l’agevolazione dell’integrazione del fotovoltaico negli edifi ci (per la realizzazione dei cosiddetti sistemi BIPV – Building Integration Photo Voltaics) nell’ambito delle misure per il risparmio energetico in edilizia;• l’assegnazione delle priorità nella destinazione di eventuali risorse economiche di origine regionale a questo tipo di impianti.

3

4

Solare TermicoIl pannello solare: com’è fatto e come funzionaIl pannello solare serve a catturare l’energia termica inviata dal sole sulla terra e ad utilizzarla per portare ad ele-

vate temperature un fl uido termovettore che a sua volta può cedere il calore accumulato per scaldare l’acqua di

casa per gli usi sanitari o per il riscaldamento degli ambienti, scaldare l’acqua delle piscine o servire le esigenze

di alberghi, scuole, camping, impianti di balneazione ecc.

Per il suo funzionamento il pannello solare sfrutta il meccanismo dell’effetto serra: una lastra di vetro, posta

nella parte superiore del pannello, permette il passaggio dei raggi solari che vanno a colpire un assorbitore di

colore scuro che, scaldandosi, rimette energia sottoforma di radiazione infrarossa, rispetto alla quale il vetro si

comporta come se fosse opaco, trattenendola interamente. Nella parte sottostante del pannello è inserito un

isolante termico che riduce le dispersioni di calore e garantisce al fl uido termovettore, che scorre in un fascio tu-

biero posto tra il vetro e l’assorbitore, di raggiungere elevate temperature. Nei pressi del collettore solare viene

quindi collocato il serbatoio di accumulo dell’acqua, ove avviene lo scambio di calore tra questa e il fl uido ter-

movettore. Cedendo il calore ricevuto dal sole allo scambiatore, il fl uido riscalda l’acqua contenuta nel serbatoio

ad una temperatura che può raggiungere anche i 60-80°C in estate e i 40°C in inverno, a seconda del modello di

pannello installato e dalla sua esposizione ai raggi solari.

Il pannello solare produce acqua calda, seppur in misura minore, anche se il cielo è nuvoloso. La radiazione sola-

re che raggiunge la superfi cie terrestre si distingue infatti in radiazione diretta e diffusa. Mentre la prima colpisce

una qualsiasi superfi cie con un unico e ben preciso angolo di incidenza, quella diffusa incide su tale superfi cie

con diversi angoli ed è comunque sempre presente anche quando il cielo è coperto di nuvole.

Per poter comunque disporre sempre di acqua calda sanitaria alla temperatura voluta, è indispensabile ricorrere

a soluzioni integrative come può essere una resistenza elettrica di almeno 1 kW con termostato tarato a 40°C,

da inserire nel serbatoio di accumulo dell’acqua e in grado di entrare in funzione quando la temperatura scende

sotto la soglia prefi ssata. Nel caso di accoppiamento con caldaia invece, il vantaggio di impiego del pannello

sta nel fatto che se l’acqua riscaldata dal sistema solare non raggiunge la temperatura desiderata, una valvola

termostatica le consente di giungere alla caldaia che termina di scaldarla con poco dispendio di energia.

5

Il dimensionamento dei pannelli solariPer conoscere di quanta superfi cie si ha bisogno per installare un pannello solare che riesca a soddisfare le

esigenze di acqua calda sanitaria dell’abitazione, occorre prima di tutto preventivare il consumo idrico della fa-

miglia. Mediamente si stima, ad esempio, che il consumo d’acqua calda è di circa 30-50 litri/giorno a persona.

La quantità d’acqua calda prodotta dal pannello è funzione di diverse variabili come il posizionamento, la zona

geografi ca, la radiazione solare giornaliera ecc. In media si può ipotizzare una produzione di 80/100 litri/giorno

di acqua calda alla temperatura di 40°C per ogni metro quadro di pannello installato. L’acqua contenuta nel

serbatoio potrà raggiungere in una giornata d’estate anche i 60-80°C, al massimo i 40°C invece in una giornata

d’ inverno.

Nella tabella che segue si riportano, a titolo esemplifi cativo, alcune cifre sul necessario dimensionamento dei

pannelli e del serbatoio di accumulo dell’acqua in Italia, a seconda del numero di utenti serviti.

La soluzione più logica e migliore è quella di progettare l’edifi cio prevedendo tutti i collegamenti e gli accorgi-menti necessari per l’installazione di un sistema solare. Un corretto inserimento del pannello consente di ottenere il massimo rendimento con la minima spesa di installazione.Il regolamento edilizio del Comune di Corbetta7 (Mi) prevede ad esempio tra i criteri obbligatori l’installazione, sui nuovi edifi ci ad uso residenziale, terziario, commerciale, industriale e ad uso collettivo, di impianti termici per la produzione di acqua calda sanitaria in grado di coprire almeno il 50% del fabbisogno energetico nei periodi in cui l’impianto di riscaldamento è disattivato.Anche il futuro regolamento edilizio del Comune di Roma8 renderà obbligatorio su tutti gli edifi ci privati di nuova costruzione, l’utilizzo di energia solare per almeno il 30% del fabbisogno energetico dell’abitazione e il 50% di energia primaria per acqua calda.

7 http://www.comune.corbetta.mi.it/Regolamenti/Regolamento%203a.pdf 8 http://www.energiadalsole.it/cms_rc/uploads/scaricabili_3_06/Roma_comune_solare.pdf

Dalla tabella si deduce quindi che una famiglia di 4 persone avrà bisogno, per soddisfare la sua richiesta d’acqua

calda (200 l/g) di una superfi cie di pannelli di circa 4 metri quadri.

I pannelli solari potranno essere installati su qualsiasi tipo di tetto o su qualsiasi superfi cie opportunamente so-

leggiata. Preferibilmente i pannelli andranno rivolti verso Sud, con una tolleranza di deviazione verso Est o verso

Ovest di 30°, e dovranno essere inclinati di circa 30-40° rispetto un piano orizzontale (30° per l’Italia meridionale

e 40° per l’Italia settentrionale).

Ovviamente la facilità di accesso alla superfi cie di installazione del pannello infl uirà positivamente riducendo i

costi necessari per il loro montaggio e collegamento idraulico ed elettrico.

USO ANNUALE ORIENTAMENTO SUDPersone Capacità serbatoio Metri quadri pannelli

1 - 3 130 - 150 1,8 - 2,6

4 - 5 150 - 300 3,6 - 5,2

6 - 8 300 - 450 5,4 - 7,8

Fonte: Adiconsum

9 Il periodo di applicazione della detrazione IRPEF del 41% è valido dal 1 gennaio 2006 al 31 dicembre 2006 a meno che non venga prorogato nelle successive fi nanziarie.10 Periodo indicativo stimato nel caso di sostituzione di un boiler elettrico.11 Si è considerato un rendimento complessivo dello scaldabagno elettrico con accumulo pari al 85-90% e un rendimento medio della caldaia singola del 70-80%.

6

Fabbisogno di acqua calda di una famiglia di 4 persone ................................................................ 170/200 l/g

Costo pannello installato ..................................................................................................................3200 Euro

Rimborso fi scale statale (41%) ...........................................................................................................1312 Euro

Costo reale pannello ......................................................................................................................... 1888 Euro

Tempo di ammortamento dell’investimento ............................................................................................ 5 anni

Durata dell’impianto minima ................................................................................................................. 20 anni

Acqua calda gratis ..................................................................................................................................15 anni

Scaldabagno elettricoCaldaia autonoma

a gas

Zona

climatica di

riferimento

Massima

copertura

fabbisogno

A persona Per m2

pannello

A persona Per m2

pannello

% “scatti kWh” kWh m3 metano m3 metano

Nord 60 590 490 75 60

Centro 65 640 750 80 95

Sud 75 670 950 85 120

Energia risparmiata in un anno

Per avere un’idea dell’effettivo risparmio energetico che si può avere in un’abitazione installando un impianto

solare, si devono fare alcune valutazioni sull’energia risparmiata che si sarebbe invece consumata con il tradi-

zionale sistema impiegato in casa per lo stesso utilizzo.

In ambito residenziale, la produzione di acqua calda sanitaria viene ottenuta per la stragrande maggioranza con

caldaie a gas o scaldabagni elettrici. Di seguito vengono analizzati gli effetti energetici che derivano dall’intro-

duzione di due diverse tipologie di impianti per la produzione di acqua calda sanitaria. Le situazioni analizzate

sono le seguenti:

• sostituzione dello scaldabagno elettrico con un sistema integrato gas/solare11;

• integrazione del sistema gas pre-esistente con impianto solare.

Costo dei pannelli solari termiciIl costo degli impianti solari termici è oggi abbastanza accessibile: per una famiglia media di 4 persone con un fabbi-

sogno di acqua calda sanitaria di 170/200 l al giorno, il pannello installato ha un prezzo di circa 3.200 Euro.

Considerando che i lavori di ristrutturazione fi nalizzati al risparmio energetico, come quelli di installazione di

pannelli solari, sono soggetti alla detrazione IRPEF del 41%9 dell’intero importo IVA compresa; nell’esempio

fatto il rimborso fi scale statale sarà pari a 1.312 Euro, e quindi il pannello installato avrà un costo effettivo pari a 1.888 Euro.

In questo caso quindi, il costo dell’investimento sostenuto sarà ammortizzato mediamente in 5 anni10.

Considerando che mediamente gli impianti sono garantiti per una durata di 20 anni, ciò signifi ca che per 15

anni, il pannello produrrà acqua calda gratis per l’utenza domestica.

Fonte: www.carlieuklima.it

Considerando un prezzo medio dell’elettricità di 0,18 Euro/kWh e di 0,62 Euro/mc di metano, si ottiene ad esem-

pio che per una famiglia di 4 persone il risparmio annuo in bolletta stimato potrà essere di circa:

- 500 Euro al sud per la sostituzione di uno scaldabagno elettrico con un sistema integrato gas/solare;

- 200 Euro al nord per l’integrazione di una caldaia autonoma con un sistema solare.

Pannelli non solo per acqua caldaIl tradizionale impianto di riscaldamento può essere effi cacemente integrato con dei pannelli solari ad aria calda12. L’aria viene fatta circolare all’interno del collettore attraverso percorsi tortuosi che ne rallentano il fl usso

e gli permettono di assorbire meglio il calore della radiazione solare, per essere successivamente inserita nel

locale da riscaldare. Questa tecnologia, integrata con un generatore termico tradizionale che entra in funzione

quando l’insolazione non è suffi ciente, è adatta, oltre che per riscaldare ambienti domestici, anche per l’essica-

zione di prodotti alimentari.

Ancora più effi ciente è invece l’abbinamento di pannelli solari tradizionali con sistemi di riscaldamento a pan-nelli radianti posti sotto il pavimento o nelle pareti: sistemi costituiti da tubi in polipropilene inseriti sotto il

piano calpestabile in modo da coprire l’intera superfi cie che si vuole riscaldare. L’acqua scorre nelle serpentine a

temperature attorno ai 30° - 33 °C 13 (mentre nei normali termosifoni l’acqua può raggiungere anche temperature

tra i 50 - 80°C), che coincidono con quelli raggiungibili con i sistemi solari anche nelle giornate di sole dei periodi

invernali. Il pavimento radiante, grazie alle basse temperature di esercizio, alle ridotte perdite di calore ed all’ap-

porto di energia solare, consente un notevole risparmio di combustibile rispetto ad un sistema tradizionale (an-che dell’80%). Ovviamente l’impiego dei collettori solari per questo scopo va sempre integrato con i tradizionali

impianti termici, per assicurare in ogni circostanza (di notte o nelle giornate nuvolose) il calore richiesto.

Oltre al benefi cio dato dal risparmio energetico, i sistemi di riscaldamento a pavimento garantiscono una miglior

sensazione di comfort termico degli ambienti. Trattandosi infatti di un riscaldamento a “bassa temperatura” e

“dal basso”, non si generano fl ussi d’aria convettivi che portano il calore verso l’alto, evitando in questo modo

l’inconveniente della stratifi cazione termica.

12 Il fl uido termovettore che scorre nel pannello è aria anziché acqua.13 Queste basse temperature evitano problemi ci circolazione corporea a cui portavano invece i primi sistemi che funzionavano a 70-80°C.

Con la Finanziaria 2007 l’installazione di pannelli solari per la produzione di acqua per usi domestici, industriali,

piscine, strutture sportive, case di cura, scuole e università sono sottoposti a detrazione del 55% delle spese

sostenute fi no ad un massimo di 60.000 Euro.

7

8

Solare FotovoltaicoLa cella fotovoltaica: com’è fatta e come funzionaIl pannello fotovoltaico riesce a trasformare direttamente l’energia luminosa del sole in energia elettrica sfrut-

tando la capacità che hanno alcuni materiali semiconduttori di generare corrente elettrica quando sono esposti

alla radiazione solare.

L’unità funzionante in cui avviene il processo di trasformazione è rappresentato dalla cella fotovoltaica; più

celle unite tra di loro costituiscono un modulo, più moduli creano il pannello vero e proprio e infi ne più pannelli

costituiscono il generatore fotovoltaico.

La cella fotovoltaica è un dispositivo costituito da un sottile strato di un materiale semi-conduttore, molto spes-

so il silicio, il cui costo di produzione è molto alto e incide notevolmente sulla spesa complessiva del pannello. Il

silicio infatti, pur essendo uno degli elementi più abbondanti presenti sulla terra (il biossido di silicio è un com-

ponente di rocce al quarzo e di sabbie marine), deve avere, per essere utilizzato nelle celle fotovoltaiche, una

forma cristallina e il raggiungimento di questo stato fi sico richiede un adeguato grado di purezza diffi cilmente

individuabile in natura.

Attualmente il materiale più utilizzato è il silicio mono-cristallino che ha una resa ed una durata superiori a qua-

lunque altro tipo di silicio (di conseguenza anche i suoi costi sono sensibilmente più elevati):

• silicio mono-cristallino: resa energetica fi no al 15-17%

• silicio poli-cristallino: resa energetica fi no al 12-14%

• silicio amorfo: resa energetica minore del 10%.

Come per gli impianti solari termici, il loro posizionamento deve avvenire sulle superfi ci che presentano la mi-

glior esposizione alla luce solare: preferibilmente quindi a sud con angolo di inclinazione pari alla latitudine del

sito, oppure valutando la possibilità di sfruttare superfi ci rifl ettenti (es. laghi, mare). Il pannello così collocato

produrrà elettricità anche in condizioni meteo non ottimali, riuscendo a sfruttare la radiazione diffusa rifl essa dal

terreno, da specchi d’acqua o da altre superfi ci orizzontali.

Fonte ENEA

9

A seconda del tipo di applicazione a cui l’impianto è destinato, le condizioni di installazione, le scelte impianti-

stiche, il grado di integrazione nella struttura edilizia con cui si interfaccia, si classifi cano i sistemi fotovoltaici

in due categorie:

1. stand alone – si tratta di sistemi isolati non collegati alla rete elettrica che producono corrente continua.

Dovendo rilasciare elettricità non solo nelle ore diurne, richiedono sistemi di accumulo dell’energia prodot-

ta. Questi impianti risultano tecnicamente ed economicamente vantaggiosi nei casi in cui la rete elettrica è

assente o diffi cilmente raggiungibile (es. per aree rurali o per i rifugi di montagna).

Esempio di utilizzo di pannelli fotovoltaici con impianti stand alone in rifugi di montagna.

2. grid-connected – si tratta di impianti non provvisti di sistemi di accumulo in quanto l’energia prodotta du-

rante le ore di insolazione viene immessa nella rete elettrica; viceversa durante le ore di insolazione scarsa o

nulla, il carico viene alimentato dalla rete. Un sistema di questo tipo risulta più affi dabile del precedente che

in caso di guasto non ha possibilità di alimentazione alternativa.

Dimensionamento dei pannelli fotovoltaiciIl dimensionamento dei pannelli fotovoltaici è strettamente correlato alla quantità di energia che si vuole pro-

durre con l’impianto. Questa determinerà la potenza da installare, il numero di moduli necessari, il costo del

sistema e il costo del kilovattora generato.

L’inconveniente di questo tipo di sistemi è che la quantità di energia prodotta varia nel corso dell’anno e dipende

da una serie di fattori come la latitudine e l’altitudine del sito, l’orientamento e l’inclinazione della superfi cie dei

moduli, e le caratteristiche di assorbimento e rifl essività del territorio circostante.

A titolo indicativo si calcola che alle latitudini dell’Italia centrale, un metro quadro di moduli fotovoltaici può

produrre in media 0,3-0,4 kWh al giorno nel periodo invernale e 0,6-0,8 kWh in quello estivo (con un aumento

signifi cativo se l’area è innevata).

10

Localizzazione

impianto

Energia utile/m2 per moduli in

silicio monocristallino

Energia utile/m2 per moduli in

silicio ploocristallino

Energia utile per

1kWp installato

kWh/(m2 anno) kWh/(m2 anno) kWh/(anno)

Nord 150 130 1080

Centro 190 160 1350

Sud 210 180 1500

Fonte ENEA

Capacità produttiva di un impianto fotovoltaico

Fonte ENEA

La tabella che segue fornisce un’indicazione di massima sulla capacità produttiva di un impianto fotovoltaico

connesso alla rete a seconda della latitudine. I dati sono riferiti all’energia utile prodotta annualmente per metro

quadro di pannello, relativamente ad un impianto con potenza nominale pari a 1kWp.

Come evidente dalla tabella, a parità di superfi cie, un pannello collocato al sud ha una resa maggiore rispetto a un

pannello posizionato nel nord Italia e questa è tanto maggiore per un pannello realizzato in silicio monocristallino.

11

In base ai dati riportati in tabella, stimando che una famiglia media di 4 persone che vive nell’Italia centrale

abbia un consumo elettrico medio annuo di circa 2.500 kWh, saranno necessari, per soddisfare la domanda

energetica, 16 metri quadri di moduli in silicio policristallino.

Mediamente infatti per un impianto di potenza nominale pari a 1kWp occorrono circa 8-10 mq di superfi cie

(a seconda del tipo di tecnologia impiegata); così per un utenza servita da una potenza di 3kW occorrerà una

superfi cie utile di circa 30 mq.

La necessità di disporre di superfi ci molto grandi e ben esposte alla radiazione luminosa per coprire interamente

il fabbisogno energetico di un’abitazione è un grosso limite alla diffusione del fotovoltaico, in quanto ad elevate

superfi ci corrisponderanno, come evidente nel paragrafo successivo, elevati costi di investimento.

Costo dei pannelli fotovoltaiciI costi di un pannello fotovoltaico sono indiscutibilmente molto più elevati rispetto a quelli di un impianto solare

termico e sono fortemente infl uenzati dal tipo di applicazione e installazione, e sono oggi in continua evoluzione.

In media, il costo fi nale di un impianto di medie dimensioni connesso alla rete, può oscillare dagli 8.000 Euro in su, in funzione delle esigenze di consumo energetico e delle caratteristiche dell’abitazione: nel caso di tetti piani,

robusti e ben esposti alla luce solare, il costo è notevolmente inferiore rispetto a tetti inclinati o poco esposti.

Un altro fattore che incide fortemente sul prezzo dei pannelli è l’andamento del mercato, soggetto alle tipiche regole

della concorrenza e della domanda. La mancanza infatti di una richiesta stabile di pannelli fotovoltaici, troppo infl uen-

zata dalla presenza di fi nanziamenti altalenanti e limitati, e la burocrazia delle procedure, hanno limitato il mercato

provocando un’inevitabile aumento del costo della materia prima necessaria per la loro fabbricazione. I prezzi indica-

tivi di un pannello fotovoltaico della potenza di 1 kW collocato nel centro Italia sono quelli riportati sotto:

Il prezzo in tabella rappresenta il costo “chiavi in mano” dell’impianto fotovoltaico, che ovviamente è maggiore

per uno stand alone che necessiterà di regolatori di carica e batterie di accumulo dell’energia prodotta. A que-

sti costi si devono aggiungere nel tempo, anche quelli di esercizio per la manutenzione annuale: in genere per

i nuovi sistemi sono abbastanza bassi e accessibili. Utile è la stipula di un contratto di assistenza con la ditta

installatrice al momento dell’acquisto, per ottenere un’ulteriore sconto.

Il costo fortemente proibitivo della tecnologia fotovoltaica rappresenta quindi l’ostacolo principale alla loro con-

creta diffusione sul mercato. Con i valori riportati in tabella infatti, il prezzo del chilowattora prodotto, consi-

derando l’investimento fatto per la sua installazione e manutenzione, è di circa 0,6 Euro (IVA esclusa) con un impianto stand alone e di circa 0,34 Euro (IVA esclusa) con un impianto connesso alla rete. Questi prezzi non

sono assolutamente competitivi se si considera che mediamente, l’energia elettrica da fonti fossili convenzionali

pagata in bolletta è di circa 0,18 Euro/kWh.

Nonostante la disparità di prezzo, il solare fotovoltaico diventa però conveniente dal punto di vista economico

in presenza del fi nanziamento in conto energia istituito con Decreto del Ministero delle Attività Produttive il

28/7/2005 poi modifi cato con successivo DM 6/02/06.

Diversamente dai fi nanziamenti in conto capitale (es. il programma “mille tetti fotovoltaici”) che elargivano con-

tributi elevati (fi no al 75%) sul costo dell’investimento sostenuto, il conto energia rappresenta una forma di

investimento economico in quanto paga l’energia effettivamente prodotta dall’impianto, attraverso una tariffa incentivante per 20 anni 14.

Impianto Stand Alone Impianto Grid Connected

9.800 Euro IVA esclusa 6.700 - 8.300 Euro IVA esclusa

Fonte ENEA

14 Con le modifi che apportate con il DM 6/02/06 la tariffa incentivante rimane costante per 20 anni dal momento di accettazione della domanda da parte del GRTN (Gestore della Rete di Trasmissione Nazionale) senza nessun aggiornamento della stessa tariffa secondo l’indice ISTAT (la tariffa non sarà aggiornata al costo della vita).

12

Potenza nominale dell’impianto (kW)

Impianti non integratiarchitettonicamente

Impianti parzialmenteintegrati architettonicamente

Impianti con integrazione architettonica

1 P 3 0,40 (Euro/kWh) 0,44 (Euro/kWh) 0,49 (Euro/kWh)

3 P 20 0,38 (Euro/kWh) 0,42 (Euro/kWh) 0,46 (Euro/kWh)

P 20 0,36 (Euro/kWh) 0,40 (Euro/kWh) 0,44 (Euro/kWh)

15 http://www.gazzettauffi ciale.it/guri/attocompleto?dataGazzetta=2007-02-23&redazione=07A01710&service=0&ConNote=116 Dlgs 311/06.17 Raggiunto il tetto dei 1.200 MW si dovrà attendere un successivo provvedimento.

Le modalità di fi nanziamento del Conto Energia sono in continuo divenire. Recentemente è stato pubblicato15 il

nuovo decreto (Decreto 19 febbraio 2007) che prevede le tariffe incentivanti riportate in tabella.

<_ <_

>

Con questa nuova formula del Conto Energia le tariffe più alte si hanno per gli impianti integrati con gli edifi ci e

per gli impianti di piccole dimensioni.

Saranno favoriti con incentivi maggiori coloro che sostituiranno tetti in amianto, che coibenteranno gli edifi ci o

che produrranno energia in quantità non troppo superiore al reale fabbisogno dell’utenza servita.

Incrementi della tariffa sono previsti inoltre se gli impianti vengono realizzati su scuole o strutture sanitarie

pubbliche o qualora il Comune proprietario abbia meno di 5.000 abitanti. In questo modo vengono incoraggiati i

piccoli Comuni ad installare impianti fotovoltaici presso aree e strutture particolari (es. ricoveri per animali, aree

degradate ecc.) che possono così autosostenersi economicamente.

Un incremento della tariffa del 5% è inoltre previsto nei casi in cui l’edifi cio, dotato di un attestato di certifi ca-

zione energetica16 consegua, successivamente all’installazione del pannello, una riduzione di almeno il 10%

dell’indice di prestazione energetica.

Si stima che con questo sistema l’impianto possa essere ammortizzato in 10-14 anni; considerando che la sua

vita media è di 25-30 anni, una volta compensata la spesa si produrrà energia gratuitamente continuando a

guadagnare fi no allo scadere dei 20 anni.

Complessivamente la potenza cumulativa incentivabile attraverso il Decreto è 1.200 MW per un obiettivo na-

zionale stabilito di 3.000 MW17. Le modalità di domanda saranno dettagliate in un successivo provvedimento

attuativo, ma si anticipa come le procedure verranno notevolmente semplifi cate rispetto al vecchio sistema.

Oltre al conto energia, sulla scia del crescente interesse verso i sistemi fotovoltaici, iniziano a diffondersi sempre

più tra gli istituti bancari, delle forme di investimento con mutui agevolati per chi sostiene spese a favore delle

forme di energia pulita. Così ad esempio privati, aziende, ma anche enti pubblici che desiderano installare un

impianto di pannelli fotovoltaici, possono richiedere fi nanziamenti agevolati alle proprie banche.

<_ <_

Pannelli non solo sui tetti delle caseSvariati sono gli utilizzi che si stanno facendo negli ultimi anni dei pannelli fotovoltaici: accanto alle piccole celle per

alimentare calcolatrici, orologi, radio, cellulari, pc ecc. che sostituiscono le vecchie e inquinanti batterie deperibili,

la tecnologia sta conquistando spazi sempre più ampi soprattutto in quelle situazioni in cui il fotovoltaico è l’alter-

nativa più conveniente, se non l’unica, per dotare di corrente elettrica utenze particolari.

Per queste ragioni vengono oggi realizzati sistemi per l’illuminazione stradale alimentati con piccoli pannelli foto-

voltaici, in particolare per quelle zone (es. incroci stradali) in cui l’allacciamento alla corrente sarebbe dispendioso.

Lo stesso sistema viene utilizzato per il funzionamento delle luci segnaletiche sulle strade, nei porti e negli aeropor-

ti; per l’alimentazione dei servizi nei camper; per alimentare ripetitori radio, stazioni di rilevamento e trasmissione

dati ecc.

Piccoli pannelli fotovoltaici possono anche essere impiegati per il pompaggio dell’acqua in agricoltura (es. per far

funzionare sistemi di irrigazione a goccia che richiedono piccole potenze di alimentazione) o nelle normali abitazio-

ni per fornire corrente a piccoli “lampioncini segnapasso” lungo vialetti.

13

Bibliografi a

14

Pubblicazioni/Articoli • “Energia dal sole”, collana “La guida del consumatore”, Adiconsum, 2003

• “Solare termico”, quaderno progetto “RES&RUE Dissemination”, Adiconsum

• “Solare fotovoltaico”, quaderno progetto ”RES&RUE Dissemination”, Adiconsum

• “L’energia fotovoltaica”, collana “Sviluppo sostenibile”, ENEA

Linkografi a • www.grtn.it

• www.autorita.energia.it

• www.ilportaledelsole.it

• http://www.fonti-rinnovabili.it

• www.heliant.it

• www.ludit.it/

• http://www.ecoage.com

• www.prorinnovabili.it

• www.carlieuklima.it

• www.heliostechnology.com

• http://acquistiverdi.it/news/687

Stesura: aprile 2007

Questo manuale è stato realizzato nell’ambito della campagna di comunicazione ENERGICAMENTE promossa

della Regione Marche.

Il manuale fa riferimento ai contenuti del Piano Energetico Ambientale Regionale (approvato il 16 febbraio 2005),

che costituisce il quadro di riferimento per i soggetti pubblici e privati che assumono iniziative in campo energe-

tico sul territorio regionale.

Ricerca dati e stesura testi: Punto 3 - Progetti per lo Sviluppo Sostenibile - www.punto3.info

Concept grafi co: Achabgroup - Rete Nazionale di Comunicazione Ambientale - www.achabgroup.it

Regione Marche – Servizio Ambiente e PasesaggioVia Tiziano, 44 – 60125 Ancona.

Tel. 071.806.3521 – Fax 071.806.3012

www.ambiente.marche.it – servizio.ambiente@regione.marche.it