VViiaaggggiioo nneell mmoonnddoo

ddeell ffoottoovvoollttaaiiccoo

LA RADIAZIONE SOLAREL’impianto fotovoltaico trasforma la radiazionesolare captata dai pannelli in energia continua.Quest’ultima, grazie all’inverter, viene trasfor-mata in corrente alternata, in modo da po-terla utilizzare nelle nostre abitazioni. Laradiazione solare non è la stessa su tutta laterra, ma varia in funzione della posizione geo-grafica. Va da sé che le regioni più meridionaligodono di maggior radiazione solare rispettoa quelle settentrionali. Questa radiazione ètabellata ed espressa in kWh/mq per anno, infunzione della città di riferimento in cui l’im-pianto verrà installato. Il valore è inteso peruna superficie esposta perfettamente a sude perfettamente in piano. Nel caso in cui que-ste due variabili angolari differiscano si ap-portano delle correzioni alla radiazione dipartenza.

città kWh/m2

aosta 1282,5milano 1388,61Firenze 1433,33roma 1516,39napoli 1538,61palermo 1631,11

radiazioni medie annuedi alcune città italiane

1aLA MIA casacontinua...

mappa dellaradiazione solare

nel nostro paese

continua...1aLA MIA casa

IL MODULO FOTOVOLTAICOCostituisce la superficie captante dell’im-pianto. È costituito come un wafer dalle cellefotovoltaiche, sopra di esse un film sottile(EVA), e una lastra di vetro per la protezionecontro l’intemperie. Al disotto delle celle unaltro strato di EVA e una lastra TEDLAR che co-stituisce il fondo su cui sono stampati i cir-cuiti di collegamento delle varie celle. Dietroal modulo escono due cavi di circa 1 metro checostituisco i due poli del modulo. Il tutto è rac-chiuso da una cornice in alluminio. In com-mercio ve ne sono tantissimi. Il trend è diavere pannelli che si attestano intorno ai 200Wp di produzione. Attenzione, molto spesso iproduttori pubblicizzano pannelli di altissimeprestazioni. Un parametro univoco per te-stare la capacità di un modulo è la sua effi-cienza. Spesso un modulo, dichiarato conun’alta produzione di Watt, in realtà si tramutain un bluff, in quanto il pannello è di dimen-sioni maggiorate. Nel caso avessimo a disposi-zione un piccolo spazio e volessimo installare lamassima potenza possibile (per ottenere unaelevata produzione) dovremo scegliere moduliche abbiano un'elevata efficienza areale (ovveroin funzione dell’area del modulo), mentre seabbiamo molto spazio a disposizione si può tran-quillamente trascurare questo dato e sceglieremoduli (come l’amorfo per esempio) che a pa-rità di potenza installata occupano il doppio dellospazio per esempio. I valori di potenza dichia-rati dai produttori si rapportano, per conven-zione, a una radiazione di 1000 W/m2 inpiano, ad una temperatura di 25°C ed AM(air mass; massa d’aria) 1,5.

LA STRINGA È costituita da un definito numero di pannellifotovoltaici che, collegati in serie afferiscono al-l’inverter. La stringa viene, infatti, definita infase di progettazione, in base ai parametricaratteristici dei pannelli (tensione Vmpp,corrente Impp, potenza Pmax) e quelli di in-gresso dell’inverter (Imax, range di tensione,tensione max e potenza FV), in modo da ot-tenere il migliore rendimento dell’‘impianto. A secondo della potenza dell’inverter e dellatipologia, di seguito descritta, viene anchedefinito il numero di stringhe che afferisconoad ogni singolo inverter.

L’INVERTERTrasforma l’energia continua, prodotta daipannelli fotovoltaici, in corrente alternata. Inquesto modo è possibile utilizzarla per tuttele nostre utenze. Gli inverter possono esseresia centralizzati sia distribuiti. Gli inverter centralizzati sono per potenzeelevate e pertanto vengono mediamente im-piegati per grossi impianti. Un inverter cen-tralizzato è costituito da un sistemamodulare a cassetti, inseriti in un rack, si-mile ad un piccolo armadio. A secondo delladimensione e quindi del numero dei moduli, lapotenza può variare dai 50 kW ai 100 kW. Gli inverter distribuiti invece sono più piccolied hanno potenza inferiore. Le potenze pos-sono variare dai 3 kW ai 10 kW. Ovviamenteper impianti di piccola/media dimensione siuseranno inverter distribuiti, per quelli digrande potenza la scelta tra i distribuiti e

centralizzati va oppor-tunamente vagliata dalprogettista, in modo daottimizzare tutto l’im-pianto sia in termini dicosto sia di presta-zione. Gli inverters cen-tralizzati vanno dispostiin una sala tecnica, po-sizionandoli su piatta-forme in cemento, inquanto anche superiori ai200 kg.

Facciamo un esempio:efficienza = pot. pan/area pan./radiazione convenzionale

modulo 1 dim. 1,00mx1,00m – potenza prodotta: 150 Wp efficienza = 150Wp/1 m2/1000 W/m2 = 15%

modulo 2 dim. 1,00mx1,50m - potenza prodotta: 200 Wp efficienza = 200Wp/1,50 m2/1000 W/m2 = 13%

come si può verificare il modulo 1 è maggiormente performante, anche se ha una produzione di Watt inferiore ri-

spetto al numero 2.i pannelli attualmente in commercio hanno un’efficienza che ssii aaggggiirraa iinnttoonnoo aall 16%-18%,,ppeerr ii ppaannnneellllii mmoonnooccrriissttaalllliinnii,, 12%-15% ppeerr ii ppoolliiccrriissttaalllliinnii. la ricerca di questi ultimi anni sta miglio-

rando, di qualche punto percentuale, l’efficienza dei pannelli. sembrano percentuali molto basse, ma permettono

di avere buone produzioni di energia. per confronto, una pianta hhaa uunnaa eefffificciieennzzaa ddeell 4%, per assolvere la

sua funzione vitale di fotosintesi.

sole, sole, soleecome già detto, l’ombra è il pericolo maggiore per un impianto fotovoltaico. il pro-

gettista dovrà accuratamente tenerne conto, in modo da avere l’impianto sempre al

sole. si fa presente che se una cella di un modulo rimane in ombra, tutto il modulo

sarà spento. Bisogna considerare anche l’ombra portata dalla fila precedente di

pannelli fotovoltaici. per tale motivo le file di pannelli verranno opportunamente di-

stanziate l’una dall’altra, in modo da non provocare delle ombre. per questo mo-

tivo, se è a disposizione un terreno di 200 mq, non si potranno mai installare 200

mq di pannelli, ma si considererà che solo circa la metà della superficie di terreno,

ossia 100mq, potrà essere superficie di fotovoltaico, la restante parte verrà occu-

pata dagli spazi tecnici.

Insieme ai pannelli e gli inverters, in un impianto fotovoltaico trovano posto anche altri componenti come:

- i cavi solari che permettono il collegamento tra i pannelli e l’inverter. Hanno dei connettori ad innesto rapido, per permetteredi facilitare e velocizzare i collegamenti;

- la struttura di sostegno, costituita daprofili in alluminio su cui vengonopoggiati i pannelli nell’opportunaangolazione. Sono zavorrati in modo da avere una tenuta al vento;

- quadri di campo in cui sono alloggiati i sezionatori e diodi di protezione per lemanutenzioni;

- sistema di monitoraggio sia localmente che da remoto. Con apposito software ed un collegamento ad internet si puòcontrollare la produzione del proprioimpianto comodamente da casa odall’ufficio, sia su di un PC che su un palmare.

ASPETTO ECONOMICOFatta una panoramica sugli elementi tecno-logici e le considerazioni da tener presentenella progettazione, passiamo a esaminarel’aspetto economico e, con opportuniesempi, ci proponiamo di far meglio com-prendere i vantaggi e la redditività di un im-pianto fotovoltaico. Per un impianto di fascia B, il parametro eco-nomico attualmente di riferimento è di 4.800euro/kWp. Questo vuol dire che un impianto da 20 kWpcosterà circa 96.000 euro (€4800,00 x 20). In questo costo sono comprese la progetta-zione, la fornitura e l’installazione. Inoltre, ai fini di una corretta verifica della ri-caduta economica dell’investimento, sarànecessario prevedere il costo per opere dimanutenzione ordinaria e straordinaria, sti-mato intorno all’1% del costo complessivo edinfine il costo per un’assicurazione dell’im-pianto. Questi costi aggiuntivi verranno spal-mati nell’arco temporale di 20 anni, duratadell’incentivo statale. Considerate quindi tuttequeste voci, si ricava il pay-back (ritorno eco-nomico) dell’impianto. Vale a dire che, supe-rato il periodo per l’ammortamento, l’impiantocomincerà a dare un considerevole guada-gno economico.

ESEMPIO VILLETTAAnalizzando i consumi medi di una villetta dicirca 120 mq, si predispone un impianto foto-voltaico da 4,5 kWp. L’impianto, posizionatoin copertura in modo da avere l’integrazionearchitettonica, verrà ammortizzato in brevetempo con un guadagno immediato per iproprietari della villetta.

ESEMPIO EDIFICIO CONDOMINIALEImpianto da 9 kwp per un condominio di Roma,costituito da 40 alloggi.L’impianto va a coprire l’intero fabbisognoenergetico dei consumi elettrici condominiali. Il condominio in esame è dotato di ascensoreche serve tutti i piani. Dal prospetto sotto-stante si vede la redditività dell’impianto e ilbasso sforzo economico che il condominiodovrà sostenere. In più, dopo aver estinto il fi-nanziamento dell’impianto, si accumulerà unfondo annuale, a uso esclusivo del condomi-nio, che potrà essere impiegato per qualsiasialtra opera condominiale.

descrizione €/kWp costocosto della Fornitura € 3.850,00 € 17.382,75costo dell’installazione € 450,00 € 2.031,75oneri di progettazione € 500,00 € 2.257,50totale € 21.672

potenza impianto (kWp) 4,52

per eFFettuare una corretta analisiFinanziaria Bisogna computareanche le spese che si sostengonodurante tutto il periodo

calcolo del ritornoeconomico dell’impianto

descrizione €/kWp costoassicurazione € 20,00 € 1.806,00 costo della manutenzione € 48,00 € 4.334,40costo dell’investimento € 27.812,40

calcolo del costo dell’impianto+ spese nei successivi 20 anni

anno incentivo stataleeuro/anno ammortamento

1 € 3.989,51 - € 23.822,892 € 3.969,56 - € 19.853,333 € 3.949,71 - € 15.903,624 € 3.929,96 - € 11.973,655 € 3.910,31 - € 8.063,346 € 3.890,76 - € 4.172,587 € 3.871,31 - € 301,278 € 3.851,95 € 3.550,699 € 3.832,69 € 7.383,3810 € 3.813,53 € 11.196,9111 € 3.794,46 € 14.991,3712 € 3.775,49 € 18.766,8613 € 3.756,61 € 22.523,4714 € 3.737,83 € 26.261,3015 € 3.719,14 € 29.980,4416 € 3.700,54 € 33.680,9917 € 3.682,04 € 37.363,0318 € 3.663,63 € 41.026,6619 € 3.645,31 € 44.671,9720 € 3.627,09 € 48.299,06totale € 76.111,46

CALCOLO DEL COSTO DELL’IMPIANTO

Fotovoltaico specialeL’impianto in esame si ripaga

dopo sette anni. Superato tale punto si hannosolo guadagni. Al termine dei 20 anni

si accumula un guadagno pari a 48.299,06euro, ovviamente senza pagare

mai la bolletta della corrente

il fotovoltaico di ultima generazionellaa rriicceerrccaa ccoonnttiinnuuaa nneell ccaammppoo ddeell ffoottoovvoollttaaiiccoo ssttaa ffaacceennddoo ppaassssii ddaa ggiiggaannttii.. i cosid-

detti cis, pannelli semitrasparenti o trasparenti consentiranno sempre più un grosso

aiuto per l’integrazione architettonica. infatti, possono trovare installazione nei luoghi

più impensati, come vetrate e infissi di edifici, oppure balaustre di balconi o brise-so-

leil di facciate. in alcuni casi si possono anche usare come grosse tabelle o cartelloni

informativi, potendo addirittura scriverci sopra, con un processo di serigrafia.

operazioni ediFicio composto da 40 alloggi - città di riFerimento romacosti riFeriti al condominio

A SpeSA condominiAle AnnuA riferitA Ai conSumi energetici € 2.000,00

A / 40 Alloggi QuotA condominiAle AnnuA per Singolo Alloggio* € 50,00

costo impianto Fotovoltaico

B coSto di un impiAnto di potenzA pAri A 9,00 kWp € 43.300,00

c coSto delle opere edili previSti per l’inStAllAzione dell’impiAnto € 12.000,00

d =B + c coSto compleSSivo dell’impiAnto € 55.300,00

d / 40 Alloggi QuotA condominiAle lAvori per Singolo Alloggio* € 1.382,50

prestito Bancario - durata 3 anni

e QuotA menSile per preStito BAncArio € 1.750,00

f = e x 12 meSi QuotA AnnuA per preStito BAncArio € 21.000,00

incentivi StAtAli

g incentivo StAtAle Annuo per produzione energiA

dA impiAnto fotovoltAico € 8.000,00

situazione economica dal 1° al 3° anno

H = f - g coSto Annuo per pAgAmento preStito BAncArio € 13.000,00

i = H / 12 meSi coSto menSile per pAgAmento preStito BAncArio € 1.083,33

i / 40 Alloggi coSto dA SoStenere menSilemente per pAgAmento

preStito BAncArio per Alloggio € 27,08

(ScAmBio Sul poSto) coSto menSile per pAgAmento BollettA

energeticA per Singolo Alloggio € 0,00

situazione economica dal 3° al 20° anno

(ScAmBio Sul poSto) coSto menSile per pAgAmento BollettA energeticA

per Singolo Alloggio € 0,00

g incentivo StAtAle Annuo per produzione energiA dA impiAnto

fotovoltAico e relAtivo riSpArmio SullA QuotA condominiAle € 8.000,00

g x 17 Anni cApitAle A diSpoSizione del condominio dopo il 20°Anno € 136.000,00

* per SemplificAzione Si divide lA QuotA in mAnierA mAtemAticA AnzicHè in BASe Alle tABelle milleSimAli1aLA MIA casa