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Impianto fotovoltaico + Modulo
Fotovoltaico
La tecnologia fotovoltaica consente di trasformare
direttamente in energia elettrica l'energia associata alla
radiazione solare. Essa sfrutta il cosiddetto effetto
fotovoltaico, basato sulle proprietà di alcuni materiali
semiconduttori (fra cui il silicio, elemento molto diffuso
in natura) che, opportunamente trattati ed interfacciati,
sono in grado di generare elettricità una volta colpiti
dalla radiazione solare - dai
Fotoni - (senza quindi l'uso di alcun combustibile).
Il dispositivo più elementare
capace di operare una conversione dell'energia solare è la
cella fotovoltaica, in grado di produrre una potenza di
circa 1,5 Watt 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 1.000 W/m².
Un modulo fotovoltaico tipo, formato da 36 celle, ha una
superficie di circa mezzo metro quadrato ed eroga, in
condizioni standard, circa 50W.
Il campo fotovoltaico è un insieme di moduli fotovoltaici,
opportunamente collegati in serie e in parallelo, in modo da
realizzare le condizioni operative desiderate. Più¹ moduli
assemblati meccanicamente tra loro formano il pannello.
La bassa densità energetica dell'energia solare necessita
di grandi superfici per ottenere le alte energie necessarie
a rifornire le abitazioni civili. - vedi sotto il ns
Commento NdR:
I sistemi fotovoltaici si
distinguono in sistemi isolati (stand-alone) e sistemi
collegati alla rete (grid connected), questi ultimi a loro
volta si dividono in centrali fotovoltaiche e sistemi
integrati negli edifici.
Nei sistemi isolati, in cui la sola energia è quella
prodotta dal FV, occorre prevedere un sistema di accumulo
(in genere costituito da batterie tipo quelle delle
automobili, e dal relativo apparecchio di controllo e
regolazione della carica), reso necessario dal fatto che il
generatore FV può fornire energia solo nelle ore diurne,
mentre solitamente la richiesta energetica si ha durante
tutte le ore del giorno.
E' opportuno prevedere quindi un dimensionamento del campo
fotovoltaico in grado di permettere, durante le ore di
insolazione, sia l'alimentazione del carico, sia la ricarica
delle batterie di accumulo.
Nei sistemi fotovoltaici isolati, l'immagazzinamento
dell'energia avviene, in genere, mediante accumulatori
elettrochimici (tipo le batterie delle automobili). Tali
accumulatori permettono di far fronte a punte di carico,
senza dover sovradimensionare i generatori, nonchè di
garantire la continuità dell'erogazione dell'energia anche
in caso di basso (o nullo) irraggiamento o guasto temporaneo
dei generatori.
Poichè l'energia prodotta dal generatore FV è sotto forma di
corrente continua (CC), qualora si debbano alimentare
apparecchi che funzionino con corrente alternata (AC), è
necessario introdurre nel sistema un dispositivo
elettronico, detto inverter, che provvede alla conversione
da CC a AC.
L'inverter è un elemento essenziale negli impianti collegati
alla rete elettrica (che è a AC a bassa tensione [BT]), ma
può non esserci se il sistema è isolato (in tal caso tutte
le apparecchiature presenti dovranno funzionare in corrente
continua).
Nei sistemi collegati alla rete
l'inverter è sempre presente mentre, al contrario degli
impianti isolati, non è previsto il sistema di accumulo,
poichè l'energia prodotta durante le ore di insolazione
viene immessa nella rete. Viceversa, nelle ore notturne, il
carico locale viene alimentato dalla rete: un meter provvede
a scalare la differenza dal contatore.
Un sistema di questo tipo è, sotto il punto di vista della
continuità di servizio, più affidabile di un sistema
isolato. Il sistema fotovoltaico, nel suo insieme, capta e
trasforma l'energia solare disponibile e la rende
utilizzabile per l'utenza sotto forma di energia elettrica.
- Tratto da: Enel.it - Per ulteriori informazioni per
impianti Fotovoltaici:
info@vanoli.net
Commento NdR: con un
trattamento speciale dei pannelli fotovoltaici al silicio,
che e' possibile fare sulla superficie ove arrivano i raggi
solari, e' possibile aumentare il loro rendimento dal 14-15
% al 28-40% e piu', a seconda del tipo di pannello
installato.
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Un nuovo record di efficienza
Una lastra ultrasottile di ossido di alluminio riduce le
perdite di energia in superficie. Il primato olandese è
stato annunciato alla conferenza di San Diego (CAL, USA).
I ricercatori della
Eindhoven University of Technology sono riusciti a
implementare l'efficienza delle celle solari, passando dal
21,9 al 23,2 per cento. Se un miglioramento di poco più
dell’1 per cento (in termini assoluti) può apparire modesto,
in realtà consentirà ai produttori di aumentare notevolmente
le prestazioni dei dispositivi ammortizzando i costi.
Lo studio è stato condotto dal fisico Bram Hoex in
collaborazione con il
Fraunhofer Institute e presentato durante la più
importante conferenza statunitense sull’energia solare,
tenutasi a San Diego (California) lo scorso 14 maggio.
Una maggiore efficienza delle
celle è una delle strade per ridurre i costi dell’energia
solare. Soprattutto per quelle nazioni in via di sviluppo
che di luce solare, almeno, sono ricche.
L'aumento di efficienza del 6 per cento in termini relativi
è stato ottenuto tramite l’inserimento di uno strato
ultrasottile – circa 30 nanometri – di ossido di alluminio
sulla faccia anteriore della cella di cristallo di silicio.
Questa lastra ha un'altissima quantità (mai raggiunta
finora) di cariche negative e le normali perdite di energia
in superficie vengono così quasi interamente eliminate.
Secondo i ricercatori, la cella messa a punto da Hoex
implicherà una significativa riduzione nel prezzo di
produzione dell’elettricità solare. Parte del progetto di
ricerca è stato finanziato da tre ministeri olandesi: Affari
Economici, Educazione, Cultura e Scienza, e Ambiente. (g.f.)
Ulteriore Record d'efficienza dei pannelli
Fotovoltaici
La tecnologia multigiunzione ha
permesso di convertire in elettricità il 40% della luce
solare. Un risultato mai raggiunto prima, ma i costi sono
ancora alti.
Il 40 per cento della luce
solare catturata trasformata in energia elettrica. Con
questo tasso di conversione, mai raggiunto prima in Europa,
un nuovo tipo di celle solari messo a punto nell’ambito del
progetto “Fullspectrum”
potrebbe rappresentare una svolta nel settore del
fotovoltaico.
La tecnologia in questione, denominata “multigiunzione”,
esiste già da alcuni anni e impiega diversi materiali - fra
cui gallio, fosforo, indio e germanio -, e consente di
catturare un maggior numero di fotoni rispetto a quanto
possibile con le celle convenzionali a base di silicio.
La tecnologia tradizionale, infatti, permette di convertire
al massimo il 17 per cento della luce solare. Con le nuove
celle a multigiunzione sperimentate dai ricercatori europei
è stato ora raggiunto un tasso di conversione del 39,7 per
cento, che ha migliorato di due punti percentuali il
precedente record europeo ottenuto con questa tecnologia.
I pannelli costruiti con questo
tipo di celle sono piuttosto costosi e finora sono
stati impiegati soltanto per applicazioni nello Spazio.
Secondo i ricercatori, però, i costi possono essere ridotti
inserendo le celle in speciali pannelli dotati di lenti che
concentrino la luce solare, moltiplicando anche di mille
volte il flusso di fotoni.
“L’alta efficienza di conversione”, afferma Andreas Bett del
Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, partner
del progetto, “rende possibile la competitività sul mercato
delle tecnologie di ultima generazione e un ulteriore
ribasso dei costi per la produzione di energia elettrica
dalla luce solare”.
Il progetto, finanziato dalla
Commissione Europea con 8,4 milioni di euro (su un totale di
14,7) e avviato nel 2003, ha visto la partecipazione di 19
centri di ricerca pubblici e privati appartenenti a diversi
paesi, con il coordinamento della
Universidad Politécnica di Madrid. La commissione
europea ha finora investito più di 105 milioni per la
ricerca sull'energia dal fotovoltaico dall'inizio del Sesto
Programma Quadro (2002), in vista dell'obiettivo fissato
per il 2020, momento in cui il 20 per cento dell'energia
totale prodotta in Europa dovrà derivare da fonti
rinnovabili.
Per questo motivo, la Solar Europe Industrial Initiative ha
di recente alzato il contributo previsto per il fotovoltaico
dal 3 al 12 per cento. Un aumento che si dovrebbe tradurre
nell'istallazione di pannelli per 400 Gigawatt di capacità
di picco (il 40 per cento in più rispetto alla situazione
attuale).
Nel 2006 i pannelli installati hanno prodotto lo 0,1 per
cento della richiesta di elettricità in Europa. (s.s.)
Tratti da: galileonet.it
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Celle fotovoltaiche sempre
più efficienti
Il risultato è stato raggiunto prolungando il cammino
della radiazione all'interno dello strato di silicio
Un nuovo metodo per aumentare la efficienza delle celle
fotovoltaiche viene ancora una volta dagli Stati Uniti, ma
questa volta il risultato è stato raggiunto grazie a una
simulazione al computer seguita da test di laboratorio,
grazie al lavoro dei fisici e ingegneri del
MIT di Boston.
Utilizzando infatti la
modellizzazione di un’enorme gamma di tecniche avanzate di
produzione di chip, gli studiosi sono riusciti ad
applicare un rivestimento antiriflesso sulla sua parte
frontale e una combinazione di rivestimenti riflettenti
multistrato a formare una griglia di diffrazione sulla parte
posteriore di film ultrasottili in silicio, arrivando a
calcolare una potenza in uscita che rende conto di una
efficienza che si avvicina al 50 per cento.
Gli strati attentamente progettati e deposti sulla parte
posteriore della cellula determinano un più lungo cammino di
riflessione della luce all’interno dello strato di silicio,
lungo il quale la radiazione luminosa ha più tempo per
depositare la sua energia e quindi per produrre corrente
elettrica.
“Senza questi rivestimenti, infatti, la luce verrebbe
semplicemente riflessa e dispersa nell’aria circostante", ha
spiegato Peter Bermel, fisico del
MIT che ha partecipato alla realizzazione del progetto.
"Uno dei punti critici in questo tipo di ricerche – ha
continuato il ricercatore – è quello di assicurare che
qualunque raggio di luce che entri nello strato percorra un
lungo cammino all’interno del silicio: il problema è quanto
a lungo ciò avvenga prima che sia assorbito e prima che
investa un elettrone producendo una corrente elettrica.”
Le prestazioni simulate si sono rivelate significativamente
migliori di quelle di qualunque altra struttura arrivando,
per film spessi 2 micron a un’efficienza del 50 per cento
nella conversione della radiazione solare in elettricità",
ha commentato Lionel Kimerling, che ha diretto alla ricerca.
“La simulazione, successivamente, è stata verificata grazie
a test di laboratorio a scala reale, confermando le
previsioni al computer e l’importanza di una risultato che
potrebbe avere notevoli applicazioni industriali.”
Il gruppo del MIT presenterà le
conclusioni dello studio al prossimo convegno della
Materials Research Society degli Stati Uniti che si terrà a
Boston, mentre un articolo di resoconto è già stato
accettato per la pubblicazione dalla rivista "Applied
Physics Letters". (fc)
Tratto da: lescienze.espresso.repubblica.it
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Il
fotovoltaico al
silicio,
Obsoleto ed inefficiente ? -
Effetto
fotovoltaico
Il governo spende malissimo le
risorse di cui dispone
Rimini, 18 gen. - Supponiamo di
acquistare un
pannello solare da 4 mq per la produzione di
acqua calda sanitaria e per l’integrazione al riscaldamento
e supponiamo che produca in un anno circa 5.000 kWh di acqua
calda, che funzioni 30 anni e che costi installato 2.300 €.
Significa che ogni euro investito produrrà circa 65,22 kWh.
Supponiamo ora di acquistare un pannello solare fotovoltaico
da 3 kWp al silicio per la produzione di energia elettrica
da inserire in rete.
Supponiamo che produca in un anno circa 3.900 kWh di energia
elettrica, che funzioni 30 anni e che costi installato
15.000 €.
Significa che ogni euro investito produrrà circa 7,8 kWh.
Ovviamente non sono confrontabili direttamente i kWh di
acqua calda con quelli di energia elettrica, ma è ugualmente
possibile effettuare qualche ragionamento. Con l’impiego del
pannello solare ad acqua risparmio del combustibile fossile;
ipotizziamo del metano. Quel metano risparmiato se lo uso
per produrre dell’energia elettrica con una centrale
turbogas posso ipotizzare di ottenere per il 50% energia
elettrica, per il 20% energia termica per teleriscaldamento
ed il resto perdite. Con una piccola semplificazione posso
cioè considerare, a vantaggio della contabilità del
fotovoltaico, un fattore 0,6 per comparare i due pannelli.
Devo quindi confrontare i 7,8 kWh “fotovoltaici” con
0,6*65,22 = 39,13 kWh “termici”. Il rapporto è circa 5.
Significa, tradotto in italiano, che un euro investito nel
solare termico fa risparmiare un quantitativo di
combustibili fossili 5 volte maggiore rispetto allo stesso
euro investito nel “fotovoltaico” al silicio.
È come se andassimo al supermercato e trovassimo un’offerta
folle “PRENDI 1 PAGHI 5”.
Finché lo Stato non è intervenuto, infatti, si sono guardati
bene tutti quanti dal cadere nel tranello; poi sono arrivati
Beppe Grillo e Pantalone che non hanno resistito alla
tentazione di cadere nella demagogia: è stato introdotto il
“conto energia” con il quale la collettività si è fatta
carico di rendere conveniente ciò che conveniente non è, né
economicamente, né ambientalmente (anche se avessimo il
bilancio dello Stato in ordine non avrebbe alcun senso
investire sull’attuale fotovoltaico perlomeno fino alla
saturazione del solare termico). Ogni volta che vedo un
pannello fotovoltaico finanziato con il “conto energia” mi
si spezza il cuore, in quanto tecnico ambientalista, mi si
assotiglia il portafoglio, in quanto cittadino e prego per
l’anima di chi ha concepito questa truffa, in quanto
cristiano.
Tutt’altro ragionamento va fatto per la ricerca. Quelli si
che sono soldi spesi bene ! (1)
Il “fotovoltaico” è senz’altro interessante in prospettiva;
una volta preso atto finalmente che il silicio amorfo, poli
e monocristallino è sempre e comunque obsoleto si potrà
cominciare a fare le cose seriamente. Infatti le ricerche
sono numerosissime e promettenti ovunque. Già si comincia a
sentir parlare di prezzi ridotti ad un quinto. Così i conti
tornerebbero!
Il fotovoltaico potrà così beneficiare, come tutte le altre
fonti rinnovabili e non inquinati, dei semplici certificati
verdi.
La scelta del governo, così come quelli degli altri paesi,
di finanziare in maniera abnorme una tecnologia fallimentare
ed obsoleta risulta comunque inqualificabile. La tesi che la
scelta del governo italiano è corretta perché da moltissimi
anni l’ha fatta anche il governo tedesco mi indispone molto:
in ogni caso, tedeschi o non tedeschi, equivale a
finanziare, oggi, a 10 milioni di lire cadauno, l’acquisto
di PC con processore 286. Aveva un senso effettuare quella
spesa 20 anni fa quando non c’erano alternative e bisognava
comunque imboccare quella strada. Oggi proprio non ce l’ha:
con quella cifra acquisto 20 PC assai più performanti. Chi
sostiene che il fermento nella ricerca è determinato dal
“conto energia” commette un tragico errore; c’è qualcuno che
pensa che quando il fotovoltaico competitivo sarà
disponibile gli Stati continueranno a sprecare le risorse
nei vari “conti energia”?
La risoluzione è semplice: dare al fotovoltaico obsoleto
solo i certificati verdi e dirottare le ingentissime risorse
risparmiate nella ricerca; dal fotovoltaico innovativo, al
solare termico a bassa temperatura (< di 250°C), alla
fusione fredda.
Il pannello fotovoltaico al silicio, finanziato con il
“conto energia”, starà li per molti anni a ricordare alle
nuove generazioni fino a che punto può arrivare
l’incompetenza del governo.
By Lino Rossi – Tratto da: voceditalia.it
Commento NdR: con un
trattamento speciale dei pannelli fotovoltaici al silicio,
che e' possibile fare sulla superficie ove arrivano i raggi
solari, e' possibile aumentare il loro rendimento dal 14-15
% (nel migliore dei casi) al 28-30% e piu', a seconda del tipo di pannello
installato - se interessati scrivere:
info@vanoli.net
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Nuovi e recenti
Pannelli solari -
Effetto fotovoltaico
Pannelli solari più economici grazie ai
pigmenti del
mirtillo. Eliminato il silicio. Costerà meno
produrli ed installarli
Cellule fotovoltaiche organiche messe a punto al
dipartimento di ingegneria elettronica all'università romana
di Tor Vergata. Peccato solo che non profumino di mirtillo.
Altrimenti le celle fotovoltaiche organiche oltre a
rivoluzionare il mondo dei pannelli solari aiuterebbero a
coprire la puzza di smog nelle nostre città.
Possono infatti utilizzare come elemento
attivo pigmenti presi dai frutti di bosco e a differenza dei
normali pannelli solari oggi in commercio hanno eliminato
del tutto il silicio. Costerà meno produrli e istallarli
quindi, ma soprattutto avranno la forma di fogli flessibili
o di lastre di vetro semi trasparenti. Un domani quindi
potranno essere "stesi" sopra i palazzi, funzionare come
copertura per le tende della protezione civile, essere parte
delle finestre di un edificio o dei cristalli di una
vettura.
"La quasi totalità dei pannelli solari in
commercio è costituta da pannelli in silicio che
restituiscono il 15% circa dell'energia solare che ricevono",
spiega Thomas Brown, scienziato anglo-italiano che assieme a
Aldo Di Carlo, Andrea Reale e Franco Giannini dirige il Polo
per il Fotovoltaico Organico del Lazio presso il
Dipartimento di Ingegneria Elettronica dell'Università di
Roma Tor Vergata, "quindi per soddisfare le esigenze di
un utente medio occorre installare pannelli su aree molto
estese. Ma il vero problema sono i costi di fabbricazione e
di produzione che ne rendono problematica la diffusione in
assenza di incentivi statali. Senza dimenticare che il
prezzo del silicio ad alta purezza non è destinato a
scendere considerando la scarsità dell'offerta".
Ma c'è appunto un alternativa, una strada che
la comunità scientifica sta indagando dai primi anni '90 per
ridurre i costi tanto della produzione che
dell'istallazione. Una tecnologia capace di produrre
pannelli solari utilizzando come supporto due strati di
plastica o di vetro che al loro interno contengono una
pellicola sottile di materiale organico semiconduttore.
Con
un costo stimabile meno della metà di un pannello al
silicio.
Di celle del genere ne esistono di due tipi:
quelle ibride (organico/inorganico) e quelle totalmente
organiche.
Alla base viene utilizzato un processo molto simile alla
fotosintesi clorofilliana, con una miscela di materiali in
cui il pigmento assorbe la radiazione solare e gli altri
componenti estraggono la carica per produrre elettricità.
Il problema, almeno per ora, è l'efficienza e
la durata. "Le celle solari completamente organiche
raggiungono una efficienza massima del 4% in laboratorio",
spiega Brown. "Quelle ibride invece sono più vicine a una
maturazione tecnologica e quindi allo sfruttamento
commerciale perché durano di più e l'efficienza è del 10%
circa, tanto che aziende come la Konarka Technologies,
DyeSol, Aisin Seki, Hitachi, e Sharp, stanno investendo
grosse risorse nello sviluppo di questo settore".
Stando alle previsioni nel giro di qualche
anno l'efficienza verrà ulteriormente migliorata, compresa
quella delle celle completamente organiche, anche perché i
vantaggi sono davvero tanti rispetto ai pannelli solari di
oggi. "Basta pensare alle applicazioni", conferma
Brown. "Essendo arrotolabili e facili da portare
diventeranno ad esempio una risorsa preziosa in caso di
disastri naturali. Ed è solo uno dei tanti impieghi
possibili".
Insomma il futuro per quel che riguarda
l'energia pulita è nell'organico e per una volta l'Italia
non rimarrà indietro.
La prima applicazione pratica ?
Sull'isola di Ventotene nel 2008 quando verranno istallati i
primi pannelli basati su questa nuova tecnologia.
By Jaime D'Alessandro - 29-12-2006 - Fonte:
repubblica.it
Commento NdR: con un
trattamento speciale dei pannelli fotovoltaici al silicio,
che e' possibile fare sulla superficie ove arrivano i raggi
solari, e' possibile aumentare il loro rendimento dal 14-15
% al 28-30% e piu', a seconda del tipo di pannello
installato.
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Pannelli solari ai frutti di Bosco - Ricoperti di
polimeri a base di
antocianine, i pigmenti che danno il
colore rosso a more e
mirtilli sono più economici e meno
inquinanti del silicio.
Non saranno rossi o blu, e
nemmeno profumeranno di more o mirtilli, ma promettono di
essere più economici e meno inquinanti dei modelli attuali.
Sono i pannelli solari a base di antocianine, i pigmenti che
danno il colore rosso ai frutti di bosco. A metterli a punto
sono stati i ricercatori dell'Università di Tor Vergata,
Roma, Italy.
«Sono ricoperti da una miscela
di materiali che sfruttano l'energia del Sole, in un
processo per la produzione di energia simile alla
fotosintesi clorofilliana delle piante» spiega Franco
Giannini, docente di elettronica a TorVergata.
Una delle prime applicazioni è
il progetto «Ventotene isola a emissioni zero»: i pannelli
ecologici saranno utilizzati per generare corrente destinata
ai servizi pubblici dell'isola, come l'illuminazione. Senza
rilasciare un solo grammo di anidride carbonica.
Le celle realizzate con
materiali organici (le antocianine o i complessi proteici
estratti dagli
spinaci) oppure plastici sono l'ultima
frontiera della ricerca sui pannelli fotovoltaici,
tradizionalmente costruiti con silicio (monocristallino,
policristallino o amorfo).
Questi sistemi innovativi hanno almeno due vantaggi: sono
più adattabili e costano poche decine di euro. Inoltre la
loro capacità di convertire la luce solare in energia sta
crescendo: possono trasformare il 10 per cento dei raggi
solari ricevuti in corrente elettrica; quelli che utilizzano
pellicole di polimeri arrivano al 6,5 per cento, come ha
dimostrato un recente esperimento condotto da Somenath
Mitra, chimico all'Università del New Jersey. «Un giorno i
proprietari di casa saranno in grado di riprodurre queste
celle solati usando stampanti domestiche» ha osservato
Mitra.
Secondo le previsioni, fra tre
anni il mercato globale dei pannelli fotovoltaici avrà un
valore di 34 miliardi di dollari. E i pannelli organici
promettono di diventare competitivi. Quelli che sfruttano le
proprietà del silicio (con rendimenti tra il 14 e il 17 per
cento per le applicazioni commerciali e fino al 40 per gli
impieghi nello spazio) hanno infatti costi elevati: bisogna
investire 100 milioni di dollari per ottenere 1.000
tonnellate di silicio policristallino, perché sono necessari
processi chimici che richiedono grandi quantità di energia e
un'alta intensità di capitale.
By Luca Dello -
Tratto da: Panorama n° 40 ott. 2007
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Pannelli solari fotovoltaici avvolgibili come Carta
Basta applicare una pellicola su
una parete o su di un tetto per ottenere elettricita' dal
sole, secondo la Nanosolar, i suoi pannelli sono piu'
efficienti dei tradizionali al silicio. il processo
produttivo delle celle ultrasottili e' simile alla stampa a
getto d'inchiostro: il liquido e' formato da molecole di
semiconduttori (rame, indio, gallio, selenio) assemblate
mediante nanotecnologie in grado di formare una pellicola
che converte la luce in eletttricita'.
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La produzione di energia e
il risparmio di combustibile
La
quantità di energia prodotta da un impianto fotovoltaico di taglia
assegnata dipende fortemente dalle condizioni climatiche (essenzialmente
irraggiamento e temperatura) della località in cui esso è installato.
In pratica la potenzialità energetica di una certa località viene
espressa per mezzo dell'insolazione media annua, che fornisce la quantità
di energia solare che nell'arco di un anno incide su una superficie di 1
m2.
Questa grandezza viene di solito misurata in "ore annue di
insolazione equivalente": queste rappresentano il numero di ore di
insolazione nell'arco dell'anno riportate alla condizione di
irraggiamento nominale (1000 W/m²). Questa unità di misura è
particolarmente comoda perchè, nota la potenza nominale dell'impianto,
essa consente di calcolare immediatamente l'energia che esso è in grado
di produrre.
Per
esempio nell'Italia meridionale si misurano 1800 ore equivalenti di
insolazione all'anno; ciò significa che un impianto fotovoltaico della
potenza nominale di 1 kW è potenzialmente in grado di produrre 1800 kWh
all'anno. In realtà occorre tener conto del fatto che la potenza
effettiva ai morsetti dell'impianto è sempre inferiore alla sua potenza
nominale, a causa delle perdite dovute al surriscaldamento dei moduli,
ai collegamenti serie/parallelo e, infine, al rendimento del sistema di
condizionamento della potenza. T
ipicamente, la potenza di un impianto fotovoltaico è circa l'80-85% di quella nominale: di conseguenza la
producibilità effettiva di un impianto da 1 kW è di circa 1500 kWh/anno.
Questo numero consente di valutare immediatamente il risparmio di
combustibili fossili ottenibile per mezzo di un impianto fotovoltaico.
A
questo scopo basta conoscere la vita media dell'impianto, valutabile in
circa 25 anni, ed il cosiddetto "Energy Pay-Back Time - EPBT",
cioè il tempo necessario perché l'impianto produca l'energia spesa per
la sua costruzione, valutato oggi in circa 5 anni. Note queste
grandezze, l'energia netta prodotta dall'impianto può essere calcolata
moltiplicando la produzione annua di energia per la "vita
efficace" dell'impianto e cioè 25 - 5 = 20 anni.
Nel
caso in esame risulta, pertanto, che un impianto da 1 kW produce,
nell'arco della propria vita efficace 1.500 x 20 = 30.000 kWh. Dato che
per produrre1 kW elettrico occorre bruciare circa 0,25 kg di
combustibile fossile, il risparmio complessivo risulta di 30.000 x 0,25
= 7.500 kg di combustibile ovvero 7.5 tep.
I
costi e i benefici nascosti
Fra
tutti i fattori che determinano il grado di penetrazione del
fotovoltaico nel mercato energetico, il costo degli impianti e
dell'energia che essi producono è senz'altro uno dei più importanti,
se non il più importante addirittura. Infatti, dal punto di vista
dell'utente che può scegliere fra diverse fonti di energia, sia
convenzionali, sia rinnovabili, una buona parte dei vantaggi indiretti
offerti dal fotovoltaico - per esempio, il carattere
"nazionale" della fonte e il suo ridottissimo impatto
ambientale - appaiono come elementi secondari rispetto al problema
centrale del costo.
Sotto
questo aspetto, il fotovoltaico appare addirittura penalizzato rispetto
alle fonti convenzionali: infatti, in assenza di adatti incentivi
pubblici capaci di monetizzare a vantaggio dell'utente i vantaggi
sociali offerti dalla tecnologia, il fotovoltaico si trova a dover
competere con tecnologie, come quelle del carbone, del petrolio o del
nucleare, le quali, pur essendo assai più onerose in termini di costi
sociali, non addebitano tali costi all'utente, ma di fatto, tacitamente
li scaricano sulla collettività.
Il
problema è estremamente importante ed è stato analizzato in modo
approfondito in uno studio eseguito dal Fraunhover Gesellschaft -
Institut fur Solarenergiesysteme (FhG-ISE) di Friburg, per conto
dell'Unione Europea.
Il
lavoro del FhG-ISE fa riferimento alla situazione sistente nella
Germania Federale nel 1984 e prende in considerazione la produzione di
impianti termoelettrici, convenzionali o nucleari.
Le conclusioni dello
studio dimostrano che, anche utilizzando i criteri di valutazione molto
prudenziali, i costi sociali
medi associati all'uso di combustibili fossili sono dell'ordine
di 0,07 DM/kWh, mentre quelli associati al nucleare sono di 0,15 DM/kWh.
In lire Italiane correnti (1995) ciò significa che queste tecnologie
sono gravate di un costo "nascosto", pagato - spesso
inconsapevolmente - dalla collettività di circa 80 Lit/kWh in un caso e
di circa 180 Lit/kWh nell'altro: ciò equivale a raddoppiare il costo
sostenuto dall'utente per godere dell'energia elettrica.
Il
costo del chilowattora fotovoltaico
Il
costo dell'energia prodotta da un impianto fotovoltaico può essere
calcolato con la stessa metodologia usata nel caso degli impianti
convenzionali. Secondo il metodo comunemente adottato dalle Aziende
elettriche, il costo dell'energia viene diviso in due parti: un costo
fisso, dovuto all'investimento iniziale necessario per la costruzione
dell'impianto, ed un costo variabile, dovuto alle spese per il
funzionamento e la manutenzione dell'impianto. I costi variabili
includono di solito le spese per il personale, il combustibile e le
parti di ricambio; nel caso del fotovoltaico, naturalmente, la voce
combustibile è assente.
In
formule si può scrivere:
Costo kWh = ( A x I + E ) / N
in cui
A =
Fattore di attualizzazione dell'investimento
I
= Costo dell'investimento
E
= Costo di esercizio e manutenzione
N
= Numero di kWh prodotti dall'impianto in un anno.
Il
fattore A dipende dalla durata dell'impianto - di solito stimata in 25
anni - e dal tasso di interesse reale - cioè depurato del tasso di
inflazione - posto tipicamente pari al 5%.
Sia
i costi di investimento, sia i quelli di esercizio e manutenzione
dipendono fortemente dalla taglia dell'impianto, dal tipo di
applicazione per cui esso è costruito e dalla località in cui esso è
installato: per calcolare, quindi, il costo del kWh prodotto da grandi
centrali fotovoltaiche connesse con la rete non è quindi possibile fare
riferimento ai piccoli impianti per applicazioni isolate, ma occorre
prendere in considerazione impianti simili di grande taglia del tipo
che, a scopo sperimentale e dimostrativo, sono stati realizzati in tutto
il mondo e, specialmente, negli Stati Uniti.
Tuttavia,
dato il numero limitato di esempi di riferimento, la stima dei costi
contiene ampi margini di incertezza. Attualmente, secondo l'esperienzza
americana, il costo complessivo di realizzazione di una centrale può
essere stimato in circa 11MLit/kW. Questo costo è dovuto, per circa il
60% al costo dei moduli, pari dunque a 6,5 - 7,0 MLit/kW e, per la parte
rimanente - circa 4 MLit/kW - al costo degli altri componenti del
sistema e al costo di installazione.
Quanto
ai costi di gestione, l'esperienza delle grandi centrali della
California, mostra che essi possono essere contenuti entro limiti molto
bassi, inferiori a 5 Lit/kWh.
Se
si assume una produzione annua di energia di 1.500 kWh per ogni kW di
potenza installata, la formula precedente fornisce un costo dell'energia
di circa 500 Lit/kWh. Questo costo, ovviamente, va considerato come un
valore limite, valido per gli impianti di grande taglia - superiore a 1
MW - costruiti in maniera tale da ottimizzare il rapporto costo /
prestazioni e installati in località di facile accesso.
Attualmente
questo costo è ancora lontano dalla competitività che, oggi, tenendo
conto dei costi sociali delle fonti convenzionali, può essere posta tra
150 e 180 Lit/kWh: perchè il fotovoltaico possa quindi essere
convenientemente usato per la produzione di energia su grande scala,
occorre ridurre i costi della tecnologia di circa un fattore 3.
La
riduzione del costo dovrà interessare tutti i componenti del sistema.
Per quanto riguarda le parti
non propriamente fotovoltaiche dell'impianto - inverter, strutture
meccaniche di sostegno, ecc. - non appaiono possibili particolari
innovazioni tecnologiche: una buona parte della riduzione potrà
provenire dalle economie di scala legate all'aumento dei volumi di
produzione.
Diversa
appare la situazione per quanto riguarda i moduli: la riduzione di
costo, in questo caso, sembra possibile solo a fronte di tecnologie
innovative ("break-through tecnologico") relative sia ai
materiali, sia ai processi di fabbricazione; questi ultimi, in
particolare, dovranno svilupparsi nel senso della più completa
automazione, anche per andare incontro alle esigenze di "qualità
totale" implicite nella produzione di parti ad elevatissima
tecnologia, per le quali la resa massima costituisce un fattore di
importanza vitale.
Inoltre
appare prevedibile che, grazie all'introduzione coronata dal successo
della tecnologia dei film sottili, la riduzione di costo possa avvenire
ad un passo ancora più spedito di quanto non sia successo finora.
Tratto
da
http://members.xoom.virgilio.it/solardesign/eco_fot.html
Commento
NdR: Tecnologia solare termica "Vacuum" a prezzo
ragionevole.
Finalmente arrivano pannelli solari termici
tecnologia "Vacuum" ad un prezzo congruo al loro
valore (probabile provenienza cinese). In kit
completo, completi di staffe, anche per l'automontaggio,
a partire da 600 euro + IVA.
Sono privi di qualsivoglia parte
elettrico-elettronica soggette ad usura con
guasti e malfunzionamenti, tutto a circolazione
naturale.
Il prezzo e' tale da rendere meschino richiedere
contributi allo stato.
http://www.ecorete.it
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Nuovi impianti fotovoltaici -
Moltiplicare l'efficienza delle celle solari
L’apparecchiatura, di facile costruzione, potrebbe essere
disponibile sul mercato entro tre anni, anche integrata in
dispositivi fotovoltaici esistenti per aumentarne i
rendimenti
"La luce raccolta su una grande
area viene concentrata lungo i bordi”: così Marc A. Baldo
docente associato di ingegneria elettronica del
MIT di Boston spiga il principio di funzionamento
fondamentale di un nuovo “concentratore solare” da lui
realizzato insieme ad alcuni colleghi, che viene descritto
in un articolo sull'ultimo numero della rivista "Science".
Il dispositivo rappresenterebbe un notevole progresso per lo
sfruttamento dell’energia solare, dal momento che
permetterebbe di evitare il ricorso a costose celle solari
su un’ampia area, limitandosi ai bordi, dove la radiazione
viene concentrata, garantendo un aumento della potenza
prodotta dell’ordine del 40 per cento, secondo quanto
annunciato dagli stessi ricercatori.
Inoltre, poiché
l’apparecchiatura è di facile costruzione, potrebbe essere
disponibile sul mercato entro tre anni, anche integrata in
dispositivi fotovoltaici già esistenti per aumentarne
l'efficienza fino al 50 per cento con costi aggiuntivi
minimi e riducendo al contempo il costo di produzione
dell’energia solare.
"Il progetto utilizza alcune idee innovative per raggiungere
un livello di conversione dell’energia radiante: il
risultato dimostra l’importanza critica della ricerca di
base innovativa nell’utilizzazione dell’energia solare con
soddisfacenti rapporti costo/beneficio.”
"I concentratori solari convenzionali seguono il moto del
Sole per ottenere un’alta intensità di radiazione, spesso
utilizzando grandi specchi mobili che sono costosi da
installare e da mantenere”, scrivono gli autori su
“Science”. Inoltre, le celle solari nel punto focale devono
essere raffreddate e viene sprecato molto spazio intorno al
perimetro dell’impianto per evitare che vi siano ombre che
cadono sui concentratori.”
Per contro, il nuovo
concentratore del MIT contempla l’utilizzazione di una
miscela di due diversi coloranti: uno dei due assorbe la
luce su un certo intervallo di lunghezze d’onda, che viene
poi riemessa a lunghezze d’onda differenti e trasportata
lungo il pannello alle celle solari presenti sul bordo. (fc)
Tratto da: lescienze.espresso.repubblica.it
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FOTOVOLTAICO - Centrali fai da te
In Italia sono 10mila gli
impianti di micro generazione in funzione. Così gli utenti
possono diventare produttori e distributori di energia. Con
qualche intoppo.
Non più solo consumatori ma
anche produttori e, perché no, “distributori” . È la nuova
frontiera della produzione di energia elettrica che sta
prendendo piede anche in Italia, seppur lentamente rispetto
ad altri paesi europei.
Parliamo della micro generazione diffusa: singole
abitazioni, gruppi di case o di industrie, terziario
(ospedali, centri sportivi ecc), che adottano le fonti
rinnovabili ottenendo il duplice vantaggio di risparmiare in
bolletta e rendersi energeticamente autonomi.
Non solo, anche di centrare l’obiettivo del 20-20-20 imposto
dall’Unione europea, cioè il raggiungimento entro il 2020
del 20 per cento della produzione energetica da fonti
rinnovabili, del miglioramento del 20 per cento
dell’efficienza e del taglio del 20 per cento nelle
emissioni di anidride carbonica. Che per l’Italia si traduce
in una riduzione del 13 per cento di emissioni di C02 e
l’aumento del 17 per cento dei consumi energetici da fonti
rinnovabili rispetto al 2005.
La voce principale di questa
rivoluzione è il solare fotovoltaico. Questa tecnologia
permette di trasformare la radiazione solare in energia
elettrica sfruttando le proprietà di alcuni materiali, tra
cui il silicio, un elemento semiconduttore molto usato nei
dispositivi elettronici. Gli impianti fotovoltaici sono
cresciuti nel mondo in media al ritmo del 40 per cento
all’anno negli ultimi cinque anni e, secondo le proiezioni
dell'European Photovoltaic Industry Association (Epia), nel
2030 questa tecnologia arriverà a coprire il 9,4 per cento
della produzione globale di elettricità. I dati di un
recente studio di Photon Consulting dicono che l’Italia sarà
il sesto mercato fotovoltaico entro la fine del decennio con
una capacità installata di 1.500 MW, superato solo da
Germania (6.508 MW), California (3.065), Nord America
(1.780), Spagna (2.400) e Giappone (1.600). Ciò significa
che entro il 2010 la capacità globale installata arriverà a
23 GW. Potenzialmente si stima che il fotovoltaico integrato
negli edifici in Italia potrebbe produrre fino a circa 126
TWh/anno (il 38 per cento dei consumi elettrici relativi
all’anno 2005 che sono stati pari a 329 TWh).
Un decisivo impulso a questo mercato in Italia è stato dato
dal Conto Energia, istituito con decreto legge 387/2003 nel
2005 e modificato poi nel febbraio 2007, che introduce la
possibilità di usufruire, una volta realizzato un impianto
fotovoltaico, di incentivi che verranno erogati appunto in
conto energia: il cittadino affronta autonomamente la spesa
di installazione, salvo poi rientrare dell’investimento
cedendo l’energia elettrica prodotta al Gestore dei Servizi
Elettrici (Gse) a una tariffa agevolata.
“Lo stato si impegna a riconoscere per 20 anni al
proprietario di un impianto fotovoltaico delle tariffe che
vanno da 0,36 euro a 0,49 euro per kWh a seconda
dell’integrazione architettonica e della taglia
dell’impianto”, spiega Luca Rubini, docente del dipartimento
di Meccanica ed Aeronautica dell’Università “Sapienza” di
Roma e consigliere di Ises Italia. “Queste tariffe si
applicano a tutta l’energia prodotta, indipendentemente
dalla sua vendita o consumo”.
Immaginiamo che un cittadino installi sulla propria
abitazione un impianto da 3 kW parzialmente integrato
architettonicamente: spenderà circa 20 mila euro e riceverà
dal Gse un pagamento annuale di 0,44 euro per ogni kWh
prodotto. Un impianto del genere produce 3500 kWh, quindi
facendo il calcolo, l’utente riceverà 1540 euro l’anno.
Cosa succede invece con la bolletta ? Un cittadino, che in
genere di giorno lavora, non può consumare l’energia che il
suo impianto produce durante la giornata. Si crea quindi un
esubero di energia, che l’utente può cedere alla rete e poi
riprendere quando gli serve, per esempio quando torna a casa
la sera. Questo meccanismo è definito “scambio sul posto” ed
è praticato per gli impianti tra 1 e 20 kWp dimensionati in
base ai consumi. In questo caso, la rete funge da serbatoio,
dove l’utente può ‘appoggiare’ l’energia prodotta e
riprenderla quando gli serve. Il distributore effettua un
calcolo tra la quantità immessa in rete e quella prelevata
in un anno: se il consumo è stato di 3500 kWh e l’impianto
produce 3500 kWh, allora la bolletta si azzera.
In poche parole, l’energia usata è gratuita, così oltre al
guadagno dell’incentivo c’è il risparmio, che per un
impianto del genere è 0,17 centesimi di euro per kWh. Nel
caso in cui si consumi più di quanto si produce, si paga in
bolletta la sola differenza. Se il saldo è positivo, invece,
cioè la produzione è superiore al consumo, il distributore
elettrico mette a credito per l'anno successivo l'energia in
più (credito che vale per tre anni).
C’è anche una secondo meccanismo di connessione al
distributore elettrico, definito “cessione alla rete”
(vendita), consigliato per gli impianti superiori ai 20 kW,
per esempio quelli di una grossa azienda. In questo caso,
infatti, la produzione sarà sempre molto superiore al
consumo e fare lo scambio sul posto significherebbe perdere
la convenienza. Invece questa opzione permette di vendere
tutto al gestore di rete (a un prezzo di circa 0,095 euro
per kWh) o al mercato libero. In questo caso, quindi, oltre
agli incentivi sull’energia prodotta e consumata, si ricava
il guadagno della vendita dell’energia.
Qualunque sia il meccanismo scelto, sommando incentivi e il
risparmio in bolletta (con lo scambio sul posto) o la
vendita (con la cessione alla rete), considerando il costo
iniziale di un impianto, dopo 8-13 anni è possibile
recuperare l’investimento iniziale e da lì in poi
guadagnarci. Sono molti, infatti, gli italiani che hanno
fiutato la convenienza. Secondo i dati Gse, la potenza
installata degli impianti fotovoltaici attraverso il Conto
Energia ha raggiunto oltre 100 MW su tutto il territorio
nazionale.
Diecimila gli impianti entrati in esercizio, tra vecchio e
nuovo conto energia, dei quali 4.836 sono di piccolo taglia
(compresi tra 1 e 3 kW), 4.260 medi (compresi tra 3 e 20 kW)
e 645 grandi (superiori a 20 kW). Le regioni con una
maggiore potenza installata sono Lombardia (12 MW), Puglia
(11 Mw) e Trentino Alto Adige (10 MW). Solo tre regioni, la
Valle D’Aosta, il Molise e la Liguria, non hanno ancora
installato la potenza di 1 MW. Da quanto è attivo il sistema
il Gse ha riconosciuto 20 milioni di euro in incentivi.
“Il Conto Energia ha dato grande impulso al fotovoltaico,
soprattutto nell’ultimo anno”, continua Rubini. “E’ vero che
in Italia la produzione di elettricità da fonti rinnovabili
non supera il 3 per cento e che il solare in questa
percentuale conta solo lo 0,5 contro il 2,1 dell’eolico, ma
è una tecnologia che sta prendendo piede. Grazie a queste
produzioni in loco la rete elettrica si arricchisce e si
potrebbe arrivare a coprire con le rinnovabili il 60 per
cento del bisogno energetico delle utenze residenziali.
E siccome il residenziale è un terzo del fabbisogno
nazionale, con le rinnovabili si coprirebbe il 20 per cento
dell’intero fabbisogno del paese”. Una possibilità quindi
per cambiare il sistema attuale di approvvigionamento
energetico, basato sui combustibili fossili, e abbattere le
emissioni di CO2. Non solo: la microgenerazione alleggerisce
anche la rete elettrica limitando il rischio di cali di
tensione e black out.
Non mancano dei punti critici. Prima di tutto un problema di
disponibilità di pannelli. “Gli investitori dell’industria
del silicio non riescono a far fronte alla domanda che è
superiore all’offerta, per questo i prezzi non scendono come
invece potrebbero”, conclude Rubini. “Per non parlare della
resistenza che troppo spesso il fotovoltaico ancora incontra
nel nostro paese perché considerato impattante”. E poi le
lungaggini burocratiche e una rete elettrica ancora
instabile e non pronta a reggere la bidirezionalità della
produzione. “Una volta installato l’impianto c’è il collaudo
da parte della società e solo dopo si può fare richiesta al
Gse per il riconoscimento degli incentivi. Ma a volte la
società distributrice tarda a fare il collaudo”, spiega
Mauro Gaggiotti della cooperativa EconomEtica. “Da quando si
firma l’offerta a quando viene allacciato l’impianto possono
passare dei mesi e il cittadino perde tempo utile per
rientrare della spesa sostenuta attraverso il sistema degli
incentivi”.
By Roberta Pizzolante - Tratto da: galileonet.it
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Pannelli solari sempre più
efficienti
Il risultato è stato
raggiunto prolungando il cammino della radiazione
all'interno dello strato di silicio
Un nuovo metodo per aumentare la
efficienza delle celle solari viene ancora una volta dagli
Stati Uniti, ma questa volta il risultato è stato raggiunto
grazie a una simulazione al computer seguita da test di
laboratorio, grazie al lavoro dei fisici e ingegneri del
MIT di Boston.
Utilizzando infatti la modellizzazione di un’enorme gamma di
tecniche avanzate di produzione di chip, gli studiosi sono
riusciti ad applicare un rivestimento antiriflesso sulla sua
parte frontale e una combinazione di rivestimenti
riflettenti multistrato a formare una griglia di diffrazione
sulla parte posteriore di film ultrasottili in silicio,
arrivando a calcolare una potenza in uscita che rende conto
di una efficienza che si avvicina al 50 per cento.
Gli strati attentamente
progettati e deposti sulla parte posteriore della cellula
determinano un più lungo cammino di riflessione della luce
all’interno dello strato di silicio, lungo il quale la
radiazione luminosa ha più tempo per depositare la sua
energia e quindi per produrre corrente elettrica.
“Senza questi rivestimenti,
infatti, la luce verrebbe semplicemente riflessa e dispersa
nell’aria circostante", ha spiegato Peter Bermel, fisico del
MIT che ha partecipato alla realizzazione del progetto.
"Uno dei punti critici in questo tipo di ricerche – ha
continuato il ricercatore – è quello di assicurare che
qualunque raggio di luce che entri nello strato percorra un
lungo cammino all’interno del silicio: il problema è quanto
a lungo ciò avvenga prima che sia assorbito e prima che
investa un elettrone producendo una corrente elettrica.”
Le prestazioni simulate si sono
rivelate significativamente migliori di quelle di qualunque
altra struttura arrivando, per film spessi 2 micron a
un’efficienza del 50 per cento nella conversione della
radiazione solare in elettricità", ha commentato Lionel
Kimerling, che ha diretto alla ricerca. “La simulazione,
successivamente, è stata verificata grazie a test di
laboratorio a scala reale, confermando le previsioni al
computer e l’importanza di una risultato che potrebbe avere
notevoli applicazioni industriali.”
Il gruppo del MIT presenterà le
conclusioni dello studio al prossimo convegno della
Materials Research Society degli Stati Uniti che si
terrà a Boston, mentre un articolo di resoconto è già stato
accettato per la pubblicazione dalla rivista "Applied
Physics Letters". (fc)
Tratto da: lescienze.espresso.repubblica.it
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