Impianto Fotovoltaico: Che cos'è, caratteristiche e fisionomia (PARTE 1)

Oggi andiamo a vedere da vicino che cos'è un impianto fotovoltaico trattando le varie peculiarità.
La definizione in generale, come ci suggerisce wikipedia, è questa:
"Un impianto fotovoltaico è un impianto elettrico costituito da più moduli fotovoltaici che sfrutta l'energia solare per produrre energia elettrica mediante effetto fotovoltaico."
Andiamo ad analizzare parola per parola la definizione.
-Un impianto fotovoltaico è un impianto elettrico...: con il termine impianto elettrico ci si riferisce a quell'insieme di apparecchiature elettriche, meccaniche e fisiche atte alla trasmissione e all'utilizzo di energia elettrica.
-...costituito da più moduli fotovoltaici...: Un modulo fotovoltaico è un dispositivo in grado di convertire l'energia solare direttamente in energia elettrica mediante effetto fotovoltaico.
-...che sfrutta l'energia solare per produrre energia elettrica...: Senza dilungarci troppo sulla spiegazione dell'energia solare diciamo brevemente che essa è la fonte primaria di energia sulla Terra e che rende possibile la vita. Da essa derivano più o meno direttamente quasi tutte le altre fonti energetiche disponibili all'uomo.
-...mediante effetto fotovoltaico: l'effetto fotovoltaico è quel fenomeno fisico che si realizza quando un elettrone presente nella banda di valenza di un materiale passa alla banda di conduzione a causa dell'assorbimento di un fotone sufficientemente energetico incidente sul materiale. [Che cosa significa tutto ciò? In parole povere l'effetto fotovoltaico è basato sulle proprietà di alcuni materiali semiconduttori (con caratteristiche sia di conduttore elettrico sia di isolante elettrico, come ad esempio il silicio) che sono in grado di generare elettricità quando vengono colpiti da radiazione solare.]

Gli impianti fotovoltaici sono generalmente suddivisi in due grandi famiglie: impianti ad isola (detti "stand-alone") e impianti connessi ad una rete di distribuzione esistente gestita da terzi (detti "grid-connect").

Stand-alone o impianto ad isola
Generalmente ci si riferisce a quegli impianti elettrici isolati da altre fonti energetiche e che si riforniscono da un impianto fotovoltaico elettricamente isolato ed autosufficiente.
I principali componenti di un impianto fotovoltaico a isola sono generalmente:

• Campo fotovoltaico, incaricato a raccogliere energia attraverso moduli fotovoltaici disposti a favore del sole;
• Regolatore di carica, che stabilizza l'energia raccolta e la gestisce all'interno del sistema;
• Batteria di accumulo, costituita da una o più batterie ricaricabili che hanno il compito di conservare la carica elettrica fornita dai moduli per permetterne un utilizzo da parte degli apparecchi elettrici utilizzatori.
• Inverter o detto convertitore C.C./C.A., deputato a convertire la tensione continua (DC) in uscita dal pannello (solitamente 12 o 24 volt) in una tensione alternata (AC) più alta (in genere 110 o 230 volt per impianti fino a qualche kW, a 400 volt per impianti con potenze oltre i 5 kW)

Grid-connect o impianto connesso alla rete elettrica
Questa famiglia identifica quelle utenze elettriche già servite dalla rete nazionale in AC (corrente alternata), ma che immettono in rete la produzione elettrica risultante dal loro impianto fotovoltaico, opportunamente convertita in corrente alternata e sincronizzata a quella della rete.
I principali componenti di un impianto fotovoltaico connesso alla rete sono:

• Campo fotovoltaico, incaricato a raccogliere energia attraverso moduli fotovoltaici disposti a favore del sole;
• Inverter, deputato a stabilizzare l'energia raccolta, a convertirla in corrente alternata e ad iniettarla in rete;
• Quadristica di protezione e controllo, da situare in base alle normative vigenti tra l'inverter e la rete che questo alimenta.
•   I cavi di connessione, componente spesso sottovalutata, che devono presentare un'adeguata resistenza ai raggi UV ed alle temperature.

Caratteristiche dell'impianto
La potenza nominale di un impianto fotovoltaico si misura con la somma dei valori di potenza nominale di ciascun modulo fotovoltaico di cui è composto il suo campo, e l'unità di misura è il chilowatt (simbolo: kW).
La superficie occupata da un impianto fotovoltaico è in genere poco maggiore rispetto a quella occupata dai soli moduli fotovoltaici, che richiedono, con le odierne tecnologie, circa 8 m² / kW (Significa che occorrono circa 8 m² per realizzare 1kW).
Da osservare che esistono più tipi di celle solari ed ogni tipologia di cella ha un tipico "consumo" in termini di superficie (per esempio con le tecnologie a silicio amorfo oltre i 20 m² / kW). Negli impianti su terreno o tetto piano, è prassi comune distribuire geometricamente il campo su più file, sollevate singolarmente verso il sole, in modo da massimizzare l'irraggiamento captato dai moduli.
In entrambe le configurazioni di impianto, ad isola o connesso, l'unico componente disposto all'esterno è il campo fotovoltaico, mentre regolatore, inverter e batteria sono tipicamente disposti in locali tecnici predisposti.
Curiosità: per massimizzare la captazione dell'irraggiamento solare si progettano e si realizzano sempre più moduli fotovoltaici ad 'inseguimento' solare che adattano cioè l'inclinazione del pannello all'inclinazione dei raggi solari durante il giorno e la stagione.
La prassi vuole che gli impianti fotovoltaici vengano suddivisi per dimensione in 3 grandi famiglie, con un occhio di riguardo soprattutto a quelli connessi alla rete:

• Piccoli impianti: con potenza nominale inferiore a 20 kW;
• Medi impianti: con potenza nominale compresa tra 20 kW e 50 kW;
• Grandi impianti: con potenza nominale maggiore di 50 kW.

Questa classificazione è stata in parte dettata dalla stessa normativa italiana del Conto energia, tuttavia il "Nuovo conto energia" del Febbraio 2007 definisce tre nuove tariffe incentivanti: da 1 a 3 kW, da 3 a 20 kW e oltre i 20 kW.

Stime e fattibilità in larga scala

Le stime del consumo elettrico italiano per il 2008 sono di 339,5 TWh (miliardi di kWh) e sono stati prodotti circa 58 TWh da fonti rinnovabili. Per il fotovoltaico, al termine del 2010, risultava installata una potenza di picco pari a 3470 MW, con una produzione di 1,9 TWh, valore quasi triplicato rispetto ai 0,67 TWh prodotti nel 2009 (questo fa capire di quanto il fenomeno sia in ascesa e di quanta importanza viene data all'energia prodotta da fonti rinnovabili in particolar modo al fotovoltaico).
Secondo vari studi effettuati nel 2004, per coprire il consumo energetico elettrico italiano sarebbero necessari 1.861 km² pari allo 0,62% del territorio italiano (supponendo 1500 ore di insolazione all'anno che generi la potenza di picco e 8 m² per kWp).


Il principale ostacolo all'installazione di questo tipo di impianti è stato, per lungo tempo, l'alto costo degli impianti stessi e di conseguenza dell'energia prodotta. Tali limiti sono stati largamente compensati negli ultimi anni dalla produzione in più larga scala, conseguenza diretta dell'incentivazione offerta alla produzione di energia solare che ha portato ad un sostanziale abbattimento dei costi.
Molte speranze si possono ragionevolmente riporre nel fotovoltaico, integrato con gli altri sistemi di energia rinnovabile, nella sostituzione graduale delle energie fossili, ormai in via di esaurimento. Segnali di questo tipo provengono da diverse esperienze europee. In Germania in particolare, leader mondiale del settore, sono state avviate molte centrali elettriche fotovoltaiche utilizzando zone dismesse o tetti di grandi complessi industriali.

FINE PRIMA PARTE

(Nella seconda parte tratteremo le caratteristiche dei moduli fotovoltaici da vicino e parleremo del conto energia)
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News Eolico: Nanotubi di carbonio e poliuretano per turbine eoliche più leggere a super rendimento

Una svolta nel settore della produzione di energia elettrica dal vento potrebbe giungere a breve e portare novità importanti in questo campo.
Le turbine eoliche attualmente impiegate hanno ottime capacità di raccolta del vento: più sono grandi, più vento riusciranno a catturare e più energia elettrica genereranno.
Il problema risiede nel fatto che le maggiori dimensioni portano inevitabilmente ad un peso maggiore con conseguente diminuzione dell’efficienza delle stesse.
Gli scienziati del Case Western Reserve University stanno risolvendo il problema adottando i nanotubi di carbonio nella costruzione delle future pale eoliche che risultano molto più leggere e resistent di quelle attualmente in commercio.
I nanotubi di carbonio vengono già impiegati nella costruzione di telai per super-biciclette o per creare racchette da tennis dalle altissime prestazioni.
La caratteristica principe di questo materiale è l’incredibile leggerezza unita ad una impressionante resistenza alla trazione ed alle sollecitazioni in generale: fino a 5 volte la tenuta della fibra di carbonio e fino a 60 volte quella dell’alluminio.
I testi condotti hanno evidenziato come il mix formato da nanotubi di carbonio e poliuretano, sia quasi 8 volte più longevo e resistente alle microfratture del composto resina epossidica-vetroresina, più utilizzato in queste creazioni; altri test di comparazione, con un altro materiale tra i più usati per realizzare le pale, il vinilestere-vetroresina, hanno dato esito positivo.
Marcio Loos ha aggiunto dei nanotubi di carbonio alla miscela di poliuretano di una pala, costruendo un prototipo della stessa forma di una pala commerciale da 400 W, usando la tecnica del “sotto vuoto”.
Con una struttura più leggera diventa possibile aumentare le dimensioni del rotore e, quindi, costruire pale più grandi, oppure azionare le pale con un vento di minore forza. In entrambi i casi le pale diventano capaci di produrre più energia.
Anche il rinforzo della pala aumenta la resa, perché impedisce la deformazione meccanica e, quindi, mantiene la forma ottimale per catturare il vento, senza sprecare energia in deformazioni e senza farsi scappare il vento. 
I test di stress hanno mostrato che il poliuretano ai nanotubi resiste molto meglio delle resine epossidiche o estere vinilico rinforzati con la fibra di vetro. Molto positivi anche i test di delaminazione e velocità di crescita delle fratture.
In definitiva, l’uso dei nanotubi di carbonio comporterebbe un enorme risparmio, in termini di peso, tale da rendere più veloci e far guadagnare più spinta alle nuove turbine.

News Fotovoltaico: Nuovo parco fotovoltaico costruito su una ex discarica

Barricalla, società che gestisce il principale impianto di smaltimento di rifiuti industriali d’Italia sita in Collegno, ha inaugurato oggi il suo primo parco fotovoltaico alle porte di Torino.
Il Parco ha riqualificato un’area dove prima sorgeva una discarica; l’intervento effettuato in due tempi interessa una superficie di circa 5 ettari: 4.680 mq di superficie fotovoltaica, 2.925 moduli di ultima generazione raggruppati in 325 stringhe, per una potenza di 936 KW, in grado di produrre a regime oltre 1,12 GWh all’anno. Un terzo coprirà l’intero fabbisogno di energia dell’azienda, mentre il rimanente sarà immesso nella rete ENEL.

News Fotovoltaico: Sostituito il Bivacco Giusto Gervasutti con uno nuovo di concezione moderna ed avveniristica

Situato nel comune di Courmayeur (AO), in Val Ferret, nel massiccio del Monte Bianco, a 2835m.
Fondato su un piccolo isolotto roccioso emergente dal ghiacciaio del Fréboudze ed è intitolato all'alpinista friulano Giusto Gervasutti.
Il nuovo bivacco Gervasutti ideato dagli architetti Luca Gentilcore e Stefano Testa si colloca nell’ambito del progetto Leap (Living Ecological Alpine Pod) il cui scopo è quello di realizzare bivacchi modulari ed ecosostenibili. 
La struttura, commissionato dal CAI Torino, è realizzata in materiale composito con una scocca modulare in sandwich composito e organizzata internamente in quattro ambienti (ingresso, locale per il pranzo, 2 camerate con 12 posti letto) per un totale di trenta metri quadri di 1980 chili di peso. Tale impostazione costruttiva derivata dalle esperienze nautiche ed aeronautiche, consentirà al nuovo bivacco di resistere maggiormente nel tempo alle condizioni dell’alta quota. In più sarà attivo un sistema dedicato di autodiagnosi e di rilevamento di dati ambientali interni ed esterni, ed un punto di chiamata di soccorso.
Il progetto è estremamente innovativo sia a livello strutturale (i vari pezzi che lo compongono sono stati realizzati a valle per poi essere elitrasportati fino sulla parete), sia a livello energetico, in quanto è alimentato da un impianto fotovoltaico in grado di renderlo autosufficiente tutto l’anno. Per la progettazione e realizzazione è stata coinvolta l’azienda EDF ENR Solare, joint venture italiana del gruppo EDF specializzata in impianti fotovoltaici su tetto e altre strutture, che ha supportato il CAI con un’attività di consulenza e sponsorizzato la posa del bivacco.
L’impianto installato ha una potenza di 2,4 kWp e i 24 moduli che lo compongono sono formati da celle fotovoltaiche annegate in un polimero speciale che ne consente la massima flessibilità. L’energia prodotta sarà utilizzata per alimentare l’impianto di illuminazione e le prese elettriche, nonché la piastra da cucina e il computer di bordo previsti per gli alpinisti  ospiti del nuovo Gervasutti. Il consumo fisso giornaliero (escluso l’autoconsumo batteria) è previsto in circa 800 Wh.
Un ulteriore elemento innovativo è dato dal parco batterie. Usate per la prima volta per un impianto in isola e realizzate in sodio e nichel, sono completamente riciclabili e ad alta sicurezza. Ogni batteria (protetta da un
cappotto esterno in silice microporosa, completamente riciclabile e a zero emissioni di CO2) è equipaggiata con un software per il controllo e il monitoraggio attraverso una scansione all’ora. Anche i pannelli sono tutti indipendenti e ciascuno ha un suo regolatore, in modo tale da non bloccare il funzionamento dell’intero impianto se un singolo pannello fosse limitato dall’ombra o dalla neve.

 

In Australia corsa delle auto solari

Ha preso il via a Darwin, in Australia, il campionato mondiale per auto ad energia solare. Partecipano 40 team da 22 paesi del mondo; i concorrenti dovranno coprire la distanza fra Darwin e Adelaide, circa 3000 km più a sud. Le auto in competizione devono muoversi sfruttando esclusivamente l'energia solare o recuperando l'energia cinetica del veicolo.
La corsa, denominata  "World Solar Challenge", attraversa l'Australia partendo da Darwin fino ad Adelaide la sede di arrivo. La competizione è riservata solo ai veicoli che si muovono grazie ai pannelli solari.

Da Nord a Sud attraverso condizioni climatiche estreme: caldo intenso, vento contrario, nuvole, possibili piogge e imprevisti metteranno alla prova i prototipi e le capacità strategiche dei team, cui spetta la valutazione costante della velocità del veicolo in funzione dell'energia disponibile.

Una sfida scandita da regole ben precise: si corre su strade aperte al traffico, dalle 8 alle 17 momento in cui, sotto il controllo dei commissari di gara, i team si accampano ai lati della strada per passare la notte sotto la coperta stellata del deserto australiano.

Il World Solar Challenge è una competizione molto diversa dalle altre: ciò che la contraddistingue è lo spirito di collaborazione tra i team e la condivisione di esperienze diverse che rende questa gara un momento unico di sviluppo e approfondimento delle conoscenze di ciascuna squadra nel campo della mobilità ad emissioni zero.
 

Il World Solar Challenge 2011, che si svolgerà dal 16 al 23 ottobre, parlerà anche italiano. Infatti, è stata presentata Emilia II, la vettura che rappresenterà l'Italia, e che possiede nel proprio DNA un pizzico di Ferrari. Un pedigree nobile, dunque. Non a caso, il veicolo è stato svelato al Museo Ferrari di Maranello, e all'interno del team Onda Solare, che gestisce il progetto, c'è una rappresentanza dell'Ipsia “Alfredo Ferrari”, creato proprio dal Drake negli anni '40, per formare tecnici altamente specializzati nel settore dell'industria automotive.

Emilia II, sviluppata dall'Università di Bologna, con il contributo di un pool di piccole aziende, è alimentata da 6 metri quadri di celle fotovoltaiche al silicio da 1,3 kW: Il trasferimento di energia nelle batterie è assicurato da un complesso sistema elettronico. Il massimo rendimento energetico viene realizzato anche grazie a una sapiente aerodinamica per il corpo vettura.

Per ogni tappa, ogni giorno, quattro piloti si alterneranno alla guida di Emilia II sotto la scorta attenta dei mezzi d'appoggio con lo scopo di tagliare per primi il traguardo di Adelaide.

E' possibile seguire la gara in tempo reale grazie al gps collegato al sito www.ondasolare.com

News Fotovoltaico: Siena stanzia 300 mila euro per fotovoltaico di piccola taglia

Per il quarto anno consecutivo, l'amministrazione provinciale ha scelto di investire oltre 300 mila euro, grazie alle risorse messe a disposizione dalla Fondazione Monte dei Paschi di Siena, in un nuovo bando per l’erogazione di contributi in conto capitale rivolti a cittadini e imprese che scelgono di realizzare impianti a basso impatto ambientale. Dal 2008, grazie ai precedenti bandi, sono stati realizzati in tutto il territorio 546 impianti, con una potenza istallata complessiva di 3419,03 kWp e una capacità di produzione di energia elettrica pari a 4.273 MWh e 2.350 tonnellate di CO2 all’anno evitate.
Al Bando 2011 potranno partecipare privati, condomini di unità abitative e/o edifici e piccole e medie imprese con sede operativa in provincia di Siena. Sono tre le tipologie di impianti che potranno essere ammesse ai finanziamenti: gli impianti “su edifici” e gli impianti “integrati con caratteristiche innovative”, gli impianti “a concentrazione”.

“L’approvazione del nuovo bando – ha detto il presidente della Provincia di Siena, Simone Bezzini - conferma la ferma volontà di questa amministrazione di supportare le azioni a sostegno dell’obiettivo “Siena Carbon Free 2015”, che sta trovando una sempre maggiore convergenza negli enti locali, tra gli imprenditori e tra i cittadini del territorio." "Siena Carbon Free 2015" ha l'obiettivo, anche attraverso l’istituzione di un premio, di sensibilizzare i cittadini e di aumentare la consapevolezza che è anche attraverso modeste modifiche delle abitudini quotidiane che ognuno di noi può contribuire alla riduzione delle emissioni” Il progetto “Siena Carbon Free 2015” è stato ammesso alla fase finale del “LivCom Awards” che si svolgerà a Seul, Corea del Sud, dal 27 ottobre al 1° novembre.
Il testo del bando è on line sul sito della Provincia di Siena (CLICCA QUI PER VISUALIZZARE IL BANDO)

(fonte ecosportello.org)

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News Fotovoltaico: A Londra un ponte sul Tamigi con 4.400 pannelli solari

È partito il progetto per l'installazione di 4.400 pannelli solari sulla copertura della stazione ferroviaria di Blackfriars, che sorgerà sul ponte vittoriano che attraversa il Tamigi.
Nel 2012 è prevista la conclusione dei lavori e la struttura ospiterà una superficie di 6mila metri quadri di moduli fotovoltaici, prodotti dalla Sanyo Electric, in grado di produrre ogni anno circa 900mila chilowattora di energia elettrica. L’opera sarà la più grande installazione solare di Londra. La fermata di Blackfriars è al centro di un più ampio programma di ristrutturazione, dal momento che è chiusa dal 2009 per la necessità di interventi di restauro. Il costo per realizzare gli interventi previsti dal progetto ammonta a circa 7,3 milioni di sterline, finanziato dal dipartimenti dei trasporti e dell’ambiente.
Il progetto di ristrutturazione della nuova stazione è stato elaborato in un’ottica di efficienza e risparmio energetico. Oltre alla copertura fotovoltaica saranno installati nell'edificio anche dei “camini solari” per permettere la penetrazione dei raggi del sole e favorire l'uso di illuminazione naturale. La stazione, inoltre, sarà attrezzata con un impianto di recupero dell'acqua piovana. Tutti accorgimenti che, secondo i progettisti, permetteranno di dimezzare il consumo elettrico di Blackfriars e di tagliare le emissioni di CO2 di circa 511 tonnellate all’anno. L'obiettivo più generale dei costruttori e della Network Rails è quello di ridurre le emissioni per passeggero del 25% entro il 2020.
“Blackfriars Bridge è il luogo ideale per il solare, con una nuova vasta e iconica superficie di copertura, proprio nel cuore di Londra”, ha commentato Derry Newman, amministratore delegato della Solarcentury, l'impresa inglese che ha ottenuto l'appalto. Al momento, esiste al mondo un solo altro “ponte solare”, la passerella Kurilpa di Brisbane, in Australia, anche se all'inizio di quest'anno 16mila pannelli solari sono stati installati sulla sommità di un tunnel ferroviario in Belgio, producendo una quantità di energia solare in grado di alimentare tutti i treni del Paese per un giorno all'anno.
(fonte ecosportello.org)