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IL TETTO SOLARE FOTOVOLTAICO  FV

 

I vantaggi della tecnologia fotovoltaica e
le principali applicazioni dei sistemi fotovoltaici.

a cura dell'arch. designer bonarrigo 

fotovoltaicoCos'è un tetto solare fotovoltaico 

Un impianto fotovoltaico permette di trasformare direttamente l'energia solare in energia elettrica in corrente

continua grazie all'effetto fotovoltaico.

Tale fenomeno, scoperto per la prima volta intorno al 1860, si manifesta nei

materiali detti "semiconduttori", il più conosciuto dei quali è il silicio, usato anche nella produzione di componenti

elettronici.

I vantaggi della tecnologia fotovoltaica possono riassumersi in:

- assenza di qualsiasi tipo d’emissione inquinante;

- risparmio dei combustibili fossili;

- estrema affidabilità poiché non esistono parti in movimento (vita utile superiore a 20 anni)

  con costi di manutenzione ridotti al minimo;

- modularità del sistema (per aumentare la taglia basta aumentare il numero dei moduli).

Gli svantaggi sono rappresentati da:

- variabilità ed aleatorietà della fonte energetica (il sole);

- elevato costo iniziale degli impianti. 

Le principali applicazioni dei sistemi fotovoltaici sono:

- impianti (con sistema d’accumulo) per utenze isolate dalla rete

- impianti per utenze collegate alla rete di bassa tensione

- centrali di produzione di energia elettrica, generalmente collegate alla rete in media tensione. 

In definitiva un tetto fotovoltaico è composto da:

- moduli;

- struttura di sostegno per installare i moduli sul tetto, su un terrazzo, su una parete, etc.;

- inverter;

- quadri elettrici, cavi di collegamento. 

Come funziona 

In Italia, per impianti con potenza nominale compresa tra 1 e 2 0 kW di picco, il rapporto contrattuale tra utente, proprietario dell’impianto, e la compagnia elettrica, competente per territorio, è regolato dalla Delibera n° 224 del 2000, emanata dall’Autorità dell’Energia elettrica e del Gas, che consente lo scambio sul posto dell’energia tra impianto fotovoltaico e rete in bassa tensione (modalità operativa comunemente nota come “net metering”).

In sintesi, il provvedimento permette d’immettere in rete l'energia prodotta dall'impianto fotovoltaico e non consumata dall'utente, misurata con un contatore addizionale installato a cura della società elettrica, così come prelevare dalla rete energia quando l'impianto non produce. Alla fine dell'anno si effettua un conguaglio tra energia assorbita ed energia immessa e l'utente, se in debito, integra la differenza. Non è prevista alcuna remunerazione dell'eventuale saldo positivo d’energia immessa in rete, risultante dal conguaglio annuale, ma questa quantità d'energia (kWh) può essere portata a credito per gli anni successivi. Se l'impianto è sovradimensionato rispetto ai consumi ed il credito è

sistematico, esso viene di fatto perduto.

Pertanto, è opportuno sottodimensionare leggermente l'impianto rispetto ai propri consumi. Il contratto impone, inoltre, il rispetto delle norme di qualità, sicurezza ed affidabilità, che garantiscono un funzionamento senza rischi per l’utilizzatore e per la rete.

Dove può essere installato 

I moduli fotovoltaici possono essere collocati su qualsiasi pertinenza dell’immobile di proprietà dell’utente. La decisione in merito alla fattibilità tecnica si basa sull'esistenza nel sito d'installazione dei seguenti requisiti, che

dovranno essere verificati dal progettista/installatore in sede di sopralluogo:

  •  disponibilità dello spazio necessario per installare i moduli (occorre uno spazio netto di circa 8-10 m2 per ogni kWp di potenza installata);
  •  corretta esposizione ed inclinazione della suddetta superficie. Le condizioni ottimali per l'Italia sono:
  •  esposizione SUD (accettata anche SUD-EST, SUD-OVEST, con limitata perdita di produzione)
  •  inclinazione 30-35° gradi;
  •  assenza di ostacoli in grado di creare ombreggiamento.

Le principali soluzioni tecniche e architettoniche per l’installazione di un impianto sono:  

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 1) pannelli parzialmente integrati 2) pannelli totalmente integrati 3) pannelli non integrati (giardino).

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In definitiva un tetto FOTOVOLTAICO è composto da moduli, strutture di sostegno, inverter  e  Quadri elettrici.

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a cura dell'arch. designer bonarrigo  

 

Costi dell'Impianto
 (fotovoltaico)

fotovoltaicoQuanta elettricità produce un tetto fotovoltaico

La produzione elettrica annua di un tetto solare può essere stimata abbastanza accuratamente attraverso un calcolo che tiene conto di:

• la radiazione solare annuale del luogo, che può essere correttamente valutata in tutto il mondo;

• un fattore di correzione calcolato sulla base dell'orientamento, dell'angolo d'inclinazione dell'impianto ed eventuali ombre temporanee;

• le prestazioni tecniche dei moduli fotovoltaici, dell'inverter e degli altri componenti dell’impianto;

• le condizioni operative dei moduli (con l’aumento della temperatura di funzionamento diminuisce l’energia prodotta).

La potenza di picco di un tetto solare si esprime in kWp (chilowatt di picco), cioè la potenza teorica massima che il tetto può produrre nelle condizioni standard di insolazione e temperatura dei moduli (1000 W/m2 e 25°C).

La mappa a sinistra (Fonte:Phébus) mostra la produzione elettrica annua per un tetto solare fotovoltaico da 1 kWp (8-10m2), considerando le migliori condizioni locali d'installazione (30° SUD, assenza ombreggiamenti), con moduli cristallini in silicio d'uso corrente. Nella tabella sottostante (Fonte:Phébus) sono riportati i fattori di correzione

per inclinazione ed orientamento diversi da quelli ottimali (30° SUD) alle latitudini italiane. I riquadri colorati indicano

posizioni da evitare, a meno di vincoli architettonici imposti.

La produzione prevista del tetto  solare può anche essere rapportata al consumo elettrico annuo dell'utenza ed essere espressa in percentuale. Per esempio, 1 kWp in Italia centrale può coprire circa il 30 - 40% dei consumi elettrici di una famiglia.

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A questo punto sorge spontanea la domanda : come mai gli umani usano i combustibili fossili e non hanno ancora steso al sole i 200.000 km² di moduli fotovoltaici necessari ?

Fra le tante risposte possibili, una taglia la testa al toro, ed è questa :

Con la capacità di produzione Fotovoltaica installata ad oggi, servono circa 150 anni; anche ammettendo che nasca una fabbrica nuova al giorno servono sempre 50 anni.

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a cura dell'arch. designer bonarrigo  

 

Conto Energia
 (fotovoltaico)

fotovoltaicoIncentivi per l’installazione 

In Italia, dal 2001 il programma Nazionale e Regionale "Tetti fotovoltaici" ha concesso contributi in conto capitale fino al 75 % (IVA esclusa) del costo d'impianto. Il programma è regolato da autonomi bandi regionali con una finestra temporale per la presentazione delle domande. Anche le singole Province autonomamente emanano bandi a valere sulla legge 10/91 che prevedono incentivi per impianti fotovoltaici.

Infine, alcune Regioni inseriscono regolarmente gli impianti fotovoltaici tra quelli ammissibili a finanziamenti in conto capitale nell’ambito dei Programmi Operativi Plurifondo (POR).

 Inoltre, risulta confermata fino al 31/12/2005 la possibilità di detrarre, per le sole persone fisiche in sede di dichiarazione IRPEF, il 36 % del costo dell’impianto effettivamente sostenuto (IVA inclusa) in dieci rate annuali.

La normativa è, però, in fase di profonda modifica. Il decreto legislativo 387 del 29/12/2003 ha infatti stabilito per

il fotovoltaico il passaggio dal meccanismo d'incentivazione con contributi in conto capitale a quello in conto energia, in analogia a quanto sperimentato con successo in Germania e in Giappone ed altri Paesi internazionali.

Il nuovo meccanismo, regolato da un apposito decreto attuativo firmato dai ministri delle Attività Produttive e dell’Ambiente e pubblicato sulla Gazzetta ufficiale del 5 agosto 2005, prevede la remunerazione dell'energia prodotta dall'impianto con una tariffa incentivata. In particolare sono ammessi agli incentivi gli impianti con dimensione compresa tra 1 e 1000 kWp fino al raggiungimento di una potenza cumulativa installata di 100 MW (100.000 kWp).

 Per essi sono state stabilite le seguenti condizioni:

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* I valori delle tariffe saranno aggiornati annualmente sulla base della variazione dell’indice ISTAT per i beni di consumo (FOI)

* * Per gli impianti con potenza superiore a 50 kWp è previsto un meccanismo di gara e l’inserimento in apposite graduatorie stabilite in base al minimo valore dell’incentivo richiesto, che può essere inferiore a quello massimo indicato in tabella. Gli incentivi saranno concessi fino al raggiungimento di una potenza cumulativa di 40 MW (40.000 kW). I restanti 60 MW sono riservati agli impianti con potenza compresa tra 1 e 50 kWp. Anche per questi ultimi saranno stabilite graduatorie, ma basate sulla sola data di presentazione della domanda di accesso agli incentivi. 

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Il sole riversa, sottoforma di radiazione, visibile e non, una cospiqua quantità di energia (circa 15.000 volte il fabbisogno terrestre).

La capacità degli umani di utilizzare questa manna gratuita è cresciuta (dal 6% al 19%), dagli anni quaranta ad oggi, non di molto, ma abbastanza per poter sviluppare un progetto pulito.

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a cura dell'arch. designer bonarrigo  

 

 

Tariffe degli incentivi
 (fotovoltaico)

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Quanto costa un tetto solare

Il costo del materiale (pannelli ed inverter) è diminuito dal 5 al 10% all'anno negli ultimi 10 anni: si spera che tale tendenza venga confermata anche nel prossimo decennio. Il costo d’installazione può variare, a seconda della situazione locale: fabbricati nuovi o già esistenti, posa in sovrapposizione o integrazione della copertura,  regolamentazioni specifiche per i permessi di costruzione, norme di allacciamento alla rete, distanza pannelli-inverter e inverter-quadro utente, utilizzo di attrezzature durante il montaggio (gru, impalcature).

 A inizio 2005, il costo standard “chiavi in mano” per un sistema di 1 kWp (8 - 10m2) si situa intorno ai 6.500 euro (IVA al 10 % esclusa).

 La maggior parte del costo è dovuta all'investimento in materiali, di cui i moduli rappresentano la percentuale più alta. Naturalmente una corretta preventivazione commerciale non può prescindere da un sopralluogo che valuti  accuratamente gli aspetti dipendenti dal sito d’installazione.

 Il costo annuo di manutenzione è in generale abbastanza basso:

normalmente nelle analisi economiche si stima in circa l’1% del costo d’impianto, da conteggiare sull’intera vita

minima, convenzionalmente fissata in 20 - 25 anni. In tale stima sono compresi anche gli eventuali costi di  manutenzione straordinaria, dovuti alla sostituzione di qualche componente dell’impianto. Il costo di esercizio è limitato al canone annuo da pagare alla società elettrica per l’installazione di un secondo contatore (attualmente fissato in circa 30 euro).

Di seguito una tabella riassuntiva di costi e ricavi con il nuovo Conto Energia 2007 ipotizzando impianti domestici da 2, 3 e 4 kWp parzialmente integrati (caso più frequente):

conto energia

 
Stime di massima basate su valori medi. Ad esempio il costo dell'impianto potrebbe avere una oscillazione del 15% cosi come la produzione annuale dell'impianto può differire anche del 15% se ci sono ostacoli o se l'impianto non è esposto a sud.fotovoltaico
Anche la tariffa Enel o di altro venditore  può cambiare da utente a utente per cui i 0,19 Euro rappresentano un valore di riferimento medio. Il rientro in anni è stato valutato a moneta costante.
Nei calcoli si è fatta l'ipotesi che tutta l'energia prodotta coincida con quella consumata in un anno. (questa è la condizione ottimale del rientro dell'investimento).
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fotovoltaicoIn quanto tempo si recupera il capitale investito

 Per una corretta analisi del ritorno economico del capitale investito nella realizzazione di un “tetto fotovoltaico” è necessario definire una configurazione d’impianto e ipotizzare i valori dei principali parametri coinvolti.

Sono stati simulati due scenari con differenti meccanismi d’incentivazione:

 Scenario A incentivi in conto capitale + detrazione 36% IRPEF su 10 anni

 Scenario B incentivi in conto energia

 Impianto di riferimento:

 tetto fotovoltaico da 3 kWp (disponibilità di circa 25 – 30 m2 di superficie netta)

 installazione su falda del tetto esistente

 non richiesta attrezzatura speciale per il montaggio (gru, impalcature)

 collegamento elettrico tra impianto fotovoltaico e impianto dell’utente non particolarmente complesso

 producibilità annua: 3600 kWh (installazione ottimale in zona soleggiata dell’Italia centrale)

 vita tecnica dell’impianto: 25 anni

 Costi:

 Investimento per impianto “chiavi in mano”: 18.000 euro

 IVA: 1.800 euro

 manutenzione annua: 1 % Investimento

 esercizio annuo: 30 euro

 Valorizzazione energia prodotta:

 Scenario A (Bando Regionale): 0,18 euro/kWh (autoconsumi)

 Scenario B (Conto Energia): 0,63 euro/kWh x 20 anni (0,18 + 0,45)

 Copertura finanziaria:

 Scenario A : 70 % Investimento da contributo in conto capitale, 30 % Investimento + IVA da capitale proprio

 Scenario B: 100 % Investimento + IVA da capitale proprio

 Altri incentivi:

 36 % detrazione IRPEF in 10 anni su capitale proprio investito (solo per scenario A)

 Risultati dell’analisi:

Scenario A (Bando Regionale):

Tempo di ritorno semplice del capitale investito: 11 anni (TR)

Tempo di ritorno attualizzato al 2,5 % : 14 anni (TRA)

Rendimento del capitale investito : 6,9 %

Scenario B (Conto Energia):

Tempo di ritorno semplice del capitale investito: 10 anni (TR)

Tempo di ritorno attualizzato al 2,5 % : 12 anni (TRA)

Rendimento del capitale investito : 8,6 % 

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Il Tempo di Ritorno Attualizzato ( TRA )
Un indicatore che consente una valutazione più attenta della redditività dell’investimento è il Tempo di Ritorno Attualizzato. Esso a differenza del Tempo di Ritorno semplice (TR), tiene in considerazione la vita dell’investimento stesso, il tasso d’interesse, l’inflazione e la deriva del costo del bene prodotto rispetto all'inflazione. Pertanto esso è definito da un numero di anni superiore di quelli espressi dal tempo di ritorno semplice.
Se si effettua un’analisi parametrica del (VAN) in funzione della vita utile dell’investimento si può trovare il numero di anni n per cui esso si annulla. Se il (TRA) risulta inferiore alla vita utile prevista per l’investimento, allora l'investimento risulta vantaggioso.

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Entro breve tempo la domanda di moduli fotovoltaici sarà maggiore della produzione, ne consegue una crescita del prezzo.

Alla fine del 2010 (raggiunta la quota di 1200 MW, restano 14 mesi, clausola della legge per non troncare il mercato) cesseranno le tariffe incentivanti.

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a cura dell'arch. designer bonarrigo  

 

 

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www.bonarrigo.altervista.org

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