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FOTOVOLTAICO: SCEGLIAMO UNA FONTE ENERGETICA PULITA
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Gli impianti fotovoltaici consentono la trasformazione diretta della radiazione solare in energia elettrica sfruttando la caratteristiche di alcuni materiali semiconduttori.
Componente elementare degli impianti fotovoltaici è la cella fotovoltaica, costituita da una sottile fetta di materiale semiconduttore, di forma circolare o quadrata. Il materiale spesso adottato per la costruzione delle celle fotovoltaiche è il silicio (uno degli elementi più abbondanti sul nostro Pianeta), che viene utilizzato in diverse forme: monocristallino, policristallino e amorfo.
La fetta di silicio subisce trattamenti chimico-fisici su entrambi i lati in modo da determinare un campo elettrico nella zona di contatto fra i due strati. Quando la cella è esposta alla luce solare si generano delle cariche elettriche e quindi elettricità a corrente elettrica continua.

Che cosa è e come funziona
Più celle connesse in serie costituiscono un modulo fotovoltaico. I moduli che sono realizzati in modo da resistere agli agenti atmosferici, come pioggia, neve e grandine, sono collegati in serie a formare una struttura chiamata pannello. Un insieme di pannelli, collegati elettricamente in serie, costituisce una stringa, mentre il collegamento in parallelo tra più stringhe è chiamato campo fotovoltaico. Il funzionamento dell’impianto fotovoltaico e, in particolare, il trasferimento dell’energia dal pannello agli apparecchi elettrici di uso comune è garantito dalla presenza di altri componenti come apparecchi di regolazione della potenza, cavi elettrici e quadri di connessione. In particolare, l’inverter è il dispositivo che trasforma la corrente continua prodotta dai moduli in corrente alternata utilizzabile dai comuni elettrodomestici oppure pronta da mettere in rete. I sistemi fotovoltaici hanno una grande affidabilità e una scarsa manutenzione. Il loro tempo di vita è di 25-30 anni.

Sistemi isolati (stand-alone)
I sistemi stand alone necessitano di un sistema di accumulo a batterie per far fronte ai periodi di minore disponibilità dell’energia solare (es. durante la notte) e sono utilizzati per elettrificare utenze isolate o comunque non raggiunte dalla rete elettrica. Le applicazioni più diffuse servono ad alimentare: sistemi di illuminazione; segnaletica; alimentazione dei servizi nei camper; apparecchiature per il pompaggio dell’acqua (in agricoltura); centraline di rilevazione climatica; ecc.

Sistemi connessi alla rete elettrica
I sistemi collegati alla rete non richiedono accumulo perché nelle ore in cui il generatore fotovoltaico non è in grado di produrre l’energia necessaria a coprire la domanda di elettricità, la rete fornisce l’energia richiesta. Nei periodi in cui l’energia prodotta dal sistema fotovoltaico eccede le richieste dell’utenza, l’elettricità in esubero viene invece immessa nella rete elettrica: lo scambio di energia è dunque bidirezionale, e il conteggio dei flussi nelle due direzioni avviene mediante due contatori. All’interno della categoria dei sistemi connessi alla rete elettrica è possibile fare una ulteriore distinzione:

• Centrali fotovoltaiche di potenza: sono grandi impianti con una potenza installata piuttosto elevata, per la produzione centralizzata dell’energia elettrica che viene poi immessa nella rete nazionale o locale e indirizzata agli utenti. I moduli sono posti a terra e le file di moduli devono essere opportunamente distanziate per evitare il loro ombreggiamento reciproco;

• Sistemi integrati negli edifici: sistemi di piccola e media taglia installati o integrati nei tetti e nelle facciate delle costruzioni civili e industriali, e collegati alla rete elettrica di distribuzione in bassa tensione. La corrente continua generata dai moduli fotovoltaici viene trasformata, dall’inverter, in corrente alternata e immessa nella rete interna dell’utenza, in parallelo alla rete elettrica di distribuzione, in modo da poter essere consumata dall’utenza locale oppure ceduta alla rete per la quota eccedente al fabbisogno. L’inverter, oltre alla fondamentale funzione di rendere disponibile corrente alternata, assicura che l’energia immessa in rete sia di alta qualità per poter essere ceduta alla rete nei giusti limiti di tensione e frequenza. Evitando le zone d’ombra, anche la disposizione del pannello sul piano verticale, ad esempio sulla facciata degli edifici, riesce a conseguire ottimi risultati.

Come, dove e perché installarlo
Gli impianti fotovoltaici offrono il vantaggio di essere costruiti secondo le reali necessità dell’utente. Infatti, a seconda delle dimensioni e delle tecnologie adottate, tali impianti possono essere utilizzati sia a servizio di sistemi isolati (sistemi stand alone), sia in connessione con la rete elettrica (grid connected). La produzione di energia da parte di un impianto fotovoltaico varia nel corso dell’anno e dipende da diversi fattori tra cui la latitudine, l’altitudine, l’orientamento,  l’inclinazione della superficie dei moduli e l’efficienza dei moduli e dei circuiti elettronici. Il posizionamento ottimale dei moduli fotovoltaici (per le latitudini italiane) è verso sud con una inclinazione di circa 30° sull’orizzontale, ma piccole deviazioni portano a una diminuzione accettabile dell’energia raccolta (2-5%). Considerando che il consumo di elettricità di un’abitazione monofamiliare varia tra 3.000 e 4.000 kWh/anno, un sistema fotovoltaico, installato ad esempio a Roma, dovrebbe avere una potenza compresa tra 2 e 3 kWp . I dati riportati in tabella si riferiscono all’energia elettrica in corrente alternata prodotta da un impianto con le seguenti caratteristiche:

• potenza 1 kWp;
• efficienza dei moduli 12,5% (silicio monocristallino);
• efficienza dell’elettronica 85%;
• orientamento sud;
• inclinazione 30° sull’orizzontale.

I costi e i vantaggi
I costi di esercizio e di manutenzione degli impianti fotovoltaici sono molto limitati, grazie alla notevole semplicità ed affidabilità delle apparecchiature utilizzate. Dal 2005 il fotovoltaico in tutta Europa, Italia compresa, sta avendo un notevole incremento, con oltre il 60% di crescita dei pannelli installati. Il costo dell’investimento iniziale per l’acquisto del sistema completo (pannelli, inverter) di piccola taglia è di circa € 7.000-8.500 per kWp.

Gli incentivi per chi sceglie il fotovoltaico
La produzione di energia elettrica attraverso la conversione fotovoltaica è stata incentivata a livello nazionale attraverso l’applicazione del Decreto emanato il 28 luglio 2005 e ampliato e modificato dal Decreto ministeriale del 6 febbraio 2006. Alla luce dell’esperienza accumulata è stata predisposta una nuova versione del Conto Energia, che aumenta le disponibilità finanziarie e semplifica le procedure amministrative. Il decreto prevede contributi diversi a seconda della taglia e del grado di integrazione architettonica degli impianti, e la possibilità di optare per lo scambio sul posto o per la cessione in rete dell’energia prodotta, per installazioni di potenza compresa fra 1 e 3 kW. La tabella riporta uno schema delle nuove tariffe differenziate a seconda delle tipologie dell’impianto. Il decreto prevede, inoltre, un ulteriore premio per quegli impianti che beneficiano dello scambio sul posto e sono destinati ad alimentare utenze ubicate in edifici, o unità immobiliari, qualora vengano apportati interventi migliorativi dell’efficienza energetica dell’immobile per una percentuale non inferiore al 10%. Il valore dell’incentivo sarà aumentato della metà dell’effettiva riduzione dei consumi energetici derivante dagli interventi fino, a un massimo del 30% della tariffa. È inoltre previsto l’incremento della tariffa del 5% nei seguenti casi:

• impianti di potenza maggiore di 3 kW con titolo di autoproduttore;
• impianti il cui soggetto responsabile è una scuola pubblica o paritaria o una struttura sanitaria pubblica;
• impianti integrati in strutture esterne degli involucri degli immobili, quando siano in sostituzione di coperture in eternit o contenenti amianto.
• Una volta ottenuto, il valore delle tariffe incentivanti sarà costante per 20 anni.