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1 Il fotovoltaico: tecnologie, sistemi e mercato Per.Ind. Maurizio Giardina.

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Presentazione sul tema: "1 Il fotovoltaico: tecnologie, sistemi e mercato Per.Ind. Maurizio Giardina."— Transcript della presentazione:

1 1 Il fotovoltaico: tecnologie, sistemi e mercato Per.Ind. Maurizio Giardina

2 2 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato Argomenti Le Tecnologie delle celle fotovoltaiche Le Tecnologie delle celle fotovoltaiche – il silicio cristallino – il film sottile I sistemi fotovoltaici I sistemi fotovoltaici – i sistemi isolati – i sistemi connessi in rete Il mercato e gli incentivi Il mercato e gli incentivi

3 3 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato Le Tecnologie delle celle fotovoltaiche

4 4 IL SILICIO CRISTALLINO Discreti valori dell efficienza ( %) Discreti valori dell efficienza ( %) Tecnologia affidabile (vita >30 anni Tecnologia affidabile (vita >30 anni Costi elevati Costi elevati alto contenuto energetico alto contenuto energetico processo di fabbricazione complesso processo di fabbricazione complesso Limitata disponibilità di feedstock Limitata disponibilità di feedstock necessità di una produzione specifica per il fotovoltaico necessità di una produzione specifica per il fotovoltaico La tecnologia del silicio cristallino Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

5 5 La tecnologia del silicio cristallino

6 6 Dalla cella al silicio cristallino al modulo fotovoltaico Le celle fotovoltaiche forniscono valori di tensione e corrente insufficienti per alimentare gli apparecchi utilizzatori e sono estremamente fragili e prive di supporto meccanico; Esse vengono, quindi, assemblate in modo opportuno a costituire ununica struttura robusta in grado di garantire molti anni di funzionamento anche in condizioni ambientali difficili. Tale struttura è il modulo fotovoltaico; Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

7 7 Struttura di un modulo fotovoltaico (c-Si) vetro EVA celle EVA Tedlar Il processo di assemblaggio delle celle in moduli consiste nelle preparazione di un sandwich composto da: Una lastra di vetro ad alta trasmittanza (90%); Un foglio sigillante in EVA (acetato viniletilenico); Le Celle fotovoltaiche già collegate elettricamente; Un altro foglio di EVA; Una protezione posteriore (generalmente Tedlar). Al sandwich, dopo averlo opportunamente trattato, viene aggiunta una cornice metallica. Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

8 8 VETRO TEMPERATO CELLA TEDLAR / VETRO EVA SILICONE SIGILLANTE CORNICE IN ALLUMINIO SEZIONE DI UN MODULO EVA celle EVA Vetro Vetro/tedlar Struttura di un modulo fotovoltaico (c-Si) Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

9 9 Moduli fotovoltaici al silicio cristallino MODULO AL SILICIO MONOCRISTALLINO MODULO AL SILICIO POLICRISTALLINO Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

10 10 FILM SOTTILI (a-Si, Cd-Te, CIS) Pro: Consumo di materiale limitato (spessore 0,001 mm) 0,02 g/W (c-Si: 4 g/W) Moduli leggeri e flessibili Fabbricazione del modulo con un unico processo basso costo di produzione Contro: bassa efficienza moduli (7 % a-Si, 11 % Cd-Te…) Degrado (a-Si) La tecnologia dei film sottili Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

11 11 Modulo su lamiera normale Modulo su lamiera coibentata Modulo su supporto flessibile Moduli in film sottile (a-Si) Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

12 12 Efficienza di celle Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

13 13 La produzione mondiale per tecnologie Il silicio cristallino domina la produzione attuale, ma il film sottile sta aumentando la sua quota di mercato. Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

14 14 I Sistemi fotovoltaici Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

15 15 Sistemi in grado di captare e trasformare lenergia solare in energia elettrica Caratteristiche generali: Uso di una fonte inesauribile; Completa modularità; Elevata affidabilità; Funzionamento automatico Si dividono in impianti: Collegati alla Rete; Isolati dalla Rete. I sistemi fotovoltaici Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

16 16 Dalla cella al generatore fotovoltaico CELLA MODULO PANNELLOSTRINGA GENERATORE FOTOVOLTAICO P Più moduli assemblati in una struttura comune Insieme di pannelli collegati in serie per ottenere la tensione del generatore Insieme di stringhe collegate in parallelo per ottenere la potenza voluta Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

17 17 CONTATORI UTENZE RETE controll o isolame nto ponte DC/ AC INVERTER GENERATORE FOTOVOLTAICO Schema sistema FV connesso in Rete Corrente continua Corrente alternata Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

18 18 I sistemi isolati Sono utilizzati in mancanza della Rete elettrica, lì dove Sono utilizzati in mancanza della Rete elettrica, lì dove esistono siti di difficile accessoesistono siti di difficile accesso è richiesto un basso impatto ambientaleè richiesto un basso impatto ambientale è richiesta una:è richiesta una: alta affidabilità alta affidabilità semplicità di gestione dellimpianto semplicità di gestione dellimpianto trasportabilità trasportabilità riduzione consumi carburante riduzione consumi carburante Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

19 19 GENERATOR DC/DC CONVERTITORE DC/AC INVERTER FOTOVOLTAICO GENERATORE BATTERIA GENERATORE AUSILIARIO CARICO Schema di un sistema FV isolato Corrente continua Corrente alternata Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

20 20 ALIMENTAZIONE SISTEMA DI TELECOMUNICAZIONI Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

21 21 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

22 22 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

23 23 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

24 24 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

25 25 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

26 26 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

27 27 Impianto ad inseguimento. Serre (SA) Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

28 28 Impianto da 600 kW – Manfredonia (FG) Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

29 29 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1, Azimuth E. piano moduli E i,y / E.orizzontale E i,o tilt=0° 15° 30° 45° 70° tilt=90° Esposizione moduli tilt Sud azimuth ENERGIA RACCOLTA DA UNA SUPERFICIE Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

30 30 ENERGIA PRODOTTA DALLIMPIANTO Ep,y –E i,y : radiazione solare annua incidente sui moduli (diretta + diffusa + riflessa) –S : superficie del generatore FV pv : efficienza del generatore FV –P nom : potenza nominale generatore FV ( Pnon moduli) –L pv : perdite sul generatore FV (15%: temperatura, ottiche, mismatch, cavi,diodi) inv : efficienza dellinverter (90%) = E i *P nom *(1-L pv ) * inv E p,y = E i,y * S * pv * inv = E i,y *P nom * 0,75 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

31 31 sistemi ad inseguimento ad un asse: asse orizzontale - Est-Ovest asse orizzontale – Nord-Sud asse inclinato – Nord-Sud sistemi ad inseguimento a due assi: senza concentrazione con concentrazione Tipologie Maggiore energia captata rispetto ai sistemi fissi; Costo di produzione del kWh potenzialmente inferiore; manutenzione più costosa; strutture di supporto più complesse; elevata accuratezza nellinseguimento per i sistemi a concentrazione; maggiori superfici richieste. Caratteristiche SISTEMI FOTOVOLTAICI AD INSEGUIMENTO Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

32 32 SISTEMI FOTOVOLTAICI AD INSEGUIMENTO Inseguimento su asse inclinato (N-S) Inseguimento su due assi Inseguimento su asse orizzontale (N-S o E-W) Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

33 33 SISTEMA AD INSEGUIMENTO A DUE ASSI Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

34 34 CONFRONTO TRA I SISTEMI FISSI E AD INSEGUIMENTO (*) TipologiaProduzione attesa (kWh/kWp) Produzione rispetto impianto fisso Occupazione del terreno (ha/MW) Fisso ad esposizione ottimale %2,2 Biassale %4,5 Monoassiale orizzontale ( asse N-S) %3 Monoassiale inclinato (asse N-S) %4,5 (*) simulazione svolta per una località del sud-Italia Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

35 35 Il Mercato Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

36 36 Il mercato Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

37 37 Conto capitale (passato) Finanzia una quota parte del costo dellimpianto es. 70% Conto energia (attuale) Remunera lenergia prodotta dallimpianto, che però viene pagato per intero dal richiedente Gli incentivi nazionali Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

38 38 Tariffe Incentivanti (/kWh) (*) Taglia impianto (kW) Non integrati Parzialmente integrati Integrati 1 < P 3 0,3920,4310,480 3 < P 20 0,3720,4120,451 P > 200,3530,3920,431 Il Conto Energia (*) per maggiori informazioni: Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

39 Autoproduttori di energia elettrica Lautoproduttore, secondo il D.Lgs 79/16 marzo 1999 art. 2 comma 2, è la persona fisica o giuridica che produce energia elettrica e la utilizza in misura non inferiore al 70% annuo per uso proprio ovvero per uso delle società controllate, nonché per uso dei soci delle società cooperative di produzione e distribuzione dellenergia. Lautoproduttore, secondo il D.Lgs 79/16 marzo 1999 art. 2 comma 2, è la persona fisica o giuridica che produce energia elettrica e la utilizza in misura non inferiore al 70% annuo per uso proprio ovvero per uso delle società controllate, nonché per uso dei soci delle società cooperative di produzione e distribuzione dellenergia. In termini generali, per stabilire se al soggetto responsabile spetta per un certo anno la qualifica di autoproduttore si confronta lenergia prodotta dallimpianto con quella autoconsumata nello stesso periodo temporale. In termini generali, per stabilire se al soggetto responsabile spetta per un certo anno la qualifica di autoproduttore si confronta lenergia prodotta dallimpianto con quella autoconsumata nello stesso periodo temporale. A titolo esemplificativo e nel caso più semplice in cui produzione e consumo avvengono nello stesso sito, lenergia autoconsumata è determinata come differenza tra lenergia prodotta e lenergia immessa in rete; il GSE verifica in tal caso che il rapporto tra lenergia autoconsumata e lenergia prodotta non sia inferiore a 0,7. Il titolo di autoproduttore non si applica a chi usufruisce del servizio di scambio sul posto. A titolo esemplificativo e nel caso più semplice in cui produzione e consumo avvengono nello stesso sito, lenergia autoconsumata è determinata come differenza tra lenergia prodotta e lenergia immessa in rete; il GSE verifica in tal caso che il rapporto tra lenergia autoconsumata e lenergia prodotta non sia inferiore a 0,7. Il titolo di autoproduttore non si applica a chi usufruisce del servizio di scambio sul posto. 39

40 Il risparmio energetico negli edifici Il settore residenziale assorbe un sesto del fabbisogno energetico nazionale. L80% di tali consumi è riconducibile al riscaldamento domestico, mentre la restante quota è dovuta, nellordine, alla preparazione dellacqua calda sanitaria, ai consumi degli elettrodomestici e allilluminazione. Il settore residenziale assorbe un sesto del fabbisogno energetico nazionale. L80% di tali consumi è riconducibile al riscaldamento domestico, mentre la restante quota è dovuta, nellordine, alla preparazione dellacqua calda sanitaria, ai consumi degli elettrodomestici e allilluminazione. Diminuire i consumi dei settori terziario e residenziale, oltre a contribuire al raggiungimento degli obiettivi nazionale di riduzione delle emissioni inquinanti, climalteranti, e di sicurezza dellapprovvigionamento energetico, comporta vantaggi per le famiglie in termini di diminuzione della bolletta energetica e di miglioramento del comfort abitativo. Diminuire i consumi dei settori terziario e residenziale, oltre a contribuire al raggiungimento degli obiettivi nazionale di riduzione delle emissioni inquinanti, climalteranti, e di sicurezza dellapprovvigionamento energetico, comporta vantaggi per le famiglie in termini di diminuzione della bolletta energetica e di miglioramento del comfort abitativo. Gli interventi che hanno la possibilità di incidere in maniera sostanziale sulla diminuzione dei consumi del settore domestico misurati dagli indici di prestazione energetica sono quelli strutturali e di svariata natura, per esempio: Gli interventi che hanno la possibilità di incidere in maniera sostanziale sulla diminuzione dei consumi del settore domestico misurati dagli indici di prestazione energetica sono quelli strutturali e di svariata natura, per esempio: isolamento di pareti esterne, coperture, solai, serramenti, cassonetti, superfici vetrate; isolamento di pareti esterne, coperture, solai, serramenti, cassonetti, superfici vetrate; sostituzione delle caldaie o della rete di distribuzione del calore con sistemi a più alta efficienza, montaggio di sistemi di regolazione della temperatura interna; sostituzione delle caldaie o della rete di distribuzione del calore con sistemi a più alta efficienza, montaggio di sistemi di regolazione della temperatura interna; installazione di sistemi solari termici per la produzione di acqua calda sanitaria, etc.. installazione di sistemi solari termici per la produzione di acqua calda sanitaria, etc.. Tutti questi interventi, potendo ridurre lindice di prestazione energetica degli edifici, sono potenzialmente idonei a maturare i requisiti necessari per accedere al premio sulle tariffe incentivanti spettanti agli impianti fotovoltaici. In particolare, nellattestato di certificazione (qualificazione) energetica delledificio o unità immobiliare, saranno indicati quali interventi sono raccomandati per conseguire una sensibile riduzione del fabbisogno energetico. Tutti questi interventi, potendo ridurre lindice di prestazione energetica degli edifici, sono potenzialmente idonei a maturare i requisiti necessari per accedere al premio sulle tariffe incentivanti spettanti agli impianti fotovoltaici. In particolare, nellattestato di certificazione (qualificazione) energetica delledificio o unità immobiliare, saranno indicati quali interventi sono raccomandati per conseguire una sensibile riduzione del fabbisogno energetico. la legge finanziaria 2007 (L. 296/2006) ha introdotto delle forme di agevolazione degli interventi di efficientamento del settore residenziale (peraltro cumulabili con le tariffe del conto energia) che li rendono ulteriormente convenienti. In particolare è prevista una detrazione fiscale del 55% delle spese sostenute per la riduzione delle dispersioni termiche degli edifici, linstallazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda, linstallazione di caldaie a condensazione e gli interventi realizzati a ottenere unalta efficienza energetica nei nuovi edifici. la legge finanziaria 2007 (L. 296/2006) ha introdotto delle forme di agevolazione degli interventi di efficientamento del settore residenziale (peraltro cumulabili con le tariffe del conto energia) che li rendono ulteriormente convenienti. In particolare è prevista una detrazione fiscale del 55% delle spese sostenute per la riduzione delle dispersioni termiche degli edifici, linstallazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda, linstallazione di caldaie a condensazione e gli interventi realizzati a ottenere unalta efficienza energetica nei nuovi edifici. 40


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