La microgenerazione di energia elettrica in casa: il fotovoltaico Pescara, 11 febbraio 2009 Dott. Enrico Forcucci Collaboratore Regione Abruzzo

Il D.Lgs 387/03 definisce impianti di microgenerazione quegli impianti per la produzione di energia elettrica con capacità di generazione non superiore ad 1 MW elettrico alimentati da fonte rinnovabile… nel nostro caso dal SOLE. Microgenerazione: che cos’è!

Un impianto fotovoltaico si basa sul principio di funzionamento della cella fotovoltaica che trasforma direttamente l'energia solare in energia elettrica sfruttando il cosiddetto "effetto fotovoltaico", ovvero la capacità di alcuni materiali semiconduttori di generare elettricità se esposti alla radiazione solare. IL FOTOVOLTAICO

Il semiconduttore quasi universalmente impiegato oggi a tale scopo è il silicio. IL FOTOVOLTAICO

Processo di produzione

LE TECNOLOGIE Ha monocristalli di silicio aggregati con forme e orientamenti diversi. Questo tipo di cella fornisce dei valori elettrici leggermente più bassi del monocristallino. Ha costi leggermente inferiori del monocristallino. PANNELLI IN SILICIO POLICRISTALLINO

LE TECNOLOGIE Sono prodotti con silicio di elevata purezza e quindi hanno una maggiore efficienza e potenza, presentando sulla superficie una struttura molecolare aggregata e uniforme. Ha costi leggermente superiori del policristallino. PANNELLI IN SILICIO MONOCRISTALLINO

LE TECNOLOGIE È preparato con un silicio meno puro dei modelli precedenti. È il più economico ma ha un’efficienza minore e, a parità di potenza dell’impianto, ha bisogno di superfici maggiori. È presente sul mercato in forma di pannelli e sotto forma di film sottile utilizzabile anche per superfici curve. PANNELLI IN SILICIO AMORFO

RADIAZIONE SOLARE IN EUROPA

RADIAZIONE SOLARE IN ITALIA

1. Isolato (stand alone) TIPOLOGIE DI IMPIANTI DOMESTICI REALIZZABILI I sistemi fotovoltaici isolati costituiscono una valida soluzione ogni qualvolta non sia vantaggioso o addirittura non praticabile, il collegamento tra utenza e rete elettrica tradizionale.

Isolato (stand alone) I generatori fotovoltaici vengono utilizzati in modalità stand-alone per produrre energia elettrica nei seguenti casi: in sistemi mobili come auto elettriche, caravan, imbarcazioni, etc.; in rifugi di montagna e villaggi rurali; per apparecchi telefonici di soccorso, boe, parcometri, lampioni stradali etc.;

Isolato (stand alone) In sintesi, i principali componenti di un sistema stand-alone sono: 1. Generatore fotovoltaico (con eventuale quadro di campo) 2. Regolatore di carica 3. Batterie di accumulo 4. Utilizzatore

2. Connessi alla rete (grid-connected) TIPOLOGIE DI IMPIANTI REALIZZABILI La caratteristica di questi sistemi è quella di essere allacciati alla rete elettrica pubblica come vere e proprie centrali di potenza o come sistemi di generazione distribuita che alimentano un’utenza, stabilendo un rapporto di scambio o di vendita con la rete stessa.

Connessi alla rete (grid-connected) I principali componenti di un sistema grid-connected sono: 1.Generatore FV 2. Quadro di campo 3. Cablaggio AC/DC 4. Inverter 5. Sistema di sicurezza e di misurazione dei parametri

SCHEMA GENERALE DI CONNESSIONE

CONNESSO ALLA RETE CON SCAMBIO SUL POSTO Applicazione più diffusa per utenze domestiche L’energia elettrica prodotta viene immessa nella rete elettrica dell’edificio e viene utilizzata dalle apparecchiature elettriche (computer, luci, ecc) presenti nel suo interno. Nel caso in cui l’impianto solare produca più energia di quella assorbita dalla rete domestica, il surplus entra nella rete elettrica. Quando, invece, l’impianto solare non produce energia (di notte) o l’energia richiesta dall’utente è maggiore di quella che può essere fornita in quel momento dal sistema solare, l’energia elettrica mancante viene prelevata dalla rete elettrica.

Connessi alla rete (grid-connected) Quali impianti possono fare il contratto di scambio sul posto? 1.Piccoli e medi impianti connessi alla rete con servizio di scambio sul posto (con potenze da 1 a 20 kWp) D.M Incentivazione della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili… Art. 17. Scambio sul posto 1. (…) gli impianti alimentati da fonti rinnovabili, entrati in esercizio in data successiva al 31 dicembre 2007, di potenza nominale media annua superiore a 20 kW e non superiore a 200 kW, possono accedere, (…) al meccanismo dello scambio sul posto… L'Autorità per l'energia elettrica e il gas deve stabilire le modalità, i tempi e le condizioni.

Caratteristiche degli impianti connessi alla rete elettrica 1.Capacità della rete di accogliere l’energia prodotta (richiesta e individuazione del punto di connessione) 2.Sicurezza della connessione alla rete (dispositivi di protezione e di interfaccia) 3.Standardizzazione delle connessioni (regolamenti e norme CE, ISO, ENEL) 4.Certificazioni dei materiali utilizzati

1.Capacità della rete di accogliere l’energia prodotta (richiesta e individuazione del punto di connessione) Prima di realizzare un impianto FV connesso alla rete elettrica, si deve: - Verificare la potenza dell’impianto FV e la potenza contrattualmente impegnata dall’utenza - Richiedere il punto di connessione dell’impianto alla rete elettrica - Verificare i valori di tensione e corrente della connessione

Modalità di installazione di un impianto fotovoltaico Impianto non integrato Impianto semi integrato Impianto integrato

Richiesta di connessione Allegato A alla delibera ARG/elt 99/08 Le richieste di connessione riguardanti una potenza in immissione richiesta inferiore a kW, devono essere presentate all’impresa distributrice competente nell’ambito territoriale (Es: Enel Distribuzione).

2.Sicurezza della connessione alla rete (dispositivi di protezione e di interfaccia) Per la connessione di un impianto FV alla rete elettrica è obbligatorio adottare una serie di dispositivi che svolgono le funzioni di protezione sia per l’impianto, per l’utenza e per l’impresa distributrice. Per l’Italia, tutte le caratteristiche minime dei dispositivi di protezione e d interfaccia da adottare (per impianti in BT) sono indicate nella DK ENEL 5940 Ed. 2.2.

Dispositivi di sicurezza minimi da adottare Le norme italiane prevedono che per impianti fino a 20 kWp di potenza, i dispositivi di protezione e di interfaccia possono essere interni all’inverter (qualora l’inverter ne sia dotato). La presenza del dispositivo di protezione e di interfaccia all’interno dell’inverter deve essere certificato dal produttore. Per impianti superiori ai 20 kWp, i dispositivi di protezione e di interfaccia devono essere posizionati esternamente all’inverter.

3.Standardizzazioni delle connessioni (regolamenti e norme CE, ISO, ENEL) Le caratteristiche degli impianti stessi, e dei loro componenti, devono essere in accordo con le norme di legge vigenti ed essere conformi: - Alle prescrizioni di autorità locali, comprese quelle dei VVF; - Alle prescrizioni e indicazioni della Società distributrice dell’energia elettrica; -Alle norme CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano). - Alle specifiche tecniche riportate in Allegato 1 al DM 19 febbraio 2007

4.Certificazioni dei materiali utilizzati Certificazione minima pannelli fotovoltaici - Certificazione CE - Certificazione IEC TÜV Certificazione minima inverter - Certificazione CE - Certificazione ai sensi della DK 5940 del dispositivo di protezione e di interfaccia (se integrato nell’inverter), e del dispositivo di conversione statica - Taratura delle protezioni di interfaccia (se integrate nell’inverter)

PROGETTAZIONE DELL’IMPIANTO PER UTENZA DOMESTICA 1.Sopralluogo con verifica preliminare 2.Progettazione preliminare 3.Richiesta di connessione alla rete elettrica 4.Progetto definitivo elettrico e strutturale 5.Realizzazione dell’impianto 6.Collaudo 7.Comunicazione di fine lavori 8.Richiesta di allacciamento alla rete elettrica 9.Installazione gruppi di misura

DIMENSIONAMENTO DELL’IMPIANTO Le dimensioni di un sistema fotovoltaico dipendono dal fabbisogno energetico cui l'impianto deve rispondere. In media, per un impianto con potenza nominale pari a 1 KWp (un chilowatt di picco), installato in Abruzzo, si può considerare una capacità produttiva media in un anno pari a: -190 KWh per ogni metro quadro di moduli in silicio monocristallino e a -160 KWh per ogni metro quadro di moduli in silicio policristallino.

PRODUCIBILITÀ Località: Pescara Latitudine: 42,46° Orientamento impianto: 0° SUD Inclinazione pannelli: 30° Riflettanza al suolo:0,22 Radiazione annuale su superficie orizzontale (kWh/m 2 /anno): 1483

PRODUTTIVITÀ Potenza nominale impianto:2,8 kWp Perdite generatore:15% Efficienza inverter:94% Radiazione giornaliera media mensile incidente sul generatore PV (kWh/m 2 /giorno)1642 Energia producibile dall'impianto PV (kWh/anno)3600

Le voci di costo principale di un impianto fotovoltaico sono: Moduli FV Inverter Quadri e protezioni Connettori COSTI #1

Cablaggio in cc Cablaggio in ca Struttura di supporto Trasporto Installazione e collaudo Progettazione e consulenza Costi per la connessione alla rete COSTI #2

Ripartizione dei costi COSTI#3

COSTI: UN IMPIANTO DA 2,8 kWp ComponentiN°Tot. Moduli FV – Monocristallino – 175 Wp16€ Inverter1€ Quadri e protezioni-€ 500 Cablaggio in cc-€ 150 Cablaggio in ca-€ 150 Connettori-€ 50 Struttura sostegno in semintegrazione-€ 600 Spese generali-€ 120 Trasporto-€ 250 Installazione e collaudo-€ Progettazione e consulenza-€ TOTALE AL NETTO DELL'IVA€ POTENZA IMPIANTO2,80 COSTO A KWp€ 6.242,86

CONCLUSIONI 1.Le tecnologie sono mature ed affidabili 2.Esistono regole chiare (anche se non del tutto semplici) 3.Esistono meccanismi di incentivazione che consentono il rientro dell’investimento in tempi ragionevoli 4.Il fotovoltaico rappresenta la prima vera modalità di produzione diffusa dell’energia elettrica

La microgenerazione di energia elettrica in casa: il fotovoltaico GRAZIE PER L’ATTENZIONE Pescara, 11 febbraio 2009 Dott. Enrico Forcucci Collaboratore Regione Abruzzo