Energie alternative PREMESSA Siamo arrivati ad un bivio è necessario prendere una decisione ,scegliere vecchie energie tradizionali (con consumo di petrolio in testa) o nuove energie o cosiddette fonti rinnovabili. Ad oggi sta aumentando, da parte di numerosi ricercatori la preoccupazione per il futuro energetico dell'umanità. Secondo modelli ritenuti generalmente validi come ad esempio il modello di Hubbert, sembra che il petrolio sia in fase di esaurimento (molti pensano che si stia superando il picco di Hubbert). Se ciò si rivelasse vero, provocherebbe delle ripercussioni enormi (alcuni parlano di ripercussioni catastrofiche) sull'economia, lo sviluppo e il sostentamento dell'umanità nei prossimi decenni (in particolare del mondo industrializzato, che maggiormente utilizza queste fonti), in quanto estremamente dipendenti dal petrolio. Una via indicata da molti per non incappare in questi eventi, è l'emancipazione dall'utilizzo del petrolio come fonte energetica, investendo risorse, ricerca e fondi nello sviluppo di fonti alternative di energia, che attualmente ricoprono una percentuale pari a circa il 20% della produzione energetica mondiale. Uno dei principali vantaggio delle energie o fonti rinnovabili è il non inquinamento. Inoltre sono. praticamente inesauribili. QUALI SONO LE FORNTI RINNOVABILI Per fonti rinnovabili possiamo intendere in generale: sole, vento, risorse idriche, risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso, materiali e rifiuti organici o inorganici. Da queste risorse dunque possiamo trarre dei vantaggi considerevoli se solo sapremmo sfruttarli adeguatamente. Tutte queste fonti rinnovabili possono sicuramente farci ottenere molti vantaggi sia per noi che per le generazioni future. Con l' andare del tempo inoltre i costi per la realizzazione dei vari impianti scenderanno notevolmente consentendo a chiunque di realizzare il proprio impianto senza costi eccessivi. 1

Il fotovoltaico: tecnologie, sistemi e mercato 2

Argomenti Le Tecnologie delle celle fotovoltaiche il silicio cristallino il film sottile I sistemi fotovoltaici i sistemi isolati i sistemi connessi in rete Il mercato e gli incentivi 3 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Le Tecnologie delle celle fotovoltaiche 4 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

La tecnologia del silicio cristallino IL SILICIO CRISTALLINO Discreti valori dell’ efficienza (15 - 24 %) Tecnologia affidabile (vita >30 anni Costi elevati alto contenuto energetico processo di fabbricazione complesso Limitata disponibilità di feedstock necessità di una produzione specifica per il fotovoltaico 5 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

La tecnologia del silicio cristallino 6 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

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 un’unica struttura robusta in grado di garantire molti anni di funzionamento anche in condizioni ambientali difficili. Tale struttura è il modulo fotovoltaico; 7 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Struttura di un modulo fotovoltaico (c-Si) vetro EVA celle 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. 8 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Struttura di un modulo fotovoltaico (c-Si) Vetro EVA celle EVA Vetro/tedlar EVA VETRO TEMPERATO CELLA TEDLAR / VETRO SILICONE SIGILLANTE CORNICE IN ALLUMINIO SEZIONE DI UN MODULO 9 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Moduli fotovoltaici al silicio cristallino MODULO AL SILICIO MONOCRISTALLINO MODULO AL SILICIO POLICRISTALLINO 10 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

La tecnologia dei 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) 11 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Moduli in film sottile (a-Si) Modulo su lamiera normale Modulo su lamiera coibentata Modulo su supporto flessibile 12 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

I Sistemi fotovoltaici 13 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

I sistemi fotovoltaici Sistemi in grado di captare e trasformare l’energia 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. 14 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Dalla cella al generatore fotovoltaico MODULO PANNELLO STRINGA Più moduli assemblati Insieme di pannelli collegati P in serie per ottenere la in una struttura comune tensione del generatore GENERATORE FOTOVOLTAICO Insieme di stringhe collegate in parallelo per ottenere la potenza voluta 15 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Schema sistema FV connesso in Rete Corrente continua Corrente alternata RETE GENERATORE FOTOVOLTAICO controllo isolamento INVERTER ponte DC/AC CONTATORI UTENZE 16 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

I sistemi isolati Sono utilizzati in mancanza della Rete elettrica, lì dove esistono siti di difficile accesso è richiesto un basso impatto ambientale è richiesta una: alta affidabilità semplicità di gestione dell’impianto trasportabilità riduzione consumi carburante 17 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Schema di un sistema FV isolato Corrente continua Corrente alternata GENERATOR GENERATORE CONVERTITORE INVERTER CARICO FOTOVOLTAICO DC/DC DC/AC GENERATORE BATTERIA AUSILIARIO 18 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

ALIMENTAZIONE SISTEMA DI TELECOMUNICAZIONI 19 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

20 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

21 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

22 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

23 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

24 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

25 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Impianto ad inseguimento. Serre (SA) 26 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

SISTEMI FOTOVOLTAICI AD INSEGUIMENTO Inseguimento su asse orizzontale (N-S o E-W) Inseguimento su asse inclinato (N-S) Inseguimento su due assi 27 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

SISTEMA AD INSEGUIMENTO A DUE ASSI 28 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

CONFRONTO TRA I SISTEMI FISSI E AD INSEGUIMENTO (*) Tipologia Produzione attesa (kWh/kWp) Produzione rispetto impianto fisso Occupazione del terreno (ha/MW) Fisso ad esposizione ottimale 1360 100 % 2,2 Biassale 1870 137 % 4,5 Monoassiale orizzontale ( asse N-S) 1700 125 % 3 Monoassiale inclinato (asse N-S) 1820 134 % (*) simulazione svolta per una località del sud-Italia 29 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Il Mercato 30 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Il solare costa meno del nucleare UN ARTICOLO DEL NEW YORK TIMES SU UNO STUDIO AMERICANO Il solare costa meno del nucleare Il sorpasso al prezzo di 0,16 dollari a chilowattora. L'energia atomica costerà sempre di più NEW YORK Oggi negli Stati Uniti la produzione di energia solare costa meno di quella nucleare. Lo afferma un articolo pubblicato il 26 luglio sul New York Times, che riprende uno studio di John Blackburn, docente di economia della Duke University. Se si confrontano i prezzi attuali del fotovoltaico con quelli delle future centrali previste nel Nord Carolina, il vantaggio del solare è evidente, afferma Blackburn. «Il solare fotovoltaico ha raggiunto le altre alternative a basso costo rispetto al nucleare», spiega Blackburn, nel suo articolo Solar and Nuclear Costs - The Historic Crossover, pubblicato sul sito dell’ateneo. «Il sorpasso è avvenuto da quando il solare costa meno di 16 centesimi di dollaro a kilowattora» (12,3 centesimi di euro/kWh). Senza contare che il nucleare necessita di pesanti investimenti pubblici e il trasferimento del rischio finanziario sulle spalle dei consumatori di energia e dei cittadini che pagano le tasse. 31

32 COSTI FOTOVOLTAICO IN DISCESA Secondo lo studio di Blackburn negli ultimi otto anni il costo del fotovoltaico è sempre diminuito, mentre quello di un singolo reattore nucleare è passato da 3 miliardi di dollari nel 2002 a dieci nel 2010. In un precedente studio Blackburn aveva dimostrato che se solare e eolico lavorano in tandem possono tranquillamente far fronte alle esigenze energetiche di uno Stato come il Nord Carolina senza le interruzioni di erogazione dovute all’instabilità di queste fonti. COSTI NUCLEARE IN CRESCITA - I costi dell'energia fotovoltaica, alle luce degli attuali investimenti e dei progressi della tecnologia, si ridurrà ulteriormente nei prossimi dieci anni. Mentre, al contrario, i nuovi problemi e l'aumento dei costi dei progetti hanno già portato alla cancellazione o al ritardo nei tempi di consegna del 90% delle centrali nucleari pianificate negli Stati Uniti, spiega Mark Cooper, analista economico dell'Istituto di energia e ambiente della facoltà di legge dell'Università del Vermont. I costi di produzione di una centrale nucleare sono regolarmente aumentati negli ultimi anni e le stime sono costantemente in crescita. 32 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Gli incentivi nazionali Conto capitale (passato) Finanzia una quota parte del costo dell’impianto es. 70% Conto energia (attuale) Remunera l’energia prodotta dall’impianto, che però viene pagato per intero dal richiedente 33 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Tariffe Incentivanti (€/kWh) (*) Il Conto Energia Tariffe Incentivanti (€/kWh) (*) Taglia impianto (kW) Non integrati Parzialmente integrati Integrati 1 < P ≤ 3 0,392 0,431 0,480 3 < P ≤ 20 0,372 0,412 0,451 P > 20 0,353 (*) per maggiori informazioni: www.gse.it 34 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Autoproduttori di energia elettrica L’autoproduttore, 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 dell’energia. In termini generali, per stabilire se al soggetto responsabile spetta per un certo anno la qualifica di autoproduttore si confronta l’energia prodotta dall’impianto con quella autoconsumata nello stesso periodo temporale. A titolo esemplificativo e nel caso più semplice in cui produzione e consumo avvengono nello stesso sito, l’energia autoconsumata è determinata come differenza tra l’energia prodotta e l’energia immessa in rete; il GSE verifica in tal caso che il rapporto tra l’energia autoconsumata e l’energia prodotta non sia inferiore a 0,7. Il titolo di autoproduttore non si applica a chi usufruisce del servizio di scambio sul posto. 35

Il risparmio energetico negli edifici Il settore residenziale assorbe un sesto del fabbisogno energetico nazionale. L’80% di tali consumi è riconducibile al riscaldamento domestico, mentre la restante quota è dovuta, nell’ordine, alla preparazione dell’acqua calda sanitaria, ai consumi degli elettrodomestici e all’illuminazione. 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 dell’approvvigionamento 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: 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; installazione di sistemi solari termici per la produzione di acqua calda sanitaria, etc.. Tutti questi interventi, potendo ridurre l’indice 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, nell’attestato di certificazione (qualificazione) energetica dell’edificio 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, l’installazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda, l’installazione di caldaie a condensazione e gli interventi realizzati a ottenere un’alta efficienza energetica nei nuovi edifici. 36

Esempi pratici di diffusione del fotovoltaico a Palermo 37 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

integrata al fotovoltaico Illuminazione pubblica integrata al fotovoltaico Lampione eolico solare 36 watt JONATHAN 38 Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato

Parcheggi e coperture 39 Pensilina per parcheggio fotovoltaica Copertura per parcheggio fotovoltaica Coperture su tetti di edifici pubblici e privati 39 Copertura per parcheggio fotovoltaica Il fotovoltaico:tecnologie, sistemi e mercato