IL FOTOVOLTAICO IN ARSENALE Prospettive e soluzioni

Presentazione sul tema: "IL FOTOVOLTAICO IN ARSENALE Prospettive e soluzioni"— Transcript della presentazione:

1 IL FOTOVOLTAICO IN ARSENALE Prospettive e soluzioni
Coordinamento Arsenale Taranto IL FOTOVOLTAICO IN ARSENALE Prospettive e soluzioni Relatore: Ing. Carmine GIORDANO 18/09/2018

2 PRIMA PARTE Gli impianti fotovoltaici Energia termica raggiante
Coordinamento Arsenale Taranto PRIMA PARTE Gli impianti fotovoltaici Energia termica raggiante 18/09/2018

3 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica L' effetto fotovoltaico consiste nella conversione dell'energia solare in elettricità. Questo processo è possibile grazie a specifiche proprietà fisiche di alcuni particolari elementi, detti semiconduttori. È basato sulle proprietà di alcuni materiali (fra cui il silicio, elemento molto diffuso in natura) che, opportunamente trattati ed interfacciati, sono in grado di generare elettricità se colpiti dalla radiazione solare, senza quindi l'uso di alcun combustibile. 18/09/2018

4 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica L' elemento base della tecnologia fotovoltaica è la cella, che può essere realizzata con diverse modalità. La cella è formata da materiale semiconduttore con uno spessore ridotto, alla quale vengono collegati i contatti elettrici. Con l' esposizione alla luce la cella produce energia elettrica in corrente continua che poi successivamente verrà trasformata in corrente alternata. 18/09/2018

5 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica Quando la cella fotovoltaica viene investita da un fascio luminoso (luce solare) questa diviene un generatore di corrente continua; Ciò grazie alla sovrapposizione di due strati di silicio, in ognuno dei quali si introduce un altro particolare elemento chimico (operazione di drogaggio), fosforo o boro, in rapporto di un atomo per ogni milione di atomi di silicio. Di tutta l'energia che investe la cella solare sotto forma di radiazione luminosa, solo una parte viene convertita in energia elettrica. 18/09/2018

6 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica Una cella si comporta come una minuscola batteria, producendo, nelle condizioni di soleggiamento tipiche italiane, una corrente di circa 3 A con una tensione di circa 0.5 V, quindi una potenza intorno a 1.5 W. La potenza massima estraibile dalla cella viene misurata in watt di picco (Wp). 18/09/2018

7 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica Per generare una certa quantità di energia elettrica è necessario utilizzare diverse celle fotovoltaiche. Ecco quindi che nasce il pannello fotovoltaico, che non è altro che un insieme di celle fotovoltaiche collegate in serie o in parallelo. 18/09/2018

8 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica Il componente base dei sistemi fotovoltaici è il modulo fotovoltaico ed è ottenuto dalla connessione elettrica di celle fotovoltaiche connesse in serie o in parallelo. Queste ultime sono assemblate fra uno strato superiore di vetro ed uno strato inferiore di materiale plastico (Tedlar) e racchiuse da una cornice di alluminio. I moduli fotovoltaici più comuni sono costituiti da 36 o 72 celle. Nella parte posteriore del modulo è collocata una scatola di giunzione in cui vengono alloggiati i diodi di by-pass ed i contatti elettrici. Il modulo fotovoltaico ha una dimensione di circa mezzo metro quadro e produce Watt di potenza. 18/09/2018

9 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica La struttura di un pannello è l’insieme di più moduli, collegati in serie o in parallelo, in una struttura rigida. Più celle assemblate e collegate tra loro formano il modulo fotovoltaico e più moduli, montati su una struttura rigida, costituiscono il pannello fotovoltaico. Collegando tra loro più pannelli, in modo da ottenere la tensione e la corrente desiderate, e unendoli ad un sistema di controllo e condizionamento della potenza (inverter), nasce l'impianto fotovoltaico. 18/09/2018

10 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica Al fine di fornire la tensione richiesta, più moduli o più pannelli, a secondo della potenza che si richiede, sono collegati elettricamente in serie costituendo una stringa. Il campo fotovoltaico è un insieme di moduli opportunamente collegati in serie e in parallelo. Più moduli, elettricamente collegati in serie, formano la stringa. Infine il collegamento elettrico in parallelo di più stringhe costituisce il campo. Nella fase di progettazione di un campo fotovoltaico devono essere effettuate alcune scelte che ne condizionano il funzionamento. Una scelta fondamentale è, sicuramente, quella della configurazione serie-parallelo dei moduli che compongono il campo fotovoltaico; tale scelta infatti determina le caratteristiche elettriche del campo fotovoltaico. 18/09/2018

11 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica Il trasferimento dell'energia da una impianto fotovoltaico all'utenza avviene attraverso ulteriori dispositivi, necessari per trasformare ed adattare la corrente continua prodotta dai moduli alle esigenze dell'utenza finale. Il complesso di tali dispositivi prende il nome di BOS (Balance of System). Di esso fanno parte l'inverter, il trasformatore, i quadri elettrici e i sistemi ausiliari di centrale. 18/09/2018

12 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica L'efficienza di trasformazione dell'energia solare in energia elettrica è fondamentale. In condizioni "standard" di insolazione, 1000 W/mq e temperatura del modulo di 25°C, l'efficienza dei moduli varia tra il 10% e il 12,5%. Tale efficienza è poi leggermente ridotta, nel totale definitivo, dal rendimento dei dispositivi necessari per trasferire l'energia prodotta dai moduli fotovoltaici. Consideriamo Taranto con i suoi 1558 kWh/mq anno sul piano orizzontale. Si consideri inoltre il tetto dell’Officina Carpenteria e in particolare le falde rivolte al sud. Sarà senz’altro possibile realizzare una copertura con pannelli di superficie pari a1000 m2. 18/09/2018

13 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica In prima approssimazione è possibile utilizzare la seguente tabella per il calcolo dell’energia raggiante su un piano comunque inclinato: Inclinazione (gradi) Orientamento (gradi) 20 30 45 60 90 0 (Sud) 1,11 1,13 1,03 0,75 ± 15 1,1 1,12 0,76 ± 30 1,09 0,78 ± 45 1,07 1,08 1,02 0,79 ± 60 1,05 1,06 1,04 0,99 ± 90 (Est-Ovest) 0,97 0,94 0,88 0,7 18/09/2018

14 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica Per il tetto dell’Officina Carpenteria abbiamo i seguenti valori orientativi: Angolo di tilt: 35° Angolo di azimut: 44° Il valore 1,1 è senz’altro ragionevole. È opportuno tuttavia considerare la presenza delle ostruzioni che limitano l’incidenza dell’energia raggiante sulla superficie dei pannelli. Utilizziamo un fattore di correzione pari a 0,90. Supponiamo inoltre che il rendimento del BOS sia del 90%. 18/09/2018

15 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica In queste ipotesi l’energia presunta prodotta da un impianto con le caratteristiche illustrate è: 1000 x 1558 x 0,10 x 0,90 x 0,90 ≈ 140 MWh Supponendo una tariffa incentivante di 0.36 € cent otteniamo un guadagno in un anno pari a: x 0,36 ≈ 50 k€. Resta infine il risparmio di quanto prodotto e consumato e venduto. 18/09/2018

16 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica Uno dei principali vantaggi di un impianto fotovoltaico è la scarsa manutenzione di cui necessitano. Attualmente la vita media di un impianto fotovoltaico oscilla dai venti ai trent'anni, per cui una volta installati il loro costo sarà ammortizzato nel tempo. Attualmente si stima che il costo di installazione di un impianto si ammortizzi nel giro di dieci anni, dopo di che si potrà iniziare a guadagnare. 18/09/2018

17 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica La connessione alla rete elettrica P = energia prodotta dall’impianto fotovoltaico (energia incentivata) E = energia prelevata dalla rete U = energia prodotta dall’impianto fotovoltaico ed immessa in rete C = energia consumata dalle utenze M1= contatore dell’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico M2 = contatore di misura “bidirezionale“ dell’energia scambiata con la rete 18/09/2018

18 La Produzione fotovoltaica
Coordinamento Arsenale Taranto La Produzione fotovoltaica Bilancio energetico del sistema (riferito ad un determinato periodo temporale) U - E = P - C 18/09/2018

19 Calcolo dell’energia termica raggiante
Coordinamento Arsenale Taranto Calcolo dell’energia termica raggiante Una valutazione più precisa dell’energia prodotta da un impianto fotovoltaico impone l’adozione di metodi di calcolo più sofisticati al fine di poter determinare, su una superficie comunque esposta, i valori medi mensili dell’energia raccolta. Oltre al metodo di calcolo sono necessari i dati di input. 18/09/2018

20 Calcolo dell’energia termica raggiante
Coordinamento Arsenale Taranto Calcolo dell’energia termica raggiante Latitudine del sito Φ: è l’angolo formato dalla retta congiungente il sito con il centro della terra e dal piano equatoriale. Azimut solare α: èl’angolo formato dalla proiezione sul piano orizzontale della congiungente sole-terra nel sito di riferimento con il semiasse sud. α= 0 quando le due rette coincidono; α> 0 quando il sole è verso est; α< 0 quando il sole è verso ovest. 18/09/2018

21 Calcolo dell’energia termica raggiante
Coordinamento Arsenale Taranto Calcolo dell’energia termica raggiante Azimut superficiale del piano γ: èl’angolo formato dalla proiezione sul piano orizzontale della normale alla superficie in oggetto con il semiasse sud. Inclinazione della superficie in oggetto Ψ (tilt): è l’angolo formato dalla superficie in oggetto con il piano orizzontale del luogo in cui ci si trova. 18/09/2018

22 Calcolo dell’energia termica raggiante
Coordinamento Arsenale Taranto Calcolo dell’energia termica raggiante Per poter calcolare la radiazione su superficie inclinata, partendo da quella su superficie orizzontale (deducibile dai dati storici del sito), è necessario scomporre la radiazione globale nelle sue tre componenti (diretta, diffusa e riflessa). Il metodo generalmente seguito per la stima della componente diffusa della radiazione è basato sulla formula di Liu-Jordan. La componente riflessa si ottiene per differenza della radiazione globale con quella diffusa, essendo nulla, su superficie orizzontale la componente riflessa. 18/09/2018

23 Calcolo dell’energia termica raggiante
Coordinamento Arsenale Taranto Calcolo dell’energia termica raggiante LE COMPONENTI DELL’IRRAGGIAMENTO (metodo di Liu-Jordan) La componente diffusa dell’irraggiamento su superficie orizzontale si calcola con la formula: Hdif,o = Ho (a + b Ho / Qo) Dove Ho : irraggiamento su superficie orizzontale (dati storici) Qo : irraggiamento su superficie orizzontale fuori dell’atmosfera a e b : coefficienti funzione del sito La componente diretta dell’irraggiamento su superficie orizzontale è pari a: Hdri,o = Ho – Hdif,o 18/09/2018

24 Calcolo dell’energia termica raggiante
Coordinamento Arsenale Taranto Calcolo dell’energia termica raggiante Nota la componente diretta e diffusa della radiazione solare su superficie orizzontale è possibile determinare mediante formule geometriche i valori della componente diretta e diffusa su superficie inclinata. Inoltre note le proprietà riflettenti del terreno (riflettanza) è possibile determinare il valore della componente riflessa su superficie inclinata, detta componente di albedo. 18/09/2018

25 Calcolo dell’energia termica raggiante
Coordinamento Arsenale Taranto Calcolo dell’energia termica raggiante Numerosi sono i software in commercio che, sulla base dei dati storici consentono il calcolo delle tre componenti della radiazione, una volta assegnata l’inclinazione dei moduli, la località e le caratteristiche del Terreno tuttavia non è difficile implementare l’algoritmo di calcolo ad esempio sul WEB (utilizzando MySQL e PHP con server APACHE) o anche su un semplice foglio di calcolo con VBA. 18/09/2018

26 Calcolo dell’energia termica raggiante
Coordinamento Arsenale Taranto Calcolo dell’energia termica raggiante Nota l’energia termica passante è possibile calcolare la produzione elettrica attesa dell’impianto. La guida CEI introduce a tale scopo il concetto di producibilità di un impianto riferita ad un intervallo di tempo. 18/09/2018

27 SECONDA PARTE Il fotovoltaico in Arsenale Incentivazioni
Coordinamento Arsenale Taranto SECONDA PARTE Il fotovoltaico in Arsenale Incentivazioni 18/09/2018

28 Il fotovoltaico in Arsenale
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale La distribuzione dell’energia elettrica nel comprensorio arsenalizio trae origine dalla sottostazione di trasformazione elettrica Manganecchia. La fornitura di energia elettrica è pertanto ad alta tensione in particolare la connessione alla RTN è a 150 kV.La trasformazione infine porta la tensione a 18 kV (media tensione). 18/09/2018

29 Il fotovoltaico in Arsenale
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale Dal quadro a 18 kV della sottostazione è derivata una tripla linea in cavo che alimenta la cabina principale dell’Arsenale. Dalla Cabina principale è derivata la rete di distribuzione a neutro isolato (ad anello) dell’energia elettrica dell’Arsenale. 18/09/2018

30 Il fotovoltaico in Arsenale
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale La ristrutturazione delle Officine dello Stabilimento dà l’opportunità di realizzare un impianto di produzione da energia rinnovabile di tipo fotovoltaico attraverso una integrazione architettonica parziale. Il rifacimento dei tetti potrebbe essere realizzato con moduli fotovoltaici. 18/09/2018

31 Il fotovoltaico in Arsenale
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale La sottostazione Manganecchia serve oltre l’Arsenale anche altri enti della difesa e parte della città di Taranto ed è proprietà del Ministero della Difesa. La questione pertanto, riguarda anche i politici e le istituzioni locali in una provincia dove il problema ambientale è di grande attualità. 18/09/2018

32 Il fotovoltaico in Arsenale
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale La direttiva 2003/54/CE ha stabilito che le condizioni di connessione dei nuovi produttori di elettricità siano obiettive, trasparenti e non discriminatorie, e che, in particolare, tengano pienamente conto dei costi e dei vantaggi delle diverse tecnologie basate sulle fonti energetiche rinnovabili. L’Autorità ha regolato le condizioni procedurali, economiche e tecniche per l’erogazione del servizio di connessione, distinguendo tra connessioni alle reti elettriche con tensione nominale superiore ad 1 kV e connessioni alle reti elettriche con tensione nominale fino a 1 kV. 18/09/2018

33 Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi Il DLgs 387/2003 a comma 3 dell’art. 14. (Questioni attinenti il collegamento degli impianti alla rete elettrica) stabilisce che “i gestori di rete” hanno l'obbligo di fornire al produttore che richiede il collegamento alla rete di un impianto alimentato da fonti rinnovabili le soluzioni atte a favorirne l'accesso alla rete, unitamente alle stime dei costi e della relativa ripartizione, in conformità alla disciplina di cui al comma 1. L'Autorità per l'energia elettrica e il gas adotta i provvedimenti eventualmente necessari per garantire che la tariffazione dei costi di trasmissione e di distribuzione non penalizzi l'elettricità' prodotta da fonti energetiche rinnovabili, compresa quella prodotta in zone periferiche, quali le regioni insulari e le regioni a bassa densità di popolazione 18/09/2018

34 Il fotovoltaico in Arsenale
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale Di seguito sono riportate le delibere dell’AEEG di riferimento. 18/09/2018

35 Il fotovoltaico in Arsenale
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale Essendo già fisicamente presente una connessione con la RTN gli aspetti più rilevanti riguardano le regole tecniche di connessione stabilite dalla delibera AEEG 250/04. 18/09/2018

36 Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi Di seguito è riportato lo schema elettrico di un impianto Fotovoltaico con connessione in MT. Anche in AT è possibile il collegamento con REGOLE DI CONNESIONE indicate da TERNA 18/09/2018

37 Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi Il nuovo CONTO ENERGIA. Il DM 19/02/2007 definisce tre tipologie d’integrazione ai fini della determinazione della tariffa incentivante da riconoscere a ciascun impianto fotovoltaico: impianto non integrato; impianto parzialmente integrato; impianto con integrazione architettonica. L’impianto fotovoltaico non integrato è l’impianto con moduli installati al suolo, ovvero collocati sugli elementi di arredo urbano e viario, sulle superfici esterne degli involucri degli edifici, di fabbricati e strutture edilizie di qualsiasi funzione e destinazione con modalità diverse da quelle previste per le tipologie 2) e 3). Per il riconoscimento della parziale integrazione l’allegato 2 del citato decreto ministeriale descrive tre specifiche tipologie d’intervento. 18/09/2018

38 Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi L’energia elettrica prodotta dagli impianti fotovoltaici, entrati in esercizio dopo il 13/04/07 (data di pubblicazione della Delibera AEEG n. 90/07) e prima del 31 dicembre 2008, ha diritto a una tariffa incentivante articolata secondo i valori indicati nella seguente tabella: 18/09/2018

39 Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi Attualmente in Italia il costo di un impianto si aggira tra 5000 e 7000 euro per chilowatt di potenza installata. Naturalmente i valori più bassi si riferiscono ad impianti di grandi dimensioni (le centrali fotovoltaiche), per i quali è possibile beneficiare di sconti legati ad ordini d’importo elevato sia per l’acquisto dei componenti che per l’installazione. 18/09/2018

40 Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi Se si limita l’esame ad impianti di piccola taglia (1-3 kW), realizzati sulle pertinenze di edifici e destinati ad operare in regime di scambio sul posto, è possibile effettuare valutazioni approssimate, di validità generale, che portano alle seguenti stime del tempo di ritorno del capitale investito: Italia settentrionale: 11 – 13 anni Italia centrale: 9 – 11 anni Italia meridionale: 7 – 9 anni 18/09/2018

41 Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi Gli impianti di generazione devono essere dotati di contatore per la misura dell’energia elettrica prodotta ed autoconsumata (DL 504/1995, art. 52), conforme alle prescrizioni dell’Ufficio Tecnico di Finanza (UTF), sigillabile, dotato di certificato di taratura e con visualizzazione a vista, assoggettato ad I.E.C. (Imposta Erariale di Consumo), nonché ad addizionale locale (DL 511/88) ed erariale (DL 332/89). Questi consumi possono essere anche forfettizati. 18/09/2018

42 Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi Chiunque esercisca tali impianti deve farne denuncia all’UTF competente per territorio che, eseguita la verifica, rilascia licenza d’esercizio, soggetta al pagamento di un diritto annuale (DL 504/1995, art. 53). Gli impianti ad energia rinnovabile, e fra questi gli impianti fotovoltaici, non sono soggetti ad I.E.C. (Legge n. 133/99 e Legge n. 338/00). 18/09/2018

43 Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi Problemi da risolvere: Maggiori informazione dal Gestore dei Servizi Elettrici circa la procedura di riconoscimento degli incentivi considerata la connessione in AT. La delibera AEEG 90/07 negli allegati indica come livelli di tensione la sola MT e bt; Contatti con il gestore della rete di Trasmissione Nazionale (TERNA) circa le modalità di adeguamento alla connessione e coordinamento con il GSE; La portata del progetto presuppone il coinvolgimento di istituzioni locali e nazionali e un impegno dedicato allo stabilimento che dovrà porre in essere determinazioni straordinarie. 18/09/2018

44 Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi
Coordinamento Arsenale Taranto Il fotovoltaico in Arsenale e gli incentivi Possibile contributo dei dipendenti civili: Installazione BOS; Corsi per installatori di tetti fotovoltaici; Progettazione di II livello impianti. 18/09/2018