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Impianti fotovoltaici

Impianti fotovoltaici e loro descrizione

Articolo aggiornato il 02-11-2017

Impianti fotovoltaici e loro descrizione
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Gli impianti fotovoltaici permettono di trasformare l’energia solare, che proviene dalla nostra stella e che arriva sulla Terra sotto forma di onde elettromagnetiche, in energia elettrica senza produrre alcun tipo d’inquinamento. Si descrivono gli impianti fotovoltaici, la loro realizzazione e le loro caratteristiche costruttive e tecniche. Inoltre sono indicati alcuni link di aziende che progettano, realizzano e installano impianti fotovoltaici.
Impianti fotovoltaici: Descrizione
L’energia solare si produce al centro della nostra stella mediante un processo di fusione nucleare nel quale due nuclei d’idrogeno si fondono in un nucleo di elio; questa energia così generata viene diffusa nello spazio sotto forma di onde elettromagnetiche, che solo per una modesta porzione raggiungono il nostro pianeta; eppure questa piccola quantità di energia è migliaia di volte superiore a quanta ne adoperiamo attualmente in tutto il mondo. L’energia solare è la più importante forma di energia esistente sulla terra, tramite gli impianti fotovoltaici riusciamo a coglierne una parte per trasformarla in energia elettrica, cosa non possibile fino a pochi anni orsono. L’energia prodotta da un impianto fotovoltaico oltre ad essere rinnovabile non comporta alcun tipo d’inquinamento ambientale, al contrario dell’energia prodotta dal petrolio o dal carbone. Teniamo anche in considerazione che l’Italia ha una notevole disponibilità di radiazione solare (soprattutto nel centro sud) e per questo gli impianti fotovoltaici hanno un rendimento fino al 40% superiore rispetto agli impianti fotovoltaici installati nei paesi del nord Europa, dove invece sono presenti più impianti fotovoltaici rispetto al nostro paese. 
Il rapporto Renewables 2017 dell'International Energy Agency ci illustra la fortissima crescita delle fonti rinnovabili che hanno assicurato i due terzi della nuova potenza elettrica installata nel mondo. I dati prevedono una crescita costante per il solare pari a +1000 GW al 2022. Inoltre le rinnovabili nel 2016, grazie soprattutto alla forte crescita del fotovoltaico, hanno segnato un altro anno record, rappresentando quasi i due terzi della nuova capacità di potenza netta in tutto il mondo, con circa 165 gigawatt (GW). La IEA prevede anche per i prossimi cinque anni (periodo 2017-2022) che la nuova potenza elettrica verde ammonterà a 920 GW. La maggiore parte spetterà al fotovoltaico con  438 GW in un quinquennio, tanto da arrivare a una capacità cumulativa di circa 740 GW nel 2022,

Impianti fotovoltaici: Funzionamento
Il funzionamento di un impianto fotovoltaico può essere brevemente descritto in questo modo: 
- la radiazione solare raggiunge i moduli o pannelli e produce tramite l'effetto fotoelettrico (fenomeno fisico dato dall'emissione di elettroni da una superficie, composta da materiale semiconduttore, nel momento in cui questa viene raggiunta da una radiazione elettromagnetica) una differenza di potenziale che genera una corrente continua;
- questa corrente continua subisce la trasformazione in corrente alternata per mezzo di un'apparecchiatura elettrica denominata "inverter" (con possibilità di inserimento nella rete pubblica);
- utilizzando un contatore definito "Bidirezionale" è possibile conoscere e registrare la quantità di energia che si preleva o s'immette in rete.
L’energia ottenuta dal fotovoltaico nel 2015 ha raggiunto una copertura dell'8% dei consumi energetici italiani, ponendo la nostra nazione al primo posto mondiale per l'utilizzo solare fotovoltaico (sulla base dei dati forniti sulla produzione energetica secondo il report "Snapshot of Global Markets" dell'Iea nel 2015) . Si prevede un notevole abbassamento del costo dei moduli fotovoltaici nei prossimi anni, tanto che è probabile che gli impianti fotovoltaici raggiungeranno una competitività tale da poter fare raggiungere e superare la convenienza economica con l'energia prodotta dalle fonti fossili.

Impianti fotovoltaici: Aziende   
                                                                                                        
Segnaliamo i link di alcune aziende, tra le più rilevanti a livello nazionale, che operano nel settore con progettazione, realizzazione e installazione di impianti fotovoltaici. Enel Green Power società del Gruppo Enel, che si occupa d’impianti fotovoltaici, con descrizione dell'offerta, del prodotto, delle modalità di adesione e le possibilità di ottenere finanziamenti per l'installazione di impianti fotovoltaici grazie agli accordi stipulati da Enel.si con alcuni istituti di credito. Anekitos con sede a Roma offre ai propri clienti il servizio "chiavi in mano" di progettazione e installazione, oltreché vendita pannelli solari fotovoltaici per impianti per la produzione di energia elettrica e pannelli solari termici. Copetti Impianti per il fotovoltaico provvede alla progettazione, fornitura, installazione e configurazione d'impianti fotovoltaici di qualsiasi dimensione, sia collegato alla rete elettrica del fornitore, sia isolato. Si trova a Pordenone. Costruzioni Solari si trova a Lecce e offre una vasta gamma di prodotti per la realizzazione d’impianti fotovoltaici che per impianti solari termici. Green Building Technology di Milano si occupa di progettazione e realizzazione "chiavi in mano" d’impianti fotovoltaici di qualsiasi tipologia e dimensione; assistenza nell’ottenimento di finanziamenti finalizzati alla realizzazione degli impianti fotovoltaici. Impianti Solari Napoli con sede a Pozzuoli è specializzata nella progettazione e installazione di impianti fotovoltaici in formula chiavi in mano; offre la possibilità di richiedere preventivi gratuiti e grazie alle convenzioni stabilite con i principali istituti di credito, offre alla clientela la possibilità di usufruire di finanziamenti per l'installazione degli impianti fotovoltaici.

Impianti fotovoltaici: Classificazione
                                                                                                     
Gli impianti fotovoltaici vengono classificati in:
♦ "impianti isolati" (stand-alone) non sono collegati con la rete elettrica pubblica quindi si installano in rifugi di montagna, piccoli villaggi isolati, piccole isole oppure su imbarcazioni, auto elettriche, caravan; abbisognano dell’ausilio di batterie di accumulo dell’energia prodotta per bilanciare lo sfasamento temporale tra il momento in cui si produce energia e quello del suo utilizzo;   
"impianti connessi" (grid-connected ) sono impianti allacciati alla rete elettrica pubblica e in essa riversano l’energia prodotta, assicurando così un rapporto di scambio energetico (in questo caso la rete ha la funzione di serbatoio di accumulo);                                                                                            
"impianti ibridi" sono formati da impianti fotovoltaici integrati da altre fonti di energia come i generatori eolici che nei momenti in cui il sole non è disponibile (in inverno e di notte) solitamente migliorano le loro prestazioni per l’aumentare del vento.                                                                    

Impianti fotovoltaici: I principali componenti  
                                                                                           
Per gli impianti fotovoltaici isolati gli elementi fondamentali sono:   
1. pannelli solari fotovoltaici o moduli fotovoltaici - elementi fondamentali dell'impianto, captano la radiazione solare e la trasformano in energia elettrica in corrente continua;  
2. inverter - dispositivo elettronico in grado di  trasformare la tensione e la corrente da continua   in alternata;    
3. regolatore di carica - regola la carica e la scarica delle batterie, che sono l’elemento a maggiore criticità del sistema;
4. batterie di accumulo - in cui viene accumulata l’energia proveniente dai moduli solari;   
5. utilizzatori - utenze elettriche  collegate.
I componenti principali di un impianto fotovoltaico connesso alla rete elettrica pubblica sono:                    
1. moduli fotovoltaici, che servono a captare la radiazione proveniente dal sole;                                       
2. inverter, componente che trasforma la corrente continua prodotta dai moduli fotovoltaici in corrente alternata compatibile con la rete elettrica pubblica;      
3. sistema di protezione e controllo, componenete da situare in base alle normative vigenti tra l'inverter e la rete che questo alimenta;                                      
4. cablaggio, ovvero i cavi di connessione, che sono un componente spesso sottovalutato, ma devono presentare un'adeguata resistenza ai raggi UV e a temperature elevate;          
5. sistema di misurazione, realizzato con misuratori di energia (dispositivi che tengono sotto controllo e contabilizzano l’energia elettrica prodotta e scambiata con la rete pubblica).    
Quest’ultimo tipo d’impianto fotovoltaico non ha batterie per l’accumulo di energia, con l’eventuale svantaggio che in caso di mancata erogazione di corrente elettrica dalla rete non è certo che il proprietario dell'impianto possa utilizzare l'energia elettrica.       

Impianti fotovoltaici: Vantaggi  
                                                                                                             
Gli impianti fotovoltaici presentano diversi aspetti positivi che si possono sintetizzare in:                 
- emissioni inquinanti nell’aria uguali a zero durante il funzionamento dell’impianto;                         
- contenimento del consumo dei combustibili fossili;                                                                                  
- grande affidabilità poiché, nella maggior parte dei casi, non esistono parti in movimento (la durata è in genere superiore ai 25 anni);                                            
- modesti costi di esercizio e manutenzione (non avendo parti in movimento necessitano soltanto della pulizia dei pannelli;                                                                                         
- il sistema è modulabile (per aumentare la produzione di energia basta aumentare il numero dei moduli);
- incentivo economico statale in conto energia (che può essere richiesto solo per impianti connessi alla rete).
Si sottolinea che per avere una migliore resa economica dell’energia prodotta da un impianto fotovoltaico è bene seguire la via dell'"autoconsumo istantaneo" o "autoconsumo in sito”, cioè l'uso dell'energia deve avvenire nel momento stesso della produzione. In questa maniera si ha il beneficio di ridurre o azzerare la bolletta elettrica, evitando di pagare tutte le spese e gli oneri presenti nella stessa.

Impianti fotovoltaici: Svantaggi    
                                                                                                     
L’installazione degli impianti fotovoltaici presenta alcuni aspetti negativi quali:                                  
- alto costo dell’installazione                                                                                                                    
- fonte energetica soggetta a notevoli variabilità
- il silicio, componente fondamentale dei pannelli solari fotovoltaici, ha elevati costi per il suo smaltimento
- superficie di terreno o di edificio occupata dall’impianto elevata rispetto alla energia generata.  

Impianti fotovoltaici: Installazione  
                                                                                                   
Gli impianti fotovoltaici abbisognano di strutture di sostegno per il fissaggio dei pannelli solari fotovoltaici sia per quelli posizionati a terra sia per quelli posizionati sulla falda. I pannelli solari fotovoltaici vanno installati con le superfici rivolte a sud, nel caso in cui questo non sia possibile vanno esposti verso-sud-est o sud-ovest, prevedendo che entrando in attività l’impianto si abbia un rendimento leggermente più basso nei confronti del posizionamento ideale, inoltre la loro inclinazione deve essere di 30 gradi rispetto al piano con cui si ha la maggiore produzione di energie annuale per gli impianti fotovoltaici installati in Italia. Si può installare un impianto fotovoltaico optando per l'integrazione architettonica nell'edificio in cui si vuole inserire l'impianto fotovoltaico, il che permette di ottenere un aumento dell'incentivo statale in conto energia, inoltre si migliora l’effetto estetico.        
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