Logica dei Sistemi

Premessa

I sistemi fotovoltaici sono costituiti da una serie di moduli tra loro connessi. Tale natura modulare li rende adatti per applicazioni che spaziano dal semplice piccolo sistema autonomo a grandi impianti di produzione energetica.

Di conseguenza, i sistemi fotovoltaici sono in grado di erogare potenze che vanno da pochi milliwatt (calcolatrici e orologi) fino ai megawatt di centrali solari di grandi dimensioni.

Le applicazioni del fotovoltaico sono quindi numerose e possono essere riassunte come di due tipi fondamentali: sistemi connessi alla rete (grid-connected) o sistemi autonomi (detti anche non connessi alla rete o off-grid power supply o stand-alone).

La tecnologia fotovoltaica è oggi ritenuta una tecnologia costosa per produrre elettricità ed ha ormai un tempo di ritorno dell’investimento nel caso grid connected (senza incentivi, per una potenza di circa 100 kWp e alle tariffe attuali di vendita dell’energia) di circa 20 anni. In pratica (ma i dettagli saranno oggetto di un altro articolo) oggi il fotovoltaico si ripaga, senza incentivi statali, in venti anni. Questo dato, destinato certamente a migliorare nei prossimi anni, non era assolutamente vero fino a qualche anno fa.

Oggi il maggiore ostacolo all’uso del fotovoltaico stanno diventando l'impatto estetico e il consumo di territorio.

Il primo problema è legato ad aspetti urbanistici e architettonici che probabilmente, nei prossimi decenni, evolveranno favorevolmente. Il secondo dipende invece dalla notevole quantità di superficie necessaria per generare potenze significative, tanto da far sì che il terzo conto energia prevedesse una penalizzazione degli impianti a terra rispetto a quelli su edifici, ignorando invece l’aspetto di integrazione architettonica.

I sistemi grid connected

Nel primo caso, ossia per sistemi grid connected, possiamo considerare due ulteriori classificazioni: centralizzati e distribuiti. I sistemi centralizzati sono quelli che tipicamente consistono in una centrale di potenza significativa e che ha lo scopo di produrre energia per un numero di utenze considerevole.

In quest’ultimo caso ricadono, ad esempio, le centrali solari “in condominio”, ossia quelle centrali nate per ripartire i costi a vantaggio di un numero significativo di utenze. Tipicamente si tratta di utenti che vivono in una precisa area geografica limitrofa (zona residenziale, zona industriale) e che, per ammortizzare i costi di una centrale fotovoltaica, si riuniscono in una persona giuridica ad hoc (quale un’associazione temporanea di scopo - ATS o una organizzazione non lucrativa di utilità sociale – ONLUS). Tale situazione, molto frequente nei paesi nord europei, specie in Germania, si sta di recente estendendo anche in Italia, sia nel fotovoltaico che non.

Altro esempio di sistema centralizzato, come già accennato, è la classica centrale solare di potenza superiore al MW che, connessa alla rete di media tensione, permette di fornire potenze significative da fonti rinnovabili e, grazie agli incentivi, rivelarsi anche un buon investimento.

Nel caso, invece, di sistemi distribuiti, si hanno le varie soluzioni tipiche del solare privato o pubblico: tetti solari, impianti su edifici pubblici o industriali e impianti integrati nelle facciate degli edifici.

Senza voler entrare nel merito di questo settore che, per la varietà che presenta richiederebbe uno sforzo ben al di là del presente articolo, è importante però precisare tre aspetti particolarmente rilevanti: l’evoluzione tecnologica, culturale e architettonica.

L’evoluzione tecnologica è il primo risultato che si è avuto (e forse il primo obiettivo che gli incentivi si prefiggevano): i componenti di un impianto fotovoltaico sono diminuiti di costo e hanno migliorato le proprie prestazioni. Come già accennato, già oggi il fotovoltaico sarebbe conveniente (anche se veramente di pochissimo) senza gli incentivi. Ma di questo parleremo in un altro articolo, conti alla mano.

L’evoluzione culturale ha fatto sì che da tecnologia riservata agli ambiti spaziali, il fotovoltaico divenisse un qualcosa di familiare per tutti e che anche il cosiddetto “uomo della strada” cominciasse ad intuirne le potenzialità. Su questo fronte gli incentivi hanno avuto un effetto duplice e antitetico: da una parte hanno agevolato il contatto dell’uomo comune con la tecnologia fotovoltaica ma dall’altro, con il progressivo ridursi del vantaggio dell’investimento dovuto agli incentivi, hanno diffuso la credenza che il fotovoltaico, anche con gli incentivi, non sia più conveniente. Premesso che non ha senso parlare di un investimento conveniente se non paragonandolo ad almeno un altro, essendo “conveniente” un termine che presuppone il confronto, è comunque vero che oggi il fotovoltaico, con gli incentivi attuali, sia ancora molto più conveniente di tanti altri investimenti.

Il terzo punto, la cultura architettonica, è ancora in via di sviluppo ma ha portato a riconsiderare i canoni architettonici in modo che integrino le tecnologie fotovoltaiche. E’ di conseguenza ipotizzabile che, nei prossimi decenni, la costruzione degli edifici seguirà sempre più modelli basati sul fotovoltaico e su altre energie rinnovabili (oltre che sul risparmio energetico), cambiando lentamente anche il gusto estetico delle persone. In pratica è possibile che nel futuro prossimo si abbiano immobili architettonicamente “invasi” dal fotovoltaico ma che non per questo verranno considerati “orribili” come accade oggi, spesso, alla semplice vista di un pannello fotovoltaico su un tetto.

Ultima considerazione sui sistemi grid-connected è che la produzione distribuita di energia pone seri problemi di “qualità” dell’energia fornita in quanto all’aumentare degli impianti di produzione e al diminuire delle potenze medie di tali impianti, aumenta il rischio di avere disturbi sulla linea quali variazioni di frequenza, armoniche, variazioni di tensione. Di certo la tecnologia futura aiuterà non poco nel risolvere tale problema che, comunque, non deve essere ignorato.

I sistemi autonomi

Nel caso di sistemi autonomi, invece, le classificazioni possono essere di tre tipi: applicazioni consumer, applicazioni industriali e sistemi di alimentazione remota.

Nelle applicazioni consumer spaziamo dalle applicazioni indoor quali calcolatrici elettroniche, orologi solari, bilance elettriche, strumenti e giochi fotovoltaici e altro ancora, fino alle applicazioni cosiddette outdoor quali illuminazione da giardino, sistemi fotovoltaici da campeggio o da imbarcazione ecc.

L’utilizzo industriale del fotovoltaico vede invece numerose applicazioni quali l’alimentazione di nodi di rete di telecomunicazioni, luci di navigazione, sistemi di protezione catodica attiva, sistemi di monitoraggio remoto, segnali stradali e semafori solari e altri ancora.

I sistemi di alimentazione remota servono, invece, per garantire stabilmente una potenza significativa in zone in cui non è disponibile la rete elettrica. Tipicamente si tratta di sistemi solari domestici, sistemi asserviti a pompe di irrigazione, sistemi di purificazione e potabilizzazione dell’acqua, sistemi di illuminazione stradale, sistemi di irrigazione e altri ancora. In questa categoria ricadono, sebbene il loro costo sia sensibilmente diverso da quelli appena citati, anche i sistemi fotovoltaici spaziali.

Pregi e difetti del fotovoltaico

Nella seguente tabella vengono riportati, in maniera sintetica, i principali pregi e difetti del fotovoltaico in Italia.

Conclusioni

La tecnologia fotovoltaica sta rapidamente consolidandosi grazie agli incentivi. In questo articolo abbiamo presentato rapidamente le varie applicazioni possibili del fotovoltaico. Se avete bisogno di ulteriori approfondimenti potete contattarci senza alcun impegno da parte vostra.