Le Batterie per i Pannelli Fotovoltaici

Abbiamo già parlato dei sistemi fotovoltaici con storage per conservare l’energia prodotta durante il giorno per consumarla di giorno. Si tratta di impianti che ci rendono elettricamente autosufficienti e non dipendenti da qualsiasi compagnia di elettricità. La corrente viene immagazzinata in grandi batterie, ed è di questo che vogliamo parlare oggi, delle loro caratteristiche, prezzi e proprietà.

Introduzione

tutti noi abbiamo a che fare con le pile o batterie che utilizziamo per fornire energia ai piú disparati oggetti nella nostra casa. Computer, smartphone, telecomandi, calcolatrici. Solitamente compriamo le usa e getta da 1,5 V per alimentare piccoli oggetti, usiamo le piú economiche zinco carbone o le piú costose e durevoli alcaline. Altrimenti ci sono le ricaricabili che vengono utilizzate anche nelle batterie per impianti fotovoltaici.

Anche se ci sono diverse tecnologie disponibili, quelle al piombo-acido rimangono ancora le piú diffuse, perchè sono piuttosto economiche ed è probabile che le cose non cambieranno per i prossimi anni.

Ci sono poi le batterie Nichel Cadmio, Ni-Cd, le stesse che si usano per smartphone e pc. Sono piú perfromanti, veloci da ricaricare ma costano di piú . In futuro ci sono pronte anche quelle al Nichel metallo idruro, batterie ibride.

È anche possibile trasformare l’energia prodotta di giorno in idrogeno, ma stiamo già andando oltre.

 batterie_fotovoltaico

Batterie al Piombo Acido

la batteria realizzata con questo sistema comprende un catodo in piombo ed un anodo in ossido di piombo immersi in una soluzione di acido solforico. La reazione di scarica elettrica all’anodo consiste in uno scambio di ioni di ossigeno dall’ anodo con ioni di solfato dell’elettrolita. Al
catodo, la scarica coinvolge ioni solfato dall’elettrolito che si combinano con gli
ioni di piombo per formare il solfato di piombo.

La rimozione di ioni solfato dalla soluzione riduce l’acidità dell’elettrolita. Per mantenere la neutralità di carica, due elettroni devono entrare nell’ terminale dell’ anodo, e due elettroni devono lasciare il terminale di catodo tramite il circuito esterno per ciascuno dei due ioni solfato che lasciano l’elettrolita. Questo corrisponde ad una corrente positiva che abbandona l’ anodo.

Tipicamente, il processo di carica ha un’efficienza di circa il 95%. Il processo di scarica si traduce in alcune perdite dovute alla resistenza interna della batteria, in modo che solo circa il 95% dell’energia immagazzinata può essere recuperato. In generale l’efficienza di carica e scarica di una batteria al piombo è quindi circa il 90%.

La quantità di energia immagazzinata in una batteria è misurata in Ampere-ora (Ah). Mentre Ah non è tecnicamente un’ unità di energia, ma, piuttosto, un’ unità di carica, la quantità di carica di una batteria è approssimativamente proporzionale all’energia immagazzinata nella stessa. Se la tensione della batteria rimane costante, allora l’energia immagazzinata è semplicemente il prodotto della carica  per la tensione.

La capacità di una batteria viene spesso indicato come C. Pertanto, se un carico è collegato ad
una batteria, in modo che la batteria si scarichi in x ore, il tasso di scarico è indicato
come C / x.

batterie_per_fotovoltaico

A seconda del composizione specifica degli elettrodi, le batterie al piombo possono
essere ottimizzate per uno scarico superficiale o totale. Le prima presentano una piccola quantità di calcio in combinazione con il piombo per conferire maggiore forza al cavo altrimenti puro. Le piastre possono essere realizzate più sottili con una maggiore superficie per produrre correnti di avviamento elevate. Queste unità non dovrebbe essere scaricate a meno del 75% della loro capacità. Nelle applicazioni automobilistiche, quest esono condizioni operative soddisfacenti, poiché la batteria è necessaria soprattutto per il funzionamento del motorino di avviamento fino all’avviamento del motore. Dopo questo punto, l’alternatore prende il sopravvento, ricaricando la batteria . Le batterie al piombo a scarica profonda utilizzano l’ antimonio.

Queste batterie sono progettate per l’uso delle macchinine per trasportare i giocatori di golf, per gli elevatori elettrici, così come per l’utilizzo nei sistemi fotovoltaici.

Quando un impianto fotovoltaico che utilizza batterie al piombo viene realizzato, il
progettista deve determinare i tassi di ricarica adeguati per le batterie e dovrebbe anche tenere presente le esigenze di ventilazione del sistema di batterie.

 

Batterie al Nichel-Cadmio

le Batterie Ni-Cd utilizzano idrossido di nichel per le piastre anodiche e l’ossido di cadmio
per le piastre catodiche, in una struttura simile a quella del sistema piombo-acido. L’
elettrolita nel sistema Ni-Cd è idrossido di potassio. L’anodo NiOH è generalmente
costituito da fibre di nichel miste con fibre di plastica Grafite o nichelato. Si aggiungono anche quantità di altri materiali come composti di bario e cobalto
per migliorare le prestazioni. Il catodo è spesso costituito da un rivestito cadmio-
fibra plastica. Se il catodo non è rivestito in plastica allora è comunemente miscelato con
ferro o nichel.

Le batterie Ni-Cd sono più robuste rispetto alle batterie piombo-acido. Possono sopravvivere al congelamento e alle alte temperature. Possono essere completamente scaricate, e sono meno colpite da unl sovraccarico. Di conseguenza, in alcune applicazioni, le batterie Ni-Cd possono essere la migliore scelta perché la loro robustezza può consentire l’eliminazione del controllo di carica

Se le batterie devono essere utilizzate in una posizione in cui l’accesso per la manutenzione
è difficile, il maggior costo di queste batterie può spesso essere giustificato.

Se le batterie al Ni-Cd vengono caricate e poi lasciate inutilizzate, perderanno la loro carica ad un
tasso di circa il 2% al giorno per i primi giorni, per poi stabilizzarsi a tassi piú bassi di perdita. In un periodo di 6 mesi, la perdita totale è tipicamente di circa il 20%, a seconda se la batteria è media, alta, bassa velocità di scarico.
Più alto è il punteggio di scarica della batteria, maggiore è la perdita di carica nel tempo. La perdita di carica è anche dipendente dalla temperatura. Il tasso di perdita è maggiore a temperature più alte, a -20 ° C, non vi è quasi nessuna perdita.

La durata di una batteria al Ni-Cd dipende da come viene utilizzata, ma è meno dipendente
dalla profondità di scarico rispetto alle batterie piombo-acido. Una durata di almeno
2000 cicli è nella norma quando non è utilizzata ad elevate temperature. Come risultato, in determinate applicazioni e condizioni operative, una batteria
può durare fino a 25 anni . Non è irragionevole aspettarsi una durata doppia rispetto a quelle al piombo-acido.

Gli svantaggi delle batterie al Ni-Cd includono la difficoltà nel determinare lo stato di
carica delle batterie e la tossicità del cadmio, specialmente quando deve essere smaltito. Esse sono anche più costose rispetto a quelle al piombo.

Altre tecnologie per le Batterie

Ci sono tante altre tecnologie. Un elenco parziale di queste batterie comprende quelle ossido di zinco / argento, metallo / aria, ferro / aria, zinco / aria, alluminio / aria, litio / aria, zinco / bromo, litio-alluminio solfuro / ferro, disolfuro litio-alluminio / ferro, sodio / zolfo, cloruro di sodio / metallo, e diverse varianti di batterie al Litio.

Prezzi

un sistema al piombo-acido utile per un impianto da 3 Kwp costa circa duemila euro. I prezzi comunque si stanno abbassando, così come per i sistemi nichel-cadmio che comunque costano quasi il doppio.

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L’Inclinazione Giusta del Modulo Fotovoltaico

Colui che stende un progetto per l’installazione di un impianto fotovoltaico deve decidere il modo in cui i moduli andranno montati in base al luogo. Il metodo piú facile è quello di metterli stesi a terra, orizzontalmente su una superficie piana, ma ciò non ottimizza la produzione di corrente elettrica, visto che, l’angolo di incidenza del raggio solare deve essere perpendicolare al modulo.

Il sole però si muove mentre i nostri moduli sono fissi, a meno di non essere montati su un inseguitore a motore che ruota in base al movimento solare. Poiché il sole viaggia attraverso un angolo di 15 ° per ora, il collettore sarà vicino alla perpendicolare per un periodo di circa 2 ore. Oltre questo tempo, l’intensità della luce diminuisce a causa dell’aumento della massa d’aria, e l’angolo tra la luce solare incidente ed il collettore aumenta.

Gli installatori, per massimizzare la produzione, inclinano i moduli in modo che nell’ ora di massima insolazione, alle 12, il raggio sia perpendicolare. Ciò ovviamente dipende anche da come è esposto il nostro tetto, la nostra casa o giardino e non sempre è possibile ottimizzarli al massimo.

 grafico_produzione_fotovoltaico

Il grafico, o meglio un insieme di grafici, qui sopra mostra mostra l’irradiazione cumulativa approssimata ricevuta da un collettore esposto a sud durante le varie ore della giornata a seconda della stagione (estate, autunno-primavera, inverno). Se il collettore è montato in modo che possa seguire il sole, attraverso un inseguitore, allora l’irradianza incidente è influenzata solo dal massa d’aria che cresce quando il sole si avvicina all’orizzonte.

Come vedete il punto di maggiore produzione di un impianto fotovoltaico è tra le 10 del mattino e le 14 del pomeriggio. Dopo tale ora l’irradiazione decresce.

Il grafico mostra anche la maggiore produzione che si ha in caso i moduli vengano montati su un inseguitore (non si tiene conto però dell’ energia elettrica impiegata per far muovere il motore che seppur minima c’è). Circa il 50% in più di energia in piú può essere prodotta in estate in un clima secco, come nel nord Africa. Durante i mesi invernali, tuttavia, solo circa il 20% di energia in piú viene prodotta con l’inseguitore.

L’utilizzo dell’ inseguitore risulta quindi fare la differenza, anche se è molto costoso. Si può considerare anche solo l’acquisto di quello a singolo asse, che ruota attorno ad un asse perpendicolare, piú economico. Oppure possiamo considerare anche supporti che possono essere regolati manualmente più volte al giorno o, forse, più volte l’anno. Ciascuna di queste opzioni consentire la raccolta di una quantità di energia maggiore ed un guadagno maggiore con il fotovoltaico.

Se l’impianto fotovoltaico deve alimentare le utenze elettriche di una casa estiva potrebbe avere un certo orientamento, se si tratta di casa utilizzata in inverno i moduli possono essere orientati in maniera differente.

Attenzione alla formazione di ombre: anche una piccola quantità di ombreggiatura su un modulo fotovoltaico può ridurre significativamente la  produzione non solo del modulo, ma anche di tutta la stringa dei pannelli ad esso collegato. E ‘quindi di fondamentale importanza scegliere un sito giusto per un impianto fotovoltaico .

Questo è facile se non ci sono oggetti che potrebbero portare ombra, ma attenzione, il sole d’inverno è piú basso rispetto all’ estate, ed un impianto progettato male, magari realizzato durante la bella stagione, in cui non si sono fatti i conti giusti, potrebbe essere poco efficiente anche se parzialmente coperto.

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Da Cosa Dipende il Rendimento di un Cella Fotovoltaica

A seconda del materiale e della struttura con cui sono realizzati i moduli fotovoltaici il rendimento della maggior parte delle celle varia tra il 2% e il 20%. In alcuni prototipi recentemente sviluppati le celle solari multistrato hanno raggiunto un rendimento del 40%. Mediamente il valore è del 15% per moduli in silicio cristallino e dell’ 8% in quelli a film sottile (thin film).

Perchè l’irradiazione solare riesce ad essere convertita in energia elettrica con percentuali così basse? Facciamo un discorso più ampio: il sole è la fonte primaria di energia nel nostro sistema solare; la terra riceve il 90% del totale dell’ energia propagata dal sole.

radiazione_solare_europa

Un’area di 1mq nello spazio può ricevere fino 1.366kW di energia dai raggi solari, ecco perchè le navicelle spaziali sono ben alimentate dai pannelli. Questa grande quantità di potenza si indebolisce quando ci troviamo nella superficie terrestre a causa di vari motivi:

  • I vari gas e il vapore acqueo che si trovano nell’atmosfera terrestre assorbono una parte dell’ energia solare.
  • La distanza dal sole determina la quantità di energia solare ricevuta, quindi allontanandoci l’intensità si abbassa.
  • Le varie riflessioni e lo scatterings dei raggi solari per la presenza di particelle nell’aria influenzano la quantità di energia solare ricevuta

L’efficienza di una cella fotovoltaica dipende da molti fattori; i principali sono:

  • La riflessione della radiazione solare in cima della cella fotovoltaica. Più è alto il grado di riflessione del raggio solare meno energia raggiunge la giunzione p-n.
  • La luce presenta fotoni di una vasta gamma di livelli energetici. Alcuni non hanno abbastanza energia per eccitare gli elettroni e permettere di sfuggire al loro legame con l’ atomo, e altri fotoni hanno troppa energia per farsi catturare dagli elettroni. Questi due scenari rappresentano il 70% della perdita dell’energia solare che potrebbe essere convertita in elettricità.
  • Le resistenze della traccia del collettore nella parte superiore della cella. Questa resistenza è dovuta a quelle tracce sottili che formano una griglia nella parte superiore della cella. Ricordate che non possiamo coprire la parte superiore con una piastra metallica, ciò impedirebbe alla luce di penetrare nella cella. In alcuni modelli di moduli pv i contatti nella parte superiore della cella sono fatti di materiale trasparente che non impedisce il passaggio della luce. Non possiamo altresì mettere i contatti sul lato della cella, ciò aumenterebbe la perdita interna della cella come discusso in precedenza.
  • La resistenza dei cavi di collegamento della cella solare al carico.
  • La resistenza del cristallo semiconduttore.
  • L’inclinazione del pannello fotovoltaico dove è montata la cella rispetto al sole.

Queste sono tutte nozioni tecniche. Abbiamo già parlato di come migliorare il Rendimento di Un impianto fotovoltaico. Si tratta di piccoli gesti che vanno dalla pulizia della superficie dei moduli, al controllo di eventuali ombre che nel corso del tempo possono essersi create sulla superficie.

Un ramo di un albero che è cresciuto, un’installazione di un antenna sono cose che banalmente fanno abbassare il rendimento annuale di produzione di energia elettrica. Tenete sempre d’occhio il contatore e mantenete un registro in cui segnate la produzione quotidiana di energia elettrica. Se notate un improvviso calo nella media, significa che c’è qualcosa che non va.

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Come Trovare Offerte sull’ Energia Elettrica

In Italia sono quasi cento le compagnie che possono vendere corrente elettrica. Basta andare sul sito dell’ Autorità per l’Energia, e verificare chi è abilitato. Per avere un’idea veloce delle varie proposte commerciale lo stesso Ente ha ideato il Trovaofferte in cui inserendo il proprio cap vengono presentate delle offerte legate alle proprie esigenze.

Non tutte le aziende sono presenti sul portale dell’ Autorità. A questo punto vi consigliamo di dare un’occhiata al comparatore di Qualetariffa. Inserendo la città, potenza del contratto e consumo massimo presunto nell’anno abbiamo una lista di compagnie con le varie proposte commerciali.

Prima di esaminare come poter risparmiare sulla bolletta elettrica ricordiamo che il costo dell’ energia è composto da:

  • Prezzo Energia PE: è quello che stabilisce l’Autorità ogni 3 mesi in base ai valori della Borsa elettrica. E’ influenzato dall’ andamento del prezzo del petrolio e del gas e rappresenta il 50% del costo finale.
  • Prezzo Dispacciamento PD: è la voce che copre i costi del servizio.
  • Servizi di Rete
  • Oneri e tasse

risparmio_bolletta

 

Per quel che riguarda il costo mono orario e bio orario le differenze ormai si sono assottigliate. Prima consumare energia elettrica durante la notte e nei giorni festivi costava parecchio di meno (fascia F2 e F3), ora i prezzi sono molto simili. Il tutto è dovuto ai pannelli fotovoltaici che producono energia proprio di giorno e contribuiscono così a mettere a disposizione molta energia elettrica durante le ore di punta, soprattutto in estate.

La cosa migliore da fare però se vogliamo risparmiare è quella di stare attenti alle offerte che mano mano le varie aziende possono proporre utilizzando:

Ribassi rispetto al prezzo fissato dall’ Autorità

il costo di un KW di energia elettrica è fissato trimestralmente dall’ Autorità. In genere lo sconto proposto è compreso tra il 5 ed il 20% e si applica quasi sempre sul costo PE (per avere il costo totale bisogna aggiungerci anche il prezzo del dispacciamento ovvero PD) .

Una cosa importante da considerare è che piú aumentano i nostri consumi piú crescono gli oneri di gestione della rete e diminuisce il contributo percentuale della componente energia rispetto al totale che paghiamo in bolletta.

Prezzo bloccato nell’ anno

Come nel caso degli sconti questi piani tariffari fissi riguardano il prezzo energia (PE) e il prezzo dispacciamento (PD) e non l’importo totale che paghiamo in bolletta che è composto anche da altre voci.

Spesso l’offerta limitata nel tempo, da uno massimo tre anni, è in diversi casi progressiva. Il prezzo del kilowatt ha un certo valore il primo anno, valore inferiore al secondo un ancora più basso terzo. Altre aziende offrono un PE già fisso inferiore a quello del mercato vincolato fino a un certo consumo: per consumi ulteriori, il prezzo diventa pari a quello del mercato vincolato anche superiore.

Sono offerte da prendere in considerazione se si prevede un forte aumento del prezzo dei prodotti petroliferi del gas.

Potete azzerare il costo della Bolletta e guadagnare grazie Ad un impianto fotovoltaico, vedi in proposito questo articolo

Tariffa Tutto compreso

Queste offerte prevedono il pagamento di una sola cifra fissa complessiva bolletta ogni mese già prestabilita. Non si parla più di quello di quota energia, oneri di sistemi e servizio di dispacciamento. La quota fissa riguarda un consumo limitato: per ogni kilowattora ulteriore consumato rispetto a quello fissato in partenza si paga un costo aggiuntivo, di solito molto alto.

Se scegliamo questa soluzione è Importante sapere la taglia giusta base propri consumi: se si sfora anche di poco si rischia di pagare molto di più rispetto alla tariffa del mercato vincolato. Ci sono famiglie di 4 persone che consumano 3000 Kw, altre 4000. Controllate sulle bollette pregresse quanto è il vostro consumo medio annuale. Attenzione se nel corso degli anni avete installato elettrodomestici che assorbono parecchio, uno su tutti il condizionatore d’aria.

Altri sconti

Esistono poi altre tipologie di sconti, non strettamente legati alla quota energia. Certi operatori all’atto della prima sottoscrizione regalano al cliente l’elettricità per un determinato numero di giorni, altri applicano degli sconti per determinati casi specifici: si paga la bolletta con domiciliazione bancaria presso una banca convenzionata, oppure se la bolletta è spedita via mail.

Facciamo attenzione perché ci sono aziende che propongono le bollette elettroniche ma senza nessun sconto per il cliente finale, oppure ci sono anche catene di supermercati che vendono elettricità e che offrono sconti a chi acquistato la tessera della catena.

 

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Il Solare Termoelettrico Prezzi e Convenienza

Il solare termoelettrico, chiamato anche termosolare a concentrazione è una tecnologia molto efficiente per produrre energia elettrica e acqua calda utilizzando specchi che concentrano i raggi del sole in unico punto raggiungendo temperature elevatissime. Le centrali termoelettriche possono arrivare anche a potenze di centinaia di Mw e uno solo di questi impianti potrebbe soddisfare il fabbisogno energetico di una piccola città. Ci sono anche impianti a concentrazione casalinghi, che possono essere utilizzati per produrre energia elettrica per la propria casa o azienda ad un prezzo modesto.

A differenza di un normale impianto, ad esempio uno fotovoltaico da 3 Kwp, possono produrre energia elettrica anche di notte tramite tecnologie che conservano in maniera adeguata il calore accumulato durante il giorno per utilizzarlo quando non c’è il sole.

pannello_concentrazione

Gli specchi “concentrano” il raggio solare ricevuto in una piccola cella di silicio. Si risparmia sul materiale, il silicio, presente in una piccola area rispetto ad un normale modulo, e allo stesso tempo si avrà una potenza maggiore, un rendimento più alto in termini di produzione di energia elettrica a costi minori .

I maggiori produttori di energia che fanno uso di questa tecnologia sono la California e la Spagna e, secondo Greenpeace, nel 2017 nel mondo il 7% dell’energia prodotto sarà fatto tramite termoelettrico.

Le moderne tecnologie termosolari raggiungono il pareggio delle emissioni di CO2 prodotte in fase di realizzazione, installazione e messa in opera degli impianti dopo 3-6 mesi di attività, mentre la vita utile di una centrale è di 20-25 anni. La manutenzione di questi impianti è comunque superiore rispetto ai sistemi fotovoltaici in silicio cristallino. Punto piú delicato è il concentratore e gli specchi.

solare_termodinamico

I progetti in fase di realizzazione sono molti, li potete vedere in tempo reale sul sito Desertec, in Italia attualmente sono presenti tre impianti: a Casaccia vicino Roma, a Massa Martana e quello piú grande da 5 Mw, il progetto Archimede dell’ Enel a Priolo Gargallo vicino Siracusa, in Sicilia.

L’obiettivo del progetto Desertec è coprire entro il 2050 il 15% del fabbisogno europeo di energia elettrica. Una parte dell’ energia generata rimarrebbe a disposizione dell’area locale dove è prodotta, il calore residuo prodotto, le celle scaldano tantissimo, potrebbe essere utilizzato per desalinizzare l’acqua marina.

Nonostante i 3 progetti presenti in Italia , i nostri governanti non sembrano essere molto interessati a questa tecnologia così efficiente. La mozione 1-00155 presentata in Senato da personaggi di spicco come Dell’ Utri e Gasparri nel 2009 sottolineava come il solare termodinamico non fosse proficuo perchè aveva bisogno di grandi spazi per un installazione ed un costo di 6 euro a watt!!. I soldi bisognava dirottarli sul nucleare perchè occupava meno spazio e, in termini economici, era piú efficiente. I rischi legati al nucleare li conosciamo tutti, inoltre lo stoccaggio delle scorie radioattive è un problema che non si risolverà mai.

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Quanto Durano i Pannelli Fotovoltaici

Investire in un impianto fotovoltaico per qualcuno significa spendere una somma importante. Anche se abbiamo visto che i prezzi dei moduli fotovoltaici sono calati moltissimi si tratta sempre di un importo considerevole. Che siano 6000 euro per un sistema da 3 kilowatt o 40.000 per uno da 20 kwp in tanti vogliono capire per quanto tempo questi sistemi restino in funzione. Quale è la durata di un pannello fotovoltaico.

Sappiamo tutto su quale sia la vita media di un’automobile a seconda dell’ utilizzo che ne facciamo, un po’ meno conosciamo la durata di un modulo fotovoltaico. Oggi vi chiariremo in maniera semplice le idee facendo riferimento anche a dei test che abbiamo trovato online.

Perchè in molti si chiedono quanto può funzionare un sistema fotovoltaico? La risposta è semplice, si vuole conoscere se vale la pena affrontare l’investimento iniziale. Sgomberiamo subito i dubbi, vale la pena. Lo abbiamo visto nell’ articolo sul guadagno che possiamo realizzare con il fotovoltaico.

durata_pannelli_solari

Allo stato attuale, con le detrazioni fiscali, recuperiamo l’investimento in 3 anni. Figuriamoci se non valga la pena. Meglio di qualsiasi tipo di investimento che sia Bot (stanno allo 0,5% l’anno), obbligazioni, azioni ed in piú non è rischioso. A patto ovviamente di avere una casa per consumare l’energia prodotta, uno spazio dove installare il sistema che sia esposto al sole e percepiamo del reddito per sfruttare le detrazione. Detto ciò torniamo alla domanda iniziale:

Che vita hanno i moduli solari fotovoltaici?

Partiamo da questo dato: le case produttrici danno solitamente 10 anni di garanzia sul malfunzionamento del prodotto (del modulo), e 20 anni sull’ 80% della potenza iniziale. Quindi minimo durano 20 anni. Poi che succede? Continuano a funzionare. Avete in casa una calcolatrice degli anni 80, quelle che avevano delle piccole cellette solari per il funzionamento? Se sì prendetela e provate a vedere se ancora funziona. Se non l’avete ve lo diciamo noi, funzionerà.

I costruttori si tengono sullo stretto, qualcuno arriva a dare anche 25 anni di garanzia sull’ 80% della potenza iniziale, ma comunque i pannelli può proseguono il loro corso di vita.

Abbiamo trovato questo articolo inglese. I pannelli solari con 60 anni di vita sono ancora in funzione. Senza spingersi troppo in là, negli Stati Uniti è facile trovare impianti degli anni 70 ancora funzionanti.

I moduli sono garantiti come detto per 25 anni, perdono circa uno 0,6%-0,7% di efficienza l’anno, in 25 anni avranno lasciato sul terreno quasi il 20% del loro rendimento. Dopo 25 anni, un sistema da 10 KW è ora un sistema da 8 KW, e un sistema di 3 KW è da 2,4 KW.

Non è sempre così. In questo test effettuato in Inghilterra su un sistema fotovoltaico messo in funzionamento nel 1997, dopo 13 anni di funzionamento, nel 2010, i tecnici hanno misurato una perdita di appena il 9%, 0,7% l’anno. Siamo in linea con i dati che vi abbiamo fornito.

Il decadimento di un modulo fotovoltaico è piú legato alla sua “struttura fisica” che lo supporta come la cornice in metallo, i bulloni, il vetro, la cella invece rimane quasi integra e possiamo pensare di avere energia gratis anche per tutta la vita, con un piccolo decadimento annuale, ma il gioco vale sempre la candela. Non contando che installando un impianto fotovoltaico saremo al riparo da qualsiasi aumento in bolletta, crisi energetica o andamento dei prezzi legato al petrolio. Chiediamo un preventivo ed informiamoci.

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Guadagnare con i Collettori Solari Termici e Pompe di Calore

Fino ad oggi abbiamo visto come si poteva guadagnare installando un impianto fotovoltaico per la produzione di energia elettrica, oggi vogliamo concentrare la nostra attenzione sui pannelli solari termici (anche solar cooling per raffreddamento), collettori solari e pompe di calore a gas o elettriche, caldaie a biomassa, termocamini. Ovvero, guadagnare non producendo elettricità, ma in questo caso calore.

Si chiama Conto Termico il procedimento che ci consente di incassare soldi erogati dal Gse, diciamo che è il gemello del vecchio Conto Energia che è rimasto in vigore fino a luglio del 2013, dedicato però al fotovoltaico.

Innanzitutto vediamo quali sono le norme che regolano il CONTO_TERMICO (decreto ministeriale del 28 dicembre 2012). Ci sono a disposizione per i privati 700 milioni di euro l’anno, a febbraio 2015 il Gse ha comunicato che sono stati allacciati 8750 contratti per un totale di spesa di 15,7 milioni di euro, c’è quindi ancora ampio spazio per usufruire degli incentivi.

Quali tipi di impianti possono accedere al Conto Termico:

tabella_conto_termico
la tabella qui sopra è molto esplicativa. Non solo ci sono i classici collettori solari termici, in pratica i pannelli solari per la produzione di acqua calda, ma anche interventi di coibentazione, schermatura, isolamento di superfici opache, sostituzione di scalda acqua elettrici o a gas.

Ovviamente gli impianti realizzati devono rispettare dei “criteri di ammissibilità” per usufruire degli incentivi (ad esempio le pompe di calore devono avere un determinato COP) , sul decreto ministeriale c’è scritto tutto, ma non entriamo nei tecnicismi, gli installatori professionisti anno comunque come progettare un impianto che ricada nei termini imposti dal Ministero.

E’ anche difficile calcolare l’ammontare dell’ incentivo che viene erogato di anno in anno per un periodo compreso tra 2 e 5 anni secondo la tabella sopra esposta. Diciamo che i soldi pagati dal Gse dipendono da una serie di fattori che dipendono dall’efficienza dell’ impianto, dalla zona climatica, dalla grandezza dell’ impianto.

L’esempio più facile è quello relativo all’ installazione di collettori solari termici per la produzione di acqua calda. In questo caso l’ incentivo corrisposto dal GSE per 4 mq di collettore è di 680 euro erogate in due rate annuali.

Per la sostituzione di stufa a legna con una a pellet da 10 kW ci sono :

• 2 rate annuali da 524 euro – zona E (es. Torino)

• 2 rate annuali da 431 euro – zona D (es. Roma)

• 2 rate annuali da euro – zona C (es. Bari)

Per accedere agli incentivi del Conto Termico, sia privati, enti o condomini,  bisogna utilizzare questa modulistica del portale del Gse.

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Prezzo fotovoltaico 3 kW quanto Costa

Gli impianti fotovoltaici di tipo domestico sono quelli più richiesti in Italia, in maniera particolare quelli da 3Kwp. Questa taglia è legata ai vecchi incentivi del Conto Energia che restituivano la massima tariffa proprio ai sistemi fotovoltaici sotto i 3 Kw. E’ rimasta quindi questa “tradizione” che ovviamente non ha più motivo di esistere. Potrebbero andar bene anche sistemi da 2 KWp o da 3,5 o di altre misure, l’importante è dimensionarlo in base alle proprie esigenze e allo spazio disponibile sul proprio tetto o giardino.

I prezzi di un impianto in ogni caso sono calati drasticamente. Nel 2014 abbiamo assistito ad un trend ribassista che dovrebbe proseguire anche nel 2015 come sottolineato dalle previsioni dell’ ultimo rapporto del dipartimento di Energia Statunitense.

prezzo-2015-pv

 

Secondo lo studio nel 2015 il prezzo medio di  un modulo sarà di 0,60 centesimi di dollaro per watt ovvero 50 centesimi di euro (calcolato su un cambio Euro-Dollaro di 1,2). Va aggiunta l’Iva e il costo di ricarico per i rivenditori, quindi l’importo va moltiplicato almeno per 3. C’è da aggiungere il costo di un Inverter (circa 30-40 centesimi di euro per watt per marche come Sma o Rec), delle staffe per fissare i moduli, contatori, cavi e manodopera per l’installazione.

Il prezzo di un impianto fotovoltaico da 3KWp nel 2015 ha un costo compreso tra 4000 e 6000 euro. Molto dipende dalla qualità dei moduli scelti, i più cari, ovvero Sunpower e Panasonic, sono anche quelli che hanno efficienze che si attestano al 20% contro una media del 14-15%, un guadagno sensibile nella produzione totale di energia elettrica durante l’anno.

Quanto spazio occupa un impianto fotovoltaico da 3 Kwp?

dipende dal tipo di moduli fotovoltaici scelti, ovvero dipende dal loro rendimento. Se prendiamo come riferimento le marche più performanti, ovvero Sunpower e Panasonic (ex Sanyo) possono bastare 20 mq. Più si abbassa l’efficienza (è l’indice che troviamo sul datasheet del modulo) più spazio occupa il pannello. Per efficienze comprese tra il 13 e 15% ci vogliono 25 mq circa.

Quanta energia può produrre un sistema da 3 Kw?

anche in questo caso le variabili sono diverse, ma soprattutto dipende dalla zona climatica dove andrà installato l’impianto.  Secondo i dati del rapporto GSE  le ore di utilizzazione medie degli impianti fotovoltaici nel 2013 sono state pari a 1.241 in Italia (vedi grafico qui sotto).   La Sicilia è la Regione con le ore più elevate: 1.476 a livello complessivo, 1.755 per gli impianti ad inseguimento e 1.455 per gli impianti fotovoltaici fissi.

ore-fotovoltaico

Dipende quindi dove avete intenzione di installare il vostro impianto. Un sistema fotovoltaico da 3 kwp in Nord Italia può produrre da 3000 a 3500 kw l’anno, in centro Italia da 3200 a 3700 kw in sud Italia da 3500 a 4200 kw, per capire meglio potete consultare la mappa solare qui sotto. Con gli inseguitori solari i rendimenti migliorano, così come migliorano se si usano moduli ad alta efficienza.

mappa-solare

 

Per risparmiare sulla spesa anche per il 2015 si possono usufruire delle detrazioni fiscali anche se non stiamo effettuando una ristrutturazione edilizia. Nel 2016 scenderanno al 36%, ma per quest’anno sono ancora al 50% (legge di stabilità Governo Renzi). Le detrazioni si spalmano su un periodo di 10 anni.

Esempio: impianto da 3kwp costato 5000 euro, il 50% fa 2500 euro. Ogni anno, per 10 anni, possiamo portare in detrazione sulla dichiarazione dei redditi 250 euro.

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Pannelli Solari ad Alte prestazioni per Acqua Calda gli Heat Pipe

C’è una falsa credenza che circola fra tutti coloro che si avvicinano ai dispositivi di produzione di acqua calda solare: questi impianti non funzionano quando manca il sole, ovvero nelle giornate nuvolose. Le cose non stanno così, o meglio, non sono vere se si usano i giusti componenti, i pannelli solari ad alte prestazioni, ovvero quelli Sottovuoto, chiamati anche heat pipe.

Nei sistemi di produzione di acqua calda per uso sanitario si usano spesso pannelli solari piani, ovvero dispositivi semplici ed economici che funzionano tutti alla stessa maniera: un collettore  assorbe i raggi del sole e passa il calore generato ad un fluido termovettore. Il fluido termovettore è tipicamente acqua che in estate raggiunge anche temperature di 70 gradi. Viene poi miscelata con quella fredda per un pronto uso con docce e rubinetti. Insomma tutto abbastanza semplice.

Quando però manca il sole, il funzionamento è compromesso. E’ vero che l’acqua calda può essere generata anche nelle giornate invernali in presenza di sole, ma in quel caso va accumulata in serbatoi coibentati dotati di resistenza elettrica che si attiva quando si scende sotto determinate temperature. Se dobbiamo però utilizzare l’elettricità per produrre acqua calda tanto vale utilizzare lo scaldabagno.

Nelle giornate nuvolose, ma con una buona luminosità con i pannelli sottovuoto, heat pipe si raggiungono temperature che sfiorano i 40 gradi.

funzionamento-heat-pipe

Come funzionano i pannelli solari ad alte prestazioni

Se volete saperne di più sull’esatto funzionamento fisico potete consultare la relativa pagina Wikipedia. Vi basti sapere che un sistema sottovuoto heat pipe è realizzato con tubi di metallo termoconduttore chiuso, ad esempio il rame o l’alluminio, che contiene un fluido refrigerante come etanolo o acqua; il resto del tubo è riempito dal vapore del liquido, in modo che non siano presenti altri gas. Tutto ciò serve per trasferire calore dal sole all’ acqua fredda del tubo grazie all’evaporazione e condensazione del refrigerante. L’estremo caldo, a contatto con una sorgente di calore, cede calore al liquido refrigerante, che vaporizza e perciò aumenta la pressione del vapore nel tubo.

I tubi di calore utilizzati in questi collettori solari hanno un punto di ebollizione di soli 30 gradi, quando il tubo di calore supera queesta temperatura l’acqua comincia ad evaporare.

pannelli-sottovuoto

Il sistema è molto efficiente e garantisce la realizzazione di acqua calda a 35 gradi anche in giornate di nuvolosità. Una tale temperatura è perfetta per effettuare docce, ma anche per riscaldare la casa tramite riscaldamento a pavimento. Si possono raggiungere 19-20 gradi con un sistema a pannelli radianti associato ad un impianto con pannelli sottovuoto ed in più possiamo godere anche degli incentivi per il solare termico.

La longevità di un tubo sottovuoto è altissima. Se la qualità dei materiali con cui è realizzato il tubo è buona, purezza del rame elevata contenente solo tracce di ossigeno e altre impurità, possiamo andare avanti anche per 30 anni. 

I tubi vengono innestati in parallelo a baionetta nel sistema di raccolta d’acqua, in questo modo la rottura di uno di essi non pregiudica il sistema. L’acqua può raggiungere le nostre case attraverso la normale gravità, i pannelli devono essere installati in alto rispetto all’ impianto casalingo, oppure attraverso un sistema a circolazione forzata con pompa elettrica.

Per quel che riguarda i prezzi un sistema heat pipe sottovuoto a 30 tubi con serbatoio coibentato da 250 litri, sufficiente per una famiglia di 4 persone costa circa 1500-1800 euro. Una caldaia a gas può essere allacciata al serbatoio stesso dotato di sensore. Quando la temperatura dell’ acqua scende al di sotto di un certo livello si attiva la caldaia a gas che la scalda.

Per il fai da te c’è anche chi è riuscito a realizzare pannelli solari sottovuoto in casa, il video qui sotto in inglese spiega come realizzarli nel proprio garage.

 

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Come Essere Autosufficienti con La Bolletta Elettrica grazie al Fotovoltaico

scambio-sul-postoCome ormai è ben risaputo i pannelli fotovoltaici producono energia elettrica grazie alla luce solare e lo fanno proprio di giorno, quando la richiesta di corrente è piú alta e quindi per la legge della domanda/offerta costa di piú.

Sulla carta quindi potremmo essere energeticamente autosufficienti e non pagare più la bolletta elettrica. In realtà le cose non stanno proprio così per una serie di problematiche.

Oggi vi spiegheremo come riuscire ad abbattere quasi completamente le spese di fornitura elettrica, sfruttando incentivi e soluzioni disponibili grazie agli interventi dell’ Autorità per l’energia.

Un impianto fotovoltaico dunque è in grado di trasformare la radiazione solare in elettricità, ciò avviene durante il giorno, anche in giornate di nuvolosità . Al calar del sole però un modulo cessa di funzionare. Questo è il primo problema da risolvere:

  • un impianto fotovoltaico di notte non funziona.

A noi invece la notte l’energia elettrica serve. Dobbiamo alimentare frigorifero, luce, tv , computer. Una prima soluzione è quella di utilizzare un impianto solare con batterie elettriche, che abbia in sostanza un sistema di accumulo. Questa soluzione inizia a prendere piede anche in Italia, con aziende che propongono impianti chiavi in mano dotati di batterie per fotovoltaico al nichel-cadmio, litio, più costose, o al piombo – acido.

Date un’occhiata al video qui sotto in inglese. Il proprietario di un sistema fotovoltaico utilizza 8 batterie da 24 V per lo stoccaggio di energia elettrica. Sono quelle al piombo-acido da 24V da 80 A/h. Costo di ognuna circa 100 euro.

 

Gli svantaggi riguardano il prezzo delle batterie e l’ingombro delle stesse che vanno ad occupare un bel po’ di spazio. In ogni caso siamo garantiti anche da eventuali blackout e possiamo, in questo caso, ritenerci autosufficienti dal punto di vista energetico se riusciamo a ben dimensionare la potenza dell’ impianto in base alle nostre esigenze di consumo.

Altra soluzione, questa volta più alla portata di mano di tutti, per riuscire ad abbattere a zero, o quasi, la bolletta elettrica è quella dell’ uso dello “scambio sul posto“. Si tratta di prendere a riferimento la delibera dell’ Autorità dell’ Energia Elettrica del 3-6-2008.

Con questa modalità, il proprietario di un impianto fotovoltaico, ma anche eolico o con altre fonti rinnovabili, con potenza fino a 20 Kw (200 kw se entrato in esercizio dopo il 2007),  può ottenere uno “sconto” sulla bolletta.

Durante il giorno, l’energia elettrica che non consumiamo, la inviamo in rete, il gestore elettrico la rivende a terzi. In questo modo accumuliamo un credito. Questo importo ci viene scalato sulla corrente elettrica che acquistiamo di notte quando, ovviamente, il nostro impianto non produce, quando c’è una minore richiesta. Pensiamo alle fabbriche e agli uffici che di notte chiudono e quindi c’è meno richiesta. Ecco perchè vige la tariffa bioraria , piú costosa di giorno, meno durante la notte e nei giorni festivi.

Lo scambio del posto non può essere utilizzato da coloro che usufruiscono degli incentivi del quinto conto energia.

Come usufruire di questa soluzione:
I produttori di elettricità da fonti rinnovabili devono fare richiesta dello “scambio sul posto” tramite portale Gse (è richiesta precedente attivazione) . Il Gse fa da tramite con il gestore elettrico (esempio Enel, Hera, Edison, Acea) .

Un’altro punto quindi a favore dell’ utilizzo di un sistema di energie rinnovabili, dopo aver visto che il fotovoltaico conviene, andiamo piano piano verso l’indipendenza energetica.

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