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5. Interveniamo sull'illuminazione e sugli elettrodomes-tici

6. Utilizziamo le fonti rinnovabili di energia

 

RISPARMIO ED EFFICIENZA ENERGETICA IN CASA

6. UTILIZZIAMO LE FONTI RINNOVABILI DI ENERGIA

Collettori solari | Solare fotovoltaico | Caldaie a biomasse | Eolico

PER SAPERNE DI PIÙ… SULLE FONTI RINNOVABILI

Le fonti rinnovabili di energia possiedono due caratteristiche fondamentali che rendono auspicabile un loro maggior impiego. La prima consiste nel fatto che esse rinnovano la loro disponibilità in tempi estremamente brevi: si va dalla disponibilità continua nel caso dell’uso dell’energia solare, ad alcuni
anni nel caso delle biomasse. L’altra è che, a differenza dei combustibili fossili, il loro utilizzo produce un inquinamento ambientale del tutto trascurabile. Esistono comunque alcuni limiti che ne ostacolano il pieno impiego, tra i quali, per esempio, che per produrre quantità significative di energia, spesso è necessario impegnare rilevanti estensioni di territorio.

Perché le fonti rinnovabili? Il bisogno di trovare rapidamente fonti di energia alternative ai combustibili fossili nacque in seguito alla crisi energetica del 1973, quando i Paesi arabi produttori di petrolio aumentarono improvvisamente il suo prezzo; di conseguenza aumentò il prezzo della benzina, dei combustibili per il riscaldamento e dell’energia elettrica. Contemporaneamente nel mondo della ricerca crebbe la consapevolezza della esauribilità dei combustibili fossili. Le fonti “rinnovabili” di energia sono quelle fonti che, a differenza dei combustibili fossili e nucleari destinati ad esaurirsi in un tempo definito, possono essere considerate inesauribili. Sono fonti rinnovabili di energia l’energia solare e quelle che da essa derivano: l’energia idraulica, del vento, delle biomasse, delle onde e delle correnti, ma anche l’energia geotermica, l’energia dissipata sulle coste dalle maree.

Interpelliamo un installatore per allacciare l’impianto solare al nostro impianto tradizionale, tenendo presente che è importante non sovradimensionarlo. Il costo può infatti, aumentare sensibilmente senza un corrispondente risparmio di energia.
Installare l’impianto solare, o almeno prevederne il montaggio, al momento della costruzione della nostra casa permette, inoltre, notevoli risparmi di mano d’opera ed una razionalizzazione dell’intero impianto di acqua calda.


Con opportune tecnologie è possibile convertire queste fonti in energia termica, elettrica, meccanica o chimica.
Possiamo, infatti, ricorrere alle fonti rinnovabili:
- Installando impianti solari per soddisfare le nostre esigenze di acqua calda.
- Installando impianti fotovoltaici per la produzione di energia elettrica.
- Installando caldaie a biomasse.
- Installando piccoli aerogeneratori per sfruttare il vento.

INSTALLIAMO DEI COLLETTORI SOLARI PER SODDISFARE LE NOSTRE ESIGENZE DI ACQUA CALDA

Un impianto solare termico per la produzione d’acqua sanitaria è fondamentalmente costituito da un circuito primario, realizzato con una tubazione che assorbe l’energia solare nella forma termica all’interno del collettore esposto alla radiazione, e da un circuito secondario a cui il calore viene trasferito
tramite uno scambiatore. Se abitiamo in un edificio dove è possibile installare un impianto solare monofamiliare, possiamo impiegare, ad esempio, un
semplice sistema a circolazione naturale. Se abitiamo in un condominio, l’installazione di un impianto solare centralizzato è possibile, anche se relativamente più complessa e deve prevedere un collegamento al sistema convenzionale di produzione di acqua calda.
L’impiego di collettori solari consente di realizzare un risparmio di energia “tradizionale” che risulta essere, in alcuni casi, molto consistente in estate e apprezzabile in inverno. Installare un impianto solare è più conveniente se con questo sostituiamo, in parte, uno scaldabagno elettrico. La convenienza
diminuisce se ne possediamo uno a gas.

INSTALLIAMO IMPIANTI FOTOVOLTAICI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA

Un sistema fotovoltaico è in grado di trasformare, direttamente ed istantaneamente, l’energia solare in energia elettrica senza quindi l’uso di alcun combustibile. Esso sfrutta il cosiddetto effetto fotovoltaico, cioè la capacità che hanno alcuni materiali di generare elettricità se esposti alla radiazione
luminosa. Un sistema fotovoltaico è essenzialmente costituito da un “generatore”, da un “sistema di condizionamento e controllo della potenza” e da un
eventuale “accumulatore” di energia, la batteria, e naturalmente dalla struttura di sostegno.

PER SAPERNE DI PIÙ… SUGLI IMPIANTI FOTOVOLTAICI

Il generatore fotovoltaico è costituito da un insieme di moduli fotovoltaici collegati in modo da ottenere i valori di potenza e tensione desiderati. I moduli sono costituiti da un insieme di celle. Le potenze generate da questi dispositivi variano da poche a diverse decine di Watt, a seconda delle dimensioni e delle tecnologie adottate. In commercio, attualmente, i più diffusi sono costituiti da 36 celle di silicio mono e policristallino
disposte su 4 file parallele collegate in serie. Hanno superfici che variano da 0,5 ad 1 m2. Più moduli collegati in serie formano un pannello, ovvero una struttura rigida ancorabile al suolo o ad un edificio. Un insieme di pannelli, collegati elettricamente in serie costituisce una stringa. Più stringhe, collegate generalmente in parallelo, per fornire la potenza richiesta, costituiscono il generatore fotovoltaico.
Il sistema di conversione e controllo della potenza è costituito da un inverter, che trasforma la corrente continua prodotta dai moduli in corrente alternata; da un trasformatore e da un sistema di rifasamento e filtraggio che garantisce la qualità della potenza in uscita. Trasformatore e sistema di filtraggio sono normalmente inseriti all’interno dell’inverter. È chiaro che il generatore fotovoltaico funziona solo in presenza di luce solare.
L’alternanza giorno/notte, il ciclo delle stagioni, le variazioni delle condizioni meteorologiche fanno sì che la quantità di energia elettrica prodotta da un sistema fotovoltaico non sia costante né al variare delle ore del giorno, né ne al variare dei mesi dell’anno. Ciò significa che, nel caso in cui si voglia dare la completa autonomia all’utenza, occorrerà o collegare gli impianti alla rete elettrica di distribuzione nazionale o utilizzare dei sistemi di accumulo dell’energia elettrica che la rendano disponibile nelle ore di soleggiamento insufficiente.
Dal punto di vista elettrico non ci sono praticamente limiti alla produzione di potenza da sistemi fotovoltaici, perché il collegamento in parallelo di più file di moduli, le “stringhe”, consente di ottenere potenze elettriche di qualunque valore. Il trasferimento dell’energia dal sistema fotovoltaico
all’utenza avviene attraverso ulteriori dispositivi necessari a trasformare la corrente continua prodotta in corrente alternata, adattandola alle esigenze dell’utenza finale.

LE POSSIBILI APPLICAZIONI DEI SISTEMI FOTOVOLTAICI

* Sistemi isolati (stand-alone): non sono collegati alla rete elettrica e sono costituiti dai moduli fotovoltaici, dal regolatore di carica e da un sistema di batterie che garantisce l’erogazione di corrente anche nelle ore di minore illuminazione o di buio. La corrente generata dal sistema fotovoltaico è una corrente continua. Se l’utenza è costituita da apparecchiature che prevedono una alimentazione in corrente alternata è necessario anche un convertitore, l’inverter. Sono diffusi soprattutto nei paesi in via di sviluppo per utenze di carattere rurale che le utilizzano anche per il pompaggio dell’acqua.
In Italia sono stati realizzati molti impianti fotovoltaici di elettrificazione rurale e montana soprattutto nel Sud, nelle isole e sull’arco alpino.
Attualmente le applicazioni più diffuse servono ad alimentare:

- Apparecchiature per il pompaggio dell’acqua, soprattutto in agricoltura.
- Ripetitori radio, stazioni di rilevamento e trasmissione dati (meteorologici e sismici), apparecchi telefonici.
- Apparecchi di refrigerazione, specie per il trasporto medicinali.
- Sistemi di illuminazione.
- Segnaletica sulle strade, nei porti e negli aeroporti.
- Alimentazione dei servizi nei camper.
- Impianti pubblicitari, ecc.

* Sistemi collegati alla rete: sono impianti stabilmente collegati alla rete elettrica.
Nelle ore in cui il generatore fotovoltaico non è in grado di produrre l’energia necessaria a coprire la domanda di elettricità, la rete fornisce l’energia richiesta. Viceversa, se il sistema fotovoltaico produce energia elettrica in più, il surplus viene trasferito alla rete e contabilizzato.
Negli impianti integrati negli edifici vengono installati due contatori per contabilizzare gli scambi fra l’utente e la rete. Un inverter trasforma l’energia elettrica da corrente continua prodotta dal sistema fotovoltaico, in corrente alternata. I sistemi connessi alla rete, ovviamente, non hanno bisogno di batterie perché la rete di distribuzione sopperisce alla fornitura di energia elettrica nei momenti di indisponibilità della radiazione solare Attualmente si vanno sempre più diffondendo, grazie anche agli incentivi pubblici, piccoli sistemi distribuiti sul territorio con potenza non superiore a 20 kWp. Gli impianti più diffusi hanno potenze tra 1,5 e 3 kWp. Questi impianti vengono installati sui tetti o sulle facciate degli edifici, e contribuiscono a soddisfare la domanda di energia elettrica degli utenti e generandola nei luoghi stessi di utilizzo.

- Gli impianti integrati negli edifici: costituiscono una delle più promettenti applicazioni del fotovoltaico. Si tratta di sistemi che vengono installati su costruzioni civili o industriali per essere collegati alla rete elettrica di distribuzione in bassa tensione. La corrente continua generata istantaneamente ai moduli viene trasformata in corrente alternata e immessa nella rete interna dell’edificio utilizzatore, in parallelo alla rete di distribuzione pubblica. In questo modo può essere, a seconda dei casi, consumata dall’utenza locale oppure ceduta, per la quota eccedente al fabbisogno, alla rete stessa.
I moduli fotovoltaici possono essere utilizzati come elementi di rivestimento degli edifici anche in sostituzione di componenti tradizionali. A questo scopo l’industria fotovoltaica e quella del settore edile, hanno messo a punto moduli architettonici integrabili nella struttura dell’edificio che trovano sempre maggiore applicazione nelle facciate e nelle coperture delle costruzioni.
La possibilità di integrare i moduli fotovoltaici nelle architetture e di trasformarli in componenti edili ha notevolmente ampliato gli orizzonti di applicazione del fotovoltaico e quelli dell’architettura che sfrutta questa forma di energia.
Un impiego di particolare interesse è rappresentato, infatti, dalle “facciate fotovoltaiche”. I moduli per facciata sono composti da due lastre di vetro fra le quali sono interposte celle di silicio tenute insieme da fogli di resina. La dimensione di questi moduli può variare da 50x50 cm a 210x350 cm. Poiché tanto più bassa è la temperatura dei moduli fotovoltaici durante l’irraggiamento solare, maggiore è il loro rendimento energetico, le facciate fotovoltaiche trovano la loro migliore applicazione nelle zone “fredde” delle facciate (parapetti, corpi ascensore e altre superfici opache) sempre che siano orientati verso Sud-Est o Sud-Ovest e non si trovino in una zona ombreggiata. L’impiego di tali moduli fotovoltaici può essere di grande utilità come schermi frangisole o per ombreggiare ampie zone nel caso delle coperture.

PER SAPERNE DI PIÙ… SUI SISTEMI FOTOVOLTAICI

Dove e come posizionare un impianto fotovoltaico? Per ottenere la massima produzione di energia, in fase di progettazione di un impianto, bisogna studiare l’irraggiamento e l’insolazione del sito. Questo consente di decidere l’inclinazione e l’orientamento della super ficie del dispositivo captante. Per la latitudine del nostro Paese, la posizione ottimale della super ficie del pannello risulta quella a copertura dell’edificio con esposizione a Sud, e con un angolo di inclinazione di circa 20-30° rispetto al piano orizzontale. Ma anche la disposizione sul piano verticale del palazzo, cioè in facciata, riesce a conseguire ottimi risultati. L’importante è, naturalmente, posizionare il pannello in modo da evitare zone d’ombra.

Le dimensioni e i costi
La dimensione dell’impianto sarà funzione dell’energia richiesta. Questa determinerà,
la potenza da installare, il numero di moduli necessari, il costo del sistema e il
costo del kilowattora elettrico generato. Per confrontare i costi tra l’energia prodotta
tra la fonte solare e quella tradizionale, bisognerebbe parlare di “valore” dell’energia
piuttosto che di costo: il kWh prodotto con la fonte fotovoltaica non ha la stessa qualità
di quello delle fonti convenzionali. La produzione di elettricità da impianti termoelettrici
tradizionali, infatti, è gravata da un costo nascosto, che viene pagato, spesso
inconsapevolmente, dalla collettività. Bisogna infatti tener conto dei danni sociali e
ambientali che le forme tradizionali di generazione energetica comportano, che sono
difficilmente monetizzabili, ma che meritano una più adeguata considerazione.
I costi di un impianto fotovoltaico sono anche for temente dipendenti dal tipo di applicazione
e di installazione, e sono in continua evoluzione. Ad esempio, il costo di realizzazione,
chiavi in mano, di un impianto fotovoltaico connesso alla rete può essere
stimato nell’ordine dei 6500-7000 euro/kWp, dove il valore superiore si riferisce ad
impianti di piccola taglia e quello inferiore a quelli di taglia elevata.
Queste cifre possono essere recuperate nel corso degli anni accedendo ai meccanismi
di finanziamento in Conto Energia, recentemente approvati anche in Italia, che
pagano i kWh prodotti dal fotovoltaico tre volte tanto rispetto al normale kWh da
energia fossile.

 

 

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Enrico Caprio