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TESI D’ESAME
“LA TECNOLOGIA del FOTOVOLTAICO”
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Uomo storia ed energia
Centomila anni fa l’unica energia era il fuoco
che l’uomo utilizzava per alimentarsi
Oggi il 98% dell’energia che
consumiamo deriva dai combustibili
fossili
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Relazione tra energia elettrica e inquinamento
1 kWh = 0,6 Kg CO2
NECESSITÀ DI RIDURRE
LE EMISSIONI IN
ATMOSFERA DI CO2
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Le fonti rinnovabili
Sono essenzialmente:
 l'idroelettrica
• l’energia da biomasse (derivante dai processi di
degradazione e combustione dei rifiuti organici)
• la fotovoltaica
• la solare
• l'eolica
Tutte queste fonti contribuiscono per il 23% alla produzione dell’energia elettrica
prodotta in Italia.
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La tecnologia del fotovoltaico, sfruttando la radiazione solare e
senza l’utilizzo di combustibile, permette di produrre energia
elettrica ad impatto ambientale pressoché nullo.
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Un po’ di storia
- U.S.A. 1954 realizzazione della prima cella al silicio.
- Crisi petrolifera del 1973, notevoli investimenti nella ricerca e sviluppo delle fonti
rinnovabili tra le quali l’energia solare fotovoltaica si distingueva per caratteristiche e
prospettive.
- Utilizzo del fotovoltaico nelle piccole isole, sperimentazione di impianti che lo
integrano nella struttura degli edifici in interscambio con la normale rete di servizio.
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La cella
Esistono in commercio due tipi di celle fotovoltaiche:
•Cella al silicio monocristallino
•Cella al silicio policristallino
Utilizzate per la conversione dell’energia solare in energia elettrica.
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Il generatore fotovoltaico
- L’unione delle celle collegate in serie montate su di una struttura robusta e
maneggevole prende il nome di modulo fotovoltaico.
- Gruppi di moduli montati su una stessa struttura di sostegno costituiscono il pannello.
- Insieme di pannelli collegati in serie danno origine ad una stringa.
- L’insieme di stringhe collegate in parallelo viene detto generatore fotovoltaico.
La quantità di energia prodotta da un generatore fotovoltaico varia nel corso
dell’anno, in funzione del soleggiamento e della latitudine della località.
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Schema dell’impianto
1a versione: STAND - ALONE
RETE ENEL
ALIMENTATORE
PANNELLI FOTOVOLTAICI
REGOLATORE DI CARICA
ACCUMULATORI
24 V cc
INVERTER
220 V cc
Carico Elettrico
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Esempio di impianto STAND-ALONE
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Schema dell’impianto
2a versione: GRID - CONNECTED
PANNELLI FOTOVOLTAICI
220 V cc
INVERTER
220 V ca
COLLEGATO ALLA RETE DI ALIMENTAZIONE
RETE ENEL
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Esempio di impianto GRID-CONNECTED
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Gli impianti fotovoltaici sono costituiti da un sistema di
controllo e condizionamento della potenza e da un sistema di
accumulo
- Regolatore di carica delle batterie
- Controllo della potenza
- Convertitore CC/CC
- Inverter CC/CA
- Sistema di accumulo
- Batterie di accumulatori
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VANTAGGI E SVANTAGGI DEL
FOTOVOLTAICO
Vantaggi
Svantaggi
- Sono modulari con grandi facilitazioni
nel dimensionamento del sistema
- Richiedono elevati capitali iniziali
- Non richiedono combustibile, ne
manutenzioni complicate
- Necessitano di batterie specifiche
- Hanno positive implicazioni sociali
- Implicano l’introduzione di una
nuova tecnologia
- Sono molto affidabili
- Hanno un’elevata durata di vita (ca. 20
anni)
- Causano un inquinamento ambientale
molto ridotto
- Presentano limiti nelle prestazioni
- Sono economicamente interessanti
- Possono creare un’occupazione
indotta
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Le applicazioni del fotovoltaico
1.
Applicazione per utenze isolate
- Pompaggio dell’acqua
- Carica di batterie
- Segnalazione o prevenzione incendi,
nei servizi di protezione civile
- Illuminazione
- Potabilizzazione dell’acqua
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Esempi di applicazioni per utenze isolate
Impianto Fotovoltaico per l'illuminazione
della galleria di 4,5 Km sulla linea Ferroviari
Firenze-Faenza.
Dispositivo automatico di accensione e
spegnimento luci con fotorivelatori.
Potenza 10.000 Wp
Tensione 120 Volt
Impianto Fotovoltaico per
l'alimentazione di luci per
illuminazione aeroporto
Potenza 12.000 Wp
Tensione 120 Volt
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2. Piccoli impianti collegati alla rete elettrica in bassa tensione
Impianto Fotovoltaico per l'alimentazione
di utenze residenziali Installazione alle
Cinque Terre (SP)
Potenza 700 Wp
Tensione 24 Volt
3. Grandi impianti collegati alla rete elettrica
Una veduta della centrale ENEL
di Salerno da 3300 KW
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L’economia degli impianti fotovoltaici
- I costi:
costo fisso = investimento iniziale
costo variabile = spese di manutenzione
- I finanziamenti, gli incentivi nazionali e comunitari.
Il sostegno finanziario è stato applicato secondo svariate modalità : programmi di ricerca,
sviluppo e dimostrazione , tariffe incentivate per l’elettricità proveniente da fonti
rinnovabili , finanziamenti a basso tasso di interesse.
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Il mercato del fotovoltaico
1. Un forte impulso alla domanda del fotovoltaico potrebbe provenire da pubbliche
istituzioni ed enti locali finalizzando parte del loro bilancio nell’acquisto di sistemi
fotovoltaici.
2. Per lo sviluppo del fotovoltaico è necessario superare una serie di barriere
spesso di natura culturale ad esempio mancanza d’informazione, di promozione,
di un’adeguata formazione di tecnici.
3. L’andamento del mercato del fotovoltaico è cresciuto del 15% l’anno; le
maggiori zone sono U.S.A., Giappone, Europa.
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Bibliografia:
Questa Tesi è stata realizzata con l’ausilio di:
•www.adiconsum.it/energiaeambiente/fotovolt
•www.enea.it
•Libro dell’Enea “Elettricità dal Sole”
•Riviste specialistiche (rivista inglese RE-FOCUS)
•Materiale inglese-italiano “Area di Progetto”
•Appunti personali.
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