IMPIANTO FOTOVOLTAICO

Un impianto fotovoltaico è costituito da un insieme di apparecchiature che consentono di trasformare direttamente l'energia solare in energia elettrica. E' quindi possibile trasformare la propria abitazione in una piccola centrale elettrica, grazie ad una fonte inesauribile e non inquinante : il sole. La soluzione è installare sul tetto o a terra un impianto fotovoltaico ed usufruire degli incentivi provenienti dal meccanismo di incentivazione pubblica "in conto energia". Gli impianti per la produzione di energia elettrica mediante tecnologia fotovoltaica presentano diversi vantaggi, tra i quali i più significativi sono:

• assenza di qualsiasi tipo di emissioni inquinanti;
• risparmio dei combustibili fossili;
• estrema affidabilità poiché non esistono parti in movimento (vita utile superiore a 25 anni);
• costi di manutenzione ridotti al minimo;
• modularità del sistema (per aumentare la taglia basta aumentare il numero dei moduli).

Una prima classificazione delle tipologie di impianti fotovoltaici può essere la seguente:

• impianti autonomi funzionanti in isola (stand-alone);
• impianti collegati in parallelo alla rete elettrica pubblica (grid connected)

Questi ultimi generalmente non dispongono di dispositivi di accumulo di energia (batterie) e in caso di black-out non possono garantire l'elettricità all'utente proprietario dell'impianto.

E' importante sapere che l'incentivo statale in conto energia può essere richiesto solamente per impianti connessi alla rete.
Una ulteriore classificazione può essere fatta in base alla potenza degli impianti:

• impianti di potenza non superiore a 200 kWp;
• impianti con potenza superiore a 200 Kwp.

La prima tipologia raccoglie un insieme di impianti particolarmente indicati per installazione su immobili di privati cittadini, di attività commerciali e di piccole aziede; una realizzazione simile comporta limitati oneri amministrativi e gestionali ed ha il vantaggio di poter usufruire del servizio di "Scambio di energia alla pari".

Un impianto fotovoltaico standard connesso alla rete è costituito da:

• i moduli fotovoltaici, elemento essenziale dell'impianto, captano la radiazione solare durante il giorno e la trasformano in energia elettrica in corrente continua;
• l'inverter, trasforma l'energia elettrica da corrente continua a corrente alternata rendendola idonea alle esigenze delle comuni apparecchiature elettriche (lampade, elettrodomestici, alimentatori, computer..);
• esposizione ottimale.

Per quanto riguarda l'inclinazione dei pannelli, l'inclinazione di 30 gradi rispetto al piano è quella che in Italia permette di avere la massima produzione annua di energia. In questo caso l'incidenza di una differente inclinazione sulla potenzialità produttiva dell'impianto è minore, ad esempio se contenuta tra +/- 10 gradi può essere trascurata.

Tra le varie soluzioni che il Cliente può scegliere per installare un impianto fotovoltaico, la scelta dell'integrazione architettonica nell'edificio deputato ad accogliere l'impianto permette di ottenere un aumento dell'incentivo statale in conto energia, oltre ad un gradevole effetto estetico.

Il proprietario di un impianto fotovoltaico al quale sia stato concesso l'incentivo in conto energia, ha la possibilità di recuperare il capitale speso per la realizzazione dell'impianto durante gli anni di funzionamento dello stesso.
In particolare il beneficio economico per un impianto con potenza inferiore ai 200 kWp connesso alla rete con il servizio di "Scambio sul posto" è costituito da due componenti:

• l'incentivo statale erogato per venti anni dal GSE, in base a tutta l'energia prodotta dall'impianto;
• il risparmio sulla bolletta elettrica, in base alla quota di energia prodotta dall'impianto che riesca a coprie l'energia consumata dalle proprie utenze (secondo quanto previsto dal Servizio di Scambio sul Posto).

Misuratori di energia, sono dispositivi che servono a controllare e contabilizzare la quantità di energia elettrica prodotta e scambiata con la rete.
Un impianto fotovoltaico deve essere installato con le superfici dei pannelli esposte a sud. Installazioni con esposizione verso sud-est o sud-ovest sono ammesse, prevedendo che, una volta in esercizio, l'impianto abbia una leggera perdita di produttività rispetto alla soluzione con esposizione ottimale.

POMPA DI CALORE

La pompa di calore è un dispositivo di pratico uso, noto da oltre mezzo secolo, del quale, per motivi che non si spiegano facilmente, si parla pochissimo e del quale ci serve ancor meno, nonostante possa costituire in molti casi una risposta brillante alla necessità di disporre di energia a basso costo, senza ricorrere alle fonti tradizionali.

In parole molto semplici una pompa di calore è un dispositivo capace di “estrarre calore dall’acqua, dall’aria, dal terreno” e di rendere disponibile tale calore per il riscaldamento, il condizionamento e per gli altri usi industriali.

Principio di funzionamento

La pompa di calore (con lo stesso principio di un gruppo frigorifero) trasporta calore da un basso ad un più alto livello di temperatura. Il calore contenuto nelle acque del sottosuolo, nelle acque aperte, nell’aria, nella terra ed il calore inviato dal sole sono adatti per l’impiego delle pompe di calore.
Per il trasporto del calore è necessaria l’energia elettrica, che viene ugualmente trasformata in calore ed utilizzata per il riscaldamento, ma per 1 KW di energia elettrica impiegata si ottengono mediante la pompa di calore da 3 a 4 KW di energia calorifica.

Principali elementi della pompa di calore :

1. Evaporatore
2. Compressore
3. Condensatore
4. Valvola di espansione

Nell’evaporatore il liquido refrigeratore a bassa pressione e bassa temperatura assorbe calore ed evapora. Questo vapore viene poi compresso nel compressore raggiungendo una più alta temperatura e pressione. Il vapore caldo cede poi la sua energia termica nel condensatore all’acqua per il riscaldamento ed in questa fase si condensa. Nella valvola di espansione il liquido refrigeratore si espande, ed arriva quindi di nuovo all’evaporatore, da dove incomincia il processo.
Impieghi:

IN AGRICOLTURA:
• recupero calore stalle, platee concimaie e platee deposito foraggi;
• essiccazione cereali;
• riscaldamento serre;
• recupero calore e climatizzazione caseifici.

NELL’INDUSTRIA
• recupero calore;
• climatizzazione degli ambienti.

NELL’EDILIZIA ABITATIVA E CIVILE:
• impianti a pompa di calore per climatizzazione riscaldamento e produzione di acqua calda;
• recupero calore piscine coperte;
• recupero calore e climatizzazione strutture ospedaliere.

NELL’INDUSTRIA ALBERGHIERA:
• recupero calore cucine;
• climatizzazione, riscaldamento e produzione di acqua calda per alberghi, ristoranti e pubblici esercizi;
• produzione di acqua calda per campeggi.

RISCALDAMENTO A PAVIMENTO

Il riscaldamento radiante a bassa temperatura è una delle tecnologie che permette il recupero più razionale possibile delle calorie nel settore riscaldamento, offrendo un matrimonio perfetto anche per lo sfruttamento di fonti energetiche alternative. Negli anni ‘80 i nostri studi di ricerca tecnologica nel campo, li abbiamo trasferiti nei Paesi nordici, poiché per la loro posizione climatica, sono da sempre stati maggiormente sensibilizzati ai problemi energetici, vantando quindi maggior esperienza anche per questa tipologia di impianto rispetto ad altri Paesi (Italia compresa).

Questa esperienza si è resa a noi determinante per capire lo scetticismo in Italia che ha portato addirittura all’abbandono degli impianti radianti a pavimento, già presenti sul mercato sin dal primo dopoguerra. Poi con il passare degli anni, anche nel nostro Paese i progressi della ricerca tecnologica nel campo delle materie plastiche e nel settore delle strutture edilizie hanno fatto sì che venissero superate le problematiche del passato.
La grande inerzia termica delle solette, le alte temperature del pavimento, la lentezza di risposta alle rapide modifiche meteoclimatiche, la necessità di utilizzare valori relativamente elevati della temperatura del fluido termovettore, gli alti consumi energetici ed il malessere fisico che ne derivava, avevano contribuito negativamente all’introduzione di questa tecnologia.

GEOTERMIA

La terra assorbe circa il 47% dell’energia che riceve dal sole e la mantiene sotto forma di energia pulita e rinnovabile. Attraverso una pompa di calore è possibile sfruttare il fatto che la temperatura del terreno già pochi metri sotto la superficie si mantiene circa costante durante l’arco dell’anno. Questo permette di estrarre calore dal terreno d’inverno per riscaldare e di cedere calore al medesimo in estate per condizionare. L’utente di un impianto di questo tipo non necessita quindi di 2 sistemi distinti, uno per riscaldare ed uno per condizionare, ma ottiene lo stesso risultato con un unico sistema ed in maniera più efficace ed efficiente.
Vantaggi:

     - Costi di gestione: risparmio del 60% rispetto al gas metano e del 70% rispetto al gasolio
     - Impatto ambientale: totale assenza di odori ed emissioni in atmosfera
     - Sicurezza: assenza di caldaie e serbatoi vicino alla propria abitazione
     - Autonomia: non servono rifornimenti e manutenzioni
  Principio di funzionamento

Le componenti di un impianto ad energia geotermica sono sostanzialmente tre:

- Una pompa di calore normalmente collocata all’interno dell’edificio

- Un insieme di tubi opportunamente interrati per scambiare calore con il terreno

- Sistema di scambio di calore con l’ambiente interno (esempio: impianto a pannelli radianti).

Funzionamento invernale:

Nella pompa di calore i tubi provenienti dal terreno vengono a stretto contatto con le spire di un evaporatore all’interno delle quali scorre un liquido refrigerante che, a contatto con i tubi più caldi evapora e viene inviato ad un compressore: qui il gas viene altamente compresso e quindi surriscaldato ed è pronto per essere inviato allo scambiatore con l’ambiente interno per cedere calore. Una volta che si è raffreddato il refrigerante ritorna allo stato liquido ed il ciclo ricomincia.

Funzionamento estivo:

In estate il ciclo è invertito ed il sistema cede al terreno il calore estratto dall’ambiente interno rinfrescandolo.
NOTE

Lo scambio di calore con il terreno avviene attraverso una rete di tubi in polietilene che possono essere interrati orizzontalmente a pochi metri di profondità oppure verticalmente se lo spazio attorno all’edificio è limitato. La lunghezza dei tubi, la profondità a cui arrivare ed il numero di loop da utilizzare vengono calcolati in base alla latitudine del luogo, al tipo di sottosuolo ed ai carichi termici dell’edificio. La regola è che più il terreno è saturo d’acqua meglio scambia calore e quindi più ridotta può essere la lunghezza dei tubi.
Impiego

Abitazioni residenziali, villette, edifici commerciali, scuole, piscine, serre e capannoni, hotel ed uffici.

Installazione:

E’ semplice e veloce, il circuito non provoca alcun disturbo al terreno circostante e sostanzialmente
una volta installato ci si può dimenticare di averlo.

CALDAIA A CONDENSAZIONE

Le caldaie a condensazione sono le caldaie più moderne ed ecologiche oggi esistenti. Riescono infatti ad ottenere rendimenti molto elevati grazie al recupero del calore latente di condensazione del vapore acqueo contenuto nei fumi, come pure riduzioni delle emissioni di ossidi di azoto (NOx) e monossido di carbonio (CO) che possono raggiungere il 70% rispetto agli impianti tradizionali. Le normali caldaie, anche quelle definite "ad alto rendimento" (rendimento è nell'ordine del 91-93%, riferito al potere calorifico inferiore), riescono infatti ad utilizzare solo una parte del calore sensibile dei fumi di combustione a causa della necessità, prettamente tecnologica ( deperimento caldaia), di evitare la condensazione dei fumi. Il vapore acqueo generato dal processo di combustione (circa 1,6 kg per m³ di gas) viene quindi disperso in atmosfera attraverso il camino: la quantità di calore in esso contenuta, definito calore latente, rappresenta ben l'11% dell'energia liberata dalla combustione ma non riesce ad essere recuperata. La caldaia a condensazione, invece, può recuperare una gran parte del calore latente contenuto nei fumi espulsi attraverso il camino. La particolare tecnologia della condensazione consente infatti di raffreddare i fumi fino a farli tornare allo stato di liquido saturo (o in taluni casi a vapore saturo umido), con un recupero di calore utilizzato per preriscaldare l'acqua di ritorno dall'impianto. In questo modo la temperatura dei fumi di uscita (che si abbassa fino a 40 °C) mantiene sempre lo stesso valore della temperatura di mandata dell'acqua, ben inferiore quindi ai 140-160 °C dei generatori ad alto rendimento ed ai 200-250 °C dei generatori di tipo tradizionale.

Nelle brochure tecniche dei differenti produttori di caldaie a condensazione solitamente si legge che esse raggiungono rendimenti superiori al 100%. Tali valori, che sono fisicamente impossibili, non indicano alcuna violazione dei principi basilari della Termodinamica ma conseguono da un calcolo del rendimento volutamente "errato": esso infatti è basato sul potere calorifico inferiore del combustibile utilizzato anziché sul potere calorifico superiore (come invece si dovrebbe fare, essendoci condensazione del vapore acqueo dei fumi) in modo da ottenere dei valori che siano omogenei e, quindi, confrontabili con i rendimenti delle caldaie tradizionali.
Viste le basse temperature dei fumi, le caldaie a condensazione utilizzano canne fumarie in acciaio inox o addirittura in plastica. Esse necessitano anche di un tubo per lo scarico dell'acqua di condensa, acida, che si forma durante il loro funzionamento e che convoglia detta condensa in un'apposita vaschetta di raccolta (anche detto pozzetto di raccolta della condensa). In particolare, la norma UNI 11071 ("Criteri di progettazione, d’installazione, di messa in servizio e di manutenzione degli impianti domestici e similari che utilizzano gas combustibili, asserviti ad apparecchi a condensazione ed affini di portata termica nominale non maggiore di 35 kW"), prevede la presenza di due impianti di smaltimento distinti: uno per eliminare la condensa proveniente dalla caldaia stessa ed uno per eliminare la condensa proveniente dal sistema di scarico dei fumi.
In merito alle caratteristiche della condensa scaricata nei sistemi di raccolta, ci si deve riferire sempre alla norma UNI 11071, che regolamenta appunto anche le caratteristiche degli scarichi per caldaie con potenza inferiore a 35 kW di modo che essi rientrino entro i limiti di legge indicati nei Dlgs 155/1999 e Dlgs 258/2000 per lo scarico in acque superficiali. Nella UNI 11071 si distinguono i due seguenti casi:
Installazione di una caldaia in un locale ad uso abitativo: per utilizzi civili non si rendono necessari particolari accorgimenti essendo i condensati abbondantemente neutralizzati dai prodotti dei lavaggio e degli altri scarichi domestici (tali scarichi infatti possiedono una notevole basicità ed inoltre hanno la capacità di formare nelle condutture dei depositi con proprietà tampone rispetto agli acidi).
Installazione di una caldaia in un locale ad uso ufficio: nel caso in cui l'ufficio, asservito ad un apparecchio singolo, abbia un numero di utenti minore di 10, è opportuna l'installazione di un neutralizzatore di condense. Nel caso in cui il numero di utenti sia maggiore di 10, valgono le stesse considerazioni adottate per l'installazione in appartamento ad uso abitativo.
I vantaggi di una caldaia a condensazione sono:
• Si raggiungono risparmi nell'ordine del 15-20% sulla fornitura di acqua calda a 80 °C, a 60 °C del 20-30%
• Le prestazioni migliori sono quelle a carico parziale, ovvero il riscaldamento di un edificio, dove con radiatori tradizionali consentono risparmi del 25-30%
• Esprimono il massimo delle prestazioni (risparmi del 40% e oltre) quando vengono utilizzate con impianti che funzionano a bassa temperatura (30-50 °C), come ad esempio con impianti radianti (pannelli a soffitto, serpentino a pavimento o serpentino a parete).
• Quando si sostituisce una caldaia tradizionale con una a condensazione è possibile sceglierne una di potenza nominale minore. Se si completa il sistema con l'integrazione di pannelli solari, e si aggiunge il risparmio che proviene dall'utilizzo dell'energia solare (25-30% medio), è possibile notare che dalla combinazione di pannelli solari e caldaia a condensazione si ottengono risparmi sull'ordine del 50-60%.