Il Fotovoltaico Senza Incentivo, Verso la Fine di un Nuovo Inizio – 1° Parte

Scritto da Mirko Paglia

ECO- Ingegnere

12/12/2020

Le prospettive del fotovoltaico, senza incentivo, sono state dichiarate pessime. Non è proprio così. Molti di questi impianti funziona molto bene altri, quelli realizzati senza criterio (o con solo scopo finanziario di lucro), devastano di feedback negativi l’intero settore. Con questo articolo si potrà avere la possibilità di “vedere” l’effettivo funzionamento dell’impianto fotovoltaico, apprezzando pregi e difetti.

Quando usiamo 1 kWh di energia del nostro impianto FV stiamo “evitando” di far produrre in Italia 2,17 kWh di energia primaria.

Foto 1 – L’impianto fotovoltaico può essere installato su qualsiasi edificio, ma è necessaria un’attenta valutazione costi/benefici.

L’impianto fotovoltaico passa in rassegna un’evoluzione sociale ed economica d’incredibile velocità. Solo 7 anni fa (2005), installare sul proprio tetto questa tecnologia, aveva un valore di oltre 6.000-7.000 €/kWp chiavi in mano. Oggi i prezzi, per materiale di ottima qualità interamente europeo, si aggirano attorno ai 2.500 €/kWp. Le persone, incuriosite, s’informano da amici e parenti che l’hanno sperimentato. Si raggiunge così una coscienza, socialmente parlando, dell’autoproduzione e dell’autoconsumo tale da impostare atteggiamenti sostenibili. Scoprono la durata dei pannelli (oltre i 25 anni), la loro usura (0,8-1% annua), nonché il fine vita, tutto perfettamente eco-sostenibile: per recuperare l’energia con cui sono stati fatti tutti i materiali (EROEI), l’impianto impiega meno di 4 anni (i pannelli meno di 1 nel 2012); il PVcycle organizza il riciclaggio di tutte le tecnologie di pannelli fotovoltaici attualmente disponibili per poterne creare di nuovi.

Parliamo del settore produttivo. Le piccole e medie imprese italiane, che hanno investito in questa tecnologia, trovano nell’autoconsumo di energia una strategia che permette di ottenere la riduzione dei costi finali di produzione. E’ il sistema “produco-consumo” cuore di questa semplice soluzione. E’ un impianto necessario sia per lo sviluppo economico quanto sostenibile. Le aziende, traducendo in pratica la riduzione dell’impronta ecologica, riescono ad ottenere un bagaglio culturale e ambientale da poter usare contro la concorrenza del basso costo. Non “comprendere” un’impianto fotovoltaico, nel settore produttivo, è come usare un pc senza connessione alla rete.

Foto 2 – “L’energia costa troppo se non la si sa produrre” questo è il “motto” da usare nell’attività industriale.

Questa Fonte Energetica Rinnovabile (FER) resta indispensabile per il prossimo decennio. La tecnologia è operativa, decentrata, affidabile e alla portata di tutti.

Come ogni FER a produzione discontinua, il fotovoltaico, non è esente da imperfezioni. I difetti, però, risultano essere un nuovo punto di partenza per lo sviluppo di tecnologie più innovative: le smartcity ed accumuli potranno migliorare la distribuzione dell’energia elettrica a vantaggio di minori costi all’utente finale. Il fotovoltaico, è bene ricordarlo, non è “la soluzione” al famoso “picco del petrolio”, ma fa parte di un sistema in grado di risolvere la nostra dipendenza dalle fonti fossili. Possiamo paragonarlo ad un ramo di un albero: diventa tanto importante quanto cresce e da linfa e nutrimento alla pianta. Se vi siete persi il primo decennio di crescita del settore, non perdetevi il prossimo!

Ma è reale la convenienza di queste FER ed in particolare del fotovoltaico?

È una domanda lecita, ben posta, a cui è obbligo rispondere con adeguata attenzione. Dividiamo la risposta in due parti: convenienza ambientale ed economica.

Grafico 1 – Tempo di ammortamento energetico per un sistema FV realizzato dai due sistemi attualmente in uso nel settore. I diversi colori rappresentano i contributi dei diversi componenti.

Per quanto riguarda la convenienza ambientale, non ci sono dubbi. Chi non vuole i pannelli blu oramai non può basare le sue accuse sull’inesistenza di benefici ambientali. Ad oggi un’azienda può investire nel settore, come la REC group grazie alla diffusione del fotovoltaica dovuta ai generosi incentivi, per mettere a punto lo sviluppo di tecnologie produttive, partendo dall’ossido di Silicio (SiO2) alla cella fotovoltaica, per la riduzioni di CO2 e di energia grigia (documento CO2 fotovoltaico).

Tolto rapidamente il dubbio della sostenibilità ambientale concentriamo l’attenzione su quella economica. E’ obbligo precisare che l’ago della bilancia della convenienza pende, a favore o contro, a seconda dell’utilizzo finale e delle dimensioni dell’impianto.

Portiamo un esempio d’impianto casalingo calibrato per consumi di una famiglia di 4-5 persone.

L’esperienza riportata è stata fatta sull’abitazione di famiglia ed ecco riportati i risultati più significativi.

Sul finire del 2009 si è pensato all’impianto fotovoltaico. Tale scelta doveva basarsi su principi di etica con cui è stato fondato lo studio di architettura ed ingegneria green-building.it, in particolare: tutti gli impianti fotovoltaici casalinghi devono essere calibrati sui consumi. Per raggiungere tale obbiettivo è stata fatta un’analisi energetica che portò alla diminuzione degli usi energetici domestici attraverso cambi graduali: lavatrice, frigorifero, televisori, frizer, tostapane, altri elettrodomestici obsoleti e lampadine a incandescenza.

Nell’ultimo anno (2011) è stata fatta una grossa modifica. I due generatori di calore (uno per il riscaldamento e uno per l’ACS), degli anni ‘80, sono stati rimpiazzati: è stata installata una caldaia a condensazione abbinata ad un bollitore per ACS supportato da un solare termico. L’impianto di riscaldamento ha, inoltre, nuove pompe ad alta efficienza con valvole termostatiche sui caloriferi. Il risultato è stata una proficua diminuzione: da oltre 6.000 kWh/annui a poco meno di 4.500 kWh/annui.

Grafico 2 – Consumi elettrici casa, elaborati su base mensile.

Grafico 3 – Consumi elettrici casa elaborati su base mensile.

Tale abbattimento è perfettamente coerente con una possibile produzione dell’impianto in progetto. Tramite la superficie disponibile, l’esposizione e l’inclinazione del tetto è stata calcolata la produzione teorica: 5.560 kWh/annui.

Tabella 1 – Produzione teorica dell’impianto, elaborazione PVGis.

Il progetto è stato leggermente sovradimensionato per coprire almeno la metà dei consumi giornalieri invernali e per un uso futuro di accumulatori elettrici di nuova generazione (batterie ai polimeri di litio). La spesa attualizzati di 4.500 kWh, con un prezzo fisso dell’energia a 0.2485 €/kWh (F1=F2=F3), equivalgono a 1.118,25 €/annui (valore molto vicino alla spesa annuale di energia dell’anno 2011). Per poter dimostrare la validità economica dell’impianto, senza l’incentivo, dovrà essere più vantaggiosa della spesa indicata.

Premettiamo che un impianto produce energia elettrica di cui una parte viene autoconsumata e l’altra venduta. Il valore di vendita viene stimato in base alla media giornaliera del Prezzo Unico Nazionale (PUN). Concordata l’ipotesi di un andamento crescente del PUN, valutata sui dati rilasciati da AEEG (dati statistici), otteniamo un incremento annuo di +12,50% (Grafico 5). Il valore dell’energia elettrica di acquisto per un privato, sempre dalla stessa fonte, può essere apprezzato ad un +7,50% annuo (Grafico 4). Il tutto con l’andamento di 8 anni.

Grafico 4 – Variazione prezzo energia elettrica utente privato.

Grafico 5 – Variazione del Prezzo Unico Nazionale (PUN) valore medio giornaliero.

Con il Grafico 6 vediamo la proiezione teorica di PUN e prezzi energia a 25 anni basatosi sui precedenti grafici.

Grafico 6 – Andamento teorico a 25 anni di vendita PUN e del prezzo di acquisto nelle fasce F1 e F2-F3 dell’energia.

Dopo questa premessa sui costi si passa a brevi considerazioni sulla produzione e consumi.

Sovrapponiamo i grafici dei consumi casalinghi (solo quelli di giorno), inerente l’anno 2011, con la produzione teorica fotovoltaica media a 25 anni garantita (calcolata con il metodo PVGis del Joint Research Centre) visibile nel Grafico 7.

Grafico 7 – Confronto tra Produzione teorica e Consumi diurni su base annua.

E’ subito evidente che, su base media mensile, la produzione (P) dell’impianto fotovoltaico, con le caratteristiche progettate, sopperisce gran parte dei Consumi diurni (Cd). Cd, per ipotesi, sono stati presi come percentuale dei consumi giornalieri (Tabella 2):

Tabella 2 – Rapporti di energia diurna Cd

Per meglio valutare e dimostrare i costi/benefici di quest’impianto, è necessario passare all’osservazione della produzione istantanea. Tali analisi permetteranno di comprenderne al meglio anche il funzionamento. Mostriamo di seguito alcuni grafici riferiti alle potenze in gioco durante alcune ore del giorno.

Il primo grafico (Grafico 8) è il confronto tra potenza (“l’energia istantanea”) fotovoltaica rilasciata e quella del consumo dell’abitazione. Le due grandezze sono state rilevate dalle ore 15.30 alle 16.30 del giorno 31/08/12. Il periodo in questione è stata molto nuvolosa: era la famosa perturbazione nord atlantica Poppea.

Grafico 8 – Confronto potenze del giorno 31 agosto 2012 dalle ore 15:30 alle 16:30.

Il Grafico 8 rende visibile come l’impianto, in presenza di luce diffusa, copra la quasi totalità delle richieste di questo lasso temporale. Sono presenti 4 picchi di potenza sui consumi, dovuti all’utilizzo di elettrodomestici a grossa potenza o accensione cancello elettrico. La differenza, tra la potenza fotovoltaica e quella del consumo domestico, da come risultato la cessione in rete di energia, se positivo, di richiamo energia in caso negativo. L’area arancione coincide, concettualmente, con l’energia Cd mentre la gialla è quella ceduta e venduta al gestore. Con questo tipo di luce (nuvoloso) la potenza massima raggiunta è stata di 1,8 kW.

Nello stesso giorno (Grafico 9), al mattino poco prima dell’inizio della fascia F1 (tariffa bioraria diurna), i consumi sono ovviamente quasi doppi rispetto alla produzione, ma finiscono quasi per compensarsi nell’ultimo quarto d’ora. In questo caso l’area di colore arancione è il valore dell’energia acquistata dalla rete. E’ palese far notare che, nella prima parte della giornata, sono state ricorrenti situazioni simili. L’impianto, in questo frangente, è arrivato a generare potenze di poco sopra i 100 W riducendo di 1/3 i consumi.

Grafico 9 – Confronto potenze del giorno 31 agosto 2012 dalle ore 7:00 alle 8:00.

Giornate sfavorevoli vengono compensate con giornate particolarmente solari (Grafico 10), come quella del primo settembre (poco nuvoloso), la cui potenza prodotta dall’impianto fotovoltaico è stata circa 8 volte quella richiesta. L’energia è stata, praticamente, totalmente venduta. La potenza massima realizzata dall’impianto è stata di 4,5 kW.

Grafico 10 – Confronto potenze del giorno 1 settembre 2012 dalle ore 14:45 alle 15:45.

Osserviamo ora il comportamento di una giornata produttiva con tempo molto variabile (Grafico 10). Il 12 settembre 2012 fa al caso nostro. Illustriamo la fascia F1 (dalle ore 8 alle 19). La potenza massima realizzata dall’impianto è stata di circa 1,5 kW.

Grafico 11 – Confronto potenze del giorno 12 settembre 2012 dalle ore 8:00 alle 19:00.

Il lasso temporale del Grafico 11 ha avuto diversi cambi climatici: il mattino fortemente nuvoloso; verso le ore 11.00 inizio temporale; dopo le 15 qualche assottigliamento delle nubi. E’ evidente come molti dei consumi richiedano un approvvigionamento dalla rete. Ciò nonostante vi sono delle sovrapproduzioni di energia fotovoltaica e quindi di vendita ed in tal modo si compensa.

La generazione di energia peggiorerà nel periodo invernale (soprattutto al mattino essendo l’impianto a nord-ovest) fino ad arrivare ad una copertura di circa la metà del consumo. I diagrammi invernali sono paragonabili a quelli delle giornate nuvolose sopra illustrate con la differenza degli orari produttivi, ovviamente più ridotti d’inverno.

Compreso come avviene lo scambio di potenze usate e quelle prodotte è stato logico ricercare una tariffa più idonea: la bioraria risulta essere conveniente, facendo pagare poco l’energia notturna e molto quella in F1 (ricerca nel mercato libero). Lo studio di architettura ed ingegneria green-building.it ha optato per un’azienda fornitrice di sola energia prodotta da rinnovabili (con certificati RECS e Co-FER) in cui la F1 ha un valore complessivo (compreso di tasse ed iva) pari a circa 0,2930 €/kWh (così composto come da Grafico 12) mentre il valore della F2-F3 a circa 0,2226 €/kWh (così composto come da Grafico 13), ovvero con un prezzo della sola componente quota energia di circa 0,1188 €/kWh per F1 e di 0,0608 €/kWh per F2-F3 (Si veda il grafico comparativo delle varie componenti, con approssimazioni nelle quote variabili e l’esclusione dei costi a potenza, influente ai fini della nostra valutazione così come la F2-F3 in sabato e domenica).

Grafico 12 – Composizione prezzo complessivo in F1 del kWh energia elettrica del contratto scelto.

Grafico 13 – Composizione prezzo complessivo in F2-F3 del kWh energia elettrica del contratto scelto.

Con l’elaborazione dei prezzi energetici rivalutati, l’energia prodotta dall’impianto e la vendita-autoconsumo, si sono costruite delle tabelle di calcolo (come quelle della Tabella 3) per ogni anno ed infine è stato elaborato il Grafico 14.

Tabella 3 – Tabella tipo per il calcolo guadagni della vendita e spesa consumi.

Grafico 14 – Confronto in 25 anni di produzione tra vendita ed acquisto energia elettrica.

I valori dei nuovi consumi (€ 645,25 Tabella 3) risultano quindi essere inferiore agli iniziali (€ 1.118,25). Inoltre il vantaggio della vendita ed energia non consumata (€ 782,96 Tabella 3) promuove un attivo di € 137,71. La convenienza economica di un impianto fotovoltaico è così dimostrata.

I benefici sono subito evidenti in bolletta ed ancor maggiori lo saranno nel futuro (Grafico 14). Con tale tecnologia si garantisce un prezzo stabile dell’energia per tutta la durata garantita dei pannelli fotovoltaici (25 anni). Precisiamo: non sono stati trattati i corrispettivi per una manutenzione annuale ed un’assicurazione contro eventi da grandine o per cambio inverter. Tali costi non influiscono negativamente sul modello presentato poiché, molti delle considerazione fatte (dalla produzione ai costi di acquisto e vendita di energia), sono stati utilizzati valori molto pessimisti. Con un fotovoltaico della stessa potenza, ma orientazione a sud, avrebbe produzioni maggiorati di ben oltre 80% sui mesi invernali e di oltre il 20% su base annua.

Considerazioni Conclusive

L’impianto di produzione di energia elettrica con tecnologia solare, ha la stessa utilità di tutti gli altri: migliora le condizioni di vita. Non solo per l’abbattimento della bolletta energetica, ma anche per un cambio di mentalità nelle nostre attività diurne: prima si faceva andare la lavatrice di notte, ora è conveniente farla andare di giorno. Maggiore è l’efficienza degli elettrodomestici, più alto sarà il loro utilizzo ed il conseguente miglioramento del vivere quotidiano a costo zero. Avere un impianto fotovoltaico, come quello analizzato, dà la possibilità di motivare consumi responsabili recuperando una maggiore sensibilità verso la natura.

Non bisogna pensare ad un’operazione finanziaria, ma ad un investimento nel benessere della propria vita ed in quella della propria famiglia.

Abbiamo la tecnologia per utilizzare le auto elettriche come accumuli mobili

V2G Vehicle-to-grid  è la tecnologia che permette di utilizzare le auto elettriche per immettere o ricevere elettricità nella o dalla rete pubblica di distribuzione dell’energia così da contribuire alla sua stabilità quando necessario.

Le fonti rinnovabili non avranno più il problema dei picchi poichè l’energia verrà accumulata proprio nelle nostre auto elettriche per poi essere rilasciate durante i momenti di bisogno.

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