Post on 15-Aug-2020
transcript
Massimo Rapisarda
L’energia solare
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Poiché il disco ha un’area di 127 milioni di Km2
ogni secondo arrivano su di esso:127 000 000 000 000 x 1370 W =
170 000 TW
Meno il 30% che viene riflessorimangono: 120 000 TWdi cui sulle terre emerse:
36 000 TW
costante solare
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Potenza elettrica consumata nel 2006: 2.2 TW
Vento 2-4 TW
Maree 2 TW
Geotermica 10 TW
Biomasse 5-7 TW
Idroelettrico 4.5 TW
Solare 30 000 TW
Potenza lorda teorica delle varie fonti rinnovabili, (convertibile solo in parte in elettrica)
A parte il vento, quasi totalmente sfruttabile, la percentuale utilizzabile delle altre fonti è bassissima.
1 TW = 1 euro
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Energia dal sole:termica ed elettrica.
Non tutte le case solari devono essere brutte
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Anche tra i collettori solari, ce n’è qualcuno bello
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Elettricità dal sole
Solare elettrico: termodinamico a concentrazione
Solare elettrico: fotovoltaico
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Impianto vicino a Siviglia (durante la costruzione)
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
In realtà sono due impianti: uno a concentrazione termodinamica
ed uno fotovoltaico, ad inseguimento e concentratomassimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
FotovoltaicoModuli di un impianto fotovoltaico
Cella di un modulo
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Andres Cuevas, Department of Engineering, The Australian National University, Canberra
EvergreenSolar, Q
CellsSanyoKonarka,
Global Solar
Wurth Solar, Shell,
Miasolè, Daystar -
Antec,First Solar
Unisolar, Kaneka,
MitsubishiSanyo, Sharp
Kyocera,Schott,
SunwaysSharp
- Schott, Sharp,
Sunways
AziendeProduttrici
1,53-1,3-1,80,5-0,92-33,33,3Tempo
Pay/back(anni)
45-60.41-31-23-44-55-6
Costo modulo
IVA inclusa(€/Wp)
11-1515-19612-13104-67-10
tandem11-1414-17
η comm. Celle e
moduli (%)
17,819,362017152025η max celle Lab. (%)
36-1244638Quota diMercato (%)
Silicon RibbonTM
HIT®a-Si on Cz
Silice
Celle OrganicheCIS-CIGSCdTeSilicio
AmorfoSilicio
PoliSilicioMono
EvergreenSolar, Q
CellsSanyoKonarka,
Global Solar
Wurth Solar, Shell,
Miasolè, Daystar -
Antec,First Solar
Unisolar, Kaneka,
MitsubishiSanyo, Sharp
Kyocera,Schott,
SunwaysSharp
- Schott, Sharp,
Sunways
AziendeProduttrici
1,53-1,3-1,80,5-0,92-33,33,3Tempo
Pay/back(anni)
45-60.41-31-23-44-55-6
Costo modulo
IVA inclusa(€/Wp)
11-1515-19612-13104-67-10
tandem11-1414-17
η comm. Celle e
moduli (%)
17,819,362017152025η max celle Lab. (%)
36-1244638Quota diMercato (%)
Silicon RibbonTM
HIT®a-Si on Cz
Silice
Celle OrganicheCIS-CIGSCdTeSilicio
AmorfoSilicio
PoliSilicioMono
Efficienza e Tempo di pay back (il tempo che la cella deve lavorare per ripagare l’energia necessaria a produrla)
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Quanta elettricità possiamo produrre col fotovoltaico?
Dipende, per esempio, dalla durata delle giornate
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
O dalla nuvolosità durante l’anno
Clear sky index
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Global horizontal irradiation (KWh/m2/anno)
Tenendo contodi tutti i fattori sipuò fare unamappa diquanta energiasolare arrivaogni anno su un metro quadratodi terrenoorizzontale.
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Quanta superficie occorre per produrre l’elettricità che
consumiamo nel mondo?
Un metodo grezzo ma corretto:insolazione media: 1.3 KW/m2
efficienza pannelli: 10% duty cycle giornaliero: 10 % :
Ogni metro quadro produce13 W/m2 x 365 x 24 =
115 KWh/m2
Per il mondo (18930 TWh) occorrono 18930 TWh / 115 KWh
= 1.6 1011 m2 = 160000 km2
(superficie dell’Italia: 300000 km2)
Per l’Italia (340 TWh) occorrono 3000 km2
(area provincia Enna: 2600 km2)
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
12.78 – 4.28 = 8.5 GW(potenza solare istallata nel 2006)8.5 GW producono 10000 GWh = 10 TWh10 / 18930 = 0.05 % dell’elettricità del 2006
Nel 2006 lo0.05 % dell’elettricità
Ma quanta se ne produce?
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Nel 2012si dovrebbero produrre moduli per 50 GW
potenza istallata nel 2012 = 100 GWEnergia prodotta = 100 TWh
100 / 18930 = 0.5 % dell’elettricità prodotta dal fotovoltaico
Previsioni: nel 2012 lo 0.5 %
dell’elettricità saràprodotto col fotovoltaico
Si continueràdecuplicando ogni 5
anni?
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Costi dell’energia solare
In Germania e in Spagna gl’incentivi hanno stravolto i consumi
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Con gl’incentivi del 2007, conviene fare un impianto solare in Italia?
Il conto della serva
Stima per un impianto da 1 milione di KWh anno (2007)
1 KW di picco fotovoltaico (circa 8 metri quadri di pannelli) costa tra 4500 e 5000 euro.
Nell’Italia centrale 1 KW di picco produce circa 1200 KWh anno.
Per produrre 1 milione di KWh in un anno occorre un impianto di circa 850 KW di picco.
850 KW sono circa 7000 metri quadri. Per alloggiarli su un terreno ci vogliono 2 ettari (che bisogna procurarsi).
A 4700 € al KW l’impianto costa 4 milioni di euro (4700 x 850).
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Il costo della serva
Prendere a prestito 4 milioni di euro, ripagandoli al 5% fisso in venti anni costa 320,000 € l’anno (in rate semestrali)
Il costo di manutenzione annua è stimabile all’1% del costo dell’impianto: 40,000 €.
Bisogna pagare il premio dell’assicurazione: i pannelli vengono spesso rubati o danneggiati, da 20 a 40,000 €.
In totale il costo annuale di un impianto da 1 milione di kWh viene circa 400,000 €.
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
L’incasso della serva
1 milione di kWh venduto a 0.09 € fa incassare 90,000 € l’anno (da tassare). Circa 60,000 € dopo le tasse.
1 milione di KWh riceve 400,000 € di incentivi l’anno nel caso di impianto parzialmente integrato.
In definitiva: 460,000 – 400,000 = 60,000 € anno.
Questo significa che produrre:
il 10% di energia in meno, porta a un netto di 14,000 €,
mentre il 13% in meno azzera il guadagno.
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
Le preoccupazioni della serva
In fase di progetto i margini di errore non sono ampi.
Tutte le variazioni di efficienza dei moduli dovute all’irraggiamento, all’inclinazione, alla temperatura, allo spettro, al degrado vanno valutate con attenzione.
Qualche percento trascurato qua e là può portare al fallimento.
Gl’incentivi hanno un effetto moltiplicatore sui rischi.
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it
NUCLEARE SOLAREalta intensità bassa intensitàconcentrata in grossi impianti generata localmenteproduzione costante produzione variabile
Per ridurre le emissioni, energia nucleare e solare si integrano bene:Concludendo
Non dimentichiamo che per l’effetto serra,siamo ad un passo dalla catastrofe!
massimo rapisarda: l’energia solare frascati scienza 2009 www.maxrap.it