Impianto termico-fotovoltaico

Descrizione: Impianto per la cogenerazione termica e fotovoltaica.

Energia prodotta: da 140W elettrici e 700W termici per pannello (1,2m x 1,1m) in su.

Il calore intrappolato da un pannello fotovoltaico può essere sfruttato per fornire energia termica (aumentando così l'efficienza nella conversione fotovoltaica). Perciò, con i nostri pannelli si possono alimentare singole utenze elettriche e si può simultaneamente disporre di energia termica per il riscaldamento di piscine, acqua calda domestica o sanitaria e per impianti industriali di processo.

           
        
 

La parte termica...

Nei normali pannelli fotovoltaici le celle convertono fino a un massimo del 18% dell'energia radiante incidente, mentre il resto rimane intrappolato nelle celle stesse aumentandone la temperatura e riducendone l'efficienza di conversione.

La tecnologia che proponiamo è basata sulla produzione fotovoltaica abbinata al recupero di calore dalle celle fotovoltaiche di un pannello cristallino, che permette un incremento della produzione elettrica del 15-20% su base annua e la generazione simultanea di energia termica con un'efficienza del 50-60%, oltre a un allungamento della vita dell'impianto per la minore temperatura di lavoro.

L'energia termica generata da un impianto termo-fotovoltaico come quello qui proposto può essere utilizzata, con l'ausilio di un "serbatoio solare" che permette di accumularla e conservarla nel tempo, per soddisfare molteplici esigenze, quali un'integrazione parziale o totale del riscaldamento di:

piscine

impianti radianti a bassa temperatura

acqua calda per uso domestico o sanitario

impianti industriali di processo

I pannelli termico-fotovoltaici da noi utilizzati sono moduli di tipo standard di dimensioni minime pari a 1,2 m x 1,1 m (spessore 38 mm, peso 25 kg), che producono una potenza termica nominale di 700 W.

...e quella fotovoltaica

Il modulo termico-fotovoltaico è realizzato con 72 celle solari di 125 x 125 mm in silicio multicristallino connesse in serie, e produce una potenza elettrica di 140 W (che possono salire a 175 W in un modello appena più grande).

Nella figura qui sotto è mostrata la produzione elettrica mensile ottenibile da un impianto composto da un singolo modulo. Nell'istogramma, è rappresentata in rosso l'energia prodotta da un pannello termico-fotovoltaico come quello da noi proposto, mentre in blu quella prodotta da un pannello tradizionale. L'irraggiamento ipotizzato è basato su dati climatici del Nord Italia relativi a 1 kWp. Un andamento mensile del tutto analogo si ha per quanto riguarda la produzione termica ottenibile.

Dove può essere installato

Una mappa geografica del potenziale termico e fotovoltaico nel nostro Paese ci fa capire dove questa fonte rinnovabile risulta essere più interessante.

La cartina mostra la quantità di elettricità solare generata in un anno da un sistema fotovoltaico da 1 kW con moduli inclinati in maniera ottimale. In blu scuro le zone d'Italia meno produttive, in rosso scuro quelle più produttive. La differenza tra questi due estremi è, comunque, inferiore a un fattore 2.

Come si dimensiona un impianto

Il dimensionamento di un impianto fotovoltaico viene fatto in base ai consumi: dalle bollette degli ultimi 24-36 mesi si risale ai kWh necessari all'utenza per stimare la dimensione dell'impianto in kWp (chilowatt di picco). Un impianto medio per utilizzi residenziali, ad es., si aggira attorno ai 2,5 kWp.

Lo spazio occupato è strettamente collegato al dimensionamento dell'impianto.

Quindi, per un impianto medio di 2,5 kWp, la superficie (ad es. di tetto a falda) occupata sarà attorno ai 15-20 mq. In pratica, la superficie occupata è circa 8 mq a kWp. Questi 8 mq salgono però a 20 nel caso di superfici piane, perché in tal caso occorre evitare sia sovrapposizioni che ombreggiamenti.

Dove lo si monta

Gli impianti termici e fotovoltaici possono essere montati a terra, su tetti inclinati o coperture piane, su pensile o tettoie, direttamente sulle facciate di edifici, sia in verticale. Le soluzioni più efficienti prevedono un'inclinazione compresa fra 25° e 35° (a seconda della latitudine) e l'orientamento verso Sud.

Dove è possibile sostituire elementi strutturali o di complemento architettonico (tegole, coperture di tettoie, lastrici solari), si adottano di solito soluzioni completamente integrate, che ottengono al tempo stesso il massimo livello estetico e vengono remunerate dallo Stato con la massima tariffa incentivante attraverso il Conto Energia.

Durata e manutenzione

Attualmente la vita media di un impianto termico e fotovoltaico è stimata in oltre 30 anni. Solitamente, i pannelli non richiedono una manutenzione specifica, e questa può essere effettuata anche da persone non specializzate.

È necessario controllare periodicamente che non siano presenti problemi di tipo strutturale, come rotture, cedimenti delle strutture di sostegno, delaminazione dei moduli (cioè che i moduli non appaiano vistosamente danneggiati), e inoltre occorre rimuovere la polvere e la sporcizia da sopra i pannelli.