Gli impianti fotovoltaici e la radiazione solare attraverso superfici trasparenti

I materiali trasparenti hanno un ruolo fondamentale per il corretto funzionamento del nostro edificio: garantiscono l’ingresso del sole e nel caso di serramenti apribili consentono l’apertura per la ventilazione degli ambienti.

Normalmente riferendosi ai materiali trasparenti si parla di vetro ma nel corso degli anni si sono sviluppate e si svilupperanno tecnologie innovative con caratteristiche interessanti sia dal punto di vista funzionale che estetico.

I materiali trasparenti dunque permettono l’ingresso dei raggi solari e quindi l’irraggiamento interno di un ambiente, ovvero il trasferimento di energia mediante il passaggio di un campo elettromagnetico.

La frequenza di oscillazione del campo elettromagnetico viene definita lunghezza d’onda; le luci che riusciamo a vedere infatti fanno parte della cosiddetta radiazione visibile (misure tra 390 e 780 nanometri), poi esistono le radiazioni ultraviolette (da 1 a 380 nm) e le radiazioni infrarosse (comprese tra 780 e 1 millimetro). Il sole emette in uno spettro di radiazione simile a quello di un corpo nero alla temperatura di 5000 gradi K e la radiazione solare emessa visibile è pari a circa il 50% della radiazione totale.

I materiali trasparenti posseggono diverse proprietà che possono essere classificate in proprietà ottiche e proprietà energetiche.

La trasmittanza è una proprietà ottica e viene definita come il rapporto la quantità di radiazione che è in grado di attraversare un materiale e la quantità di radiazione incidente sul materiale stesso.

La riflettanza invece fa riferimento al rapporto tra la quantità riflessa e quella incidente e l’assorbanza tra la quantità assorbita e quella incidente.

Per quanto riguarda le grandezze in riferimento alle proprietà energetiche possiamo citare il fattore solare, ovvero la quantità di energia che viene globalmente trasferita attraverso il materiale rispetto alla radiazione incidente e il coefficiente di perdite termiche totali che esprime la quantità di calore che un metro quadro di superficie lascia passare per ogni grado di differenza tra temperature esterne e interne.

Il vetro è uno dei classici materiali trasparenti.

Il vetro è uno dei classici materiali trasparenti.

I materiali trasparenti innovativi sono riferibili a diverse tipologie: i materiali ad alte prestazioni, i materiali cromogenici e i materiali a selettività angolare.

I materiali ad alte prestazioni consentono di massimizzare il rapporto tra trasmittanza e conducibilità termica sviluppando ad esempio sistemi multilastra con l’inserimento di materiali dielettrici che consentono di ridurre moltissimo la trasmissione per irraggiamento consentendo l’ingresso di una quantità di calore minima oppure sistemi in grado di modificare la pressione dell’aria interna al serramento per ridurre al minimo gli scambi convettivi tra lastre.

In questi sistemi è fondamentale lo sviluppo e la progettazione corretta dei telai dei serramenti affinchè possano funzionare correttamente.

I materiali cromogenici invece sono in grado di modificare le caratteristiche ottiche in funzione delle situazioni e dei parametri di controllo come materiali fotocromici, termocromici, elettrocromici e a cristalli liquidi.

Questi materiali vengono naturalmente applicati in sostituzione dei normali serramenti per ottimizzare i consumi energetici.

Lo sfruttamento dell’ energia naturale consente dunque un risparmio economico non indifferente e i meccanismi di indirizzamento della luce sono riferibili ai materiali a selettività angolare.

Gli impianti fotovoltaici

I sistemi fotovoltaici sfruttano il passaggio della radiazione solare attraverso particolari superfici trasparenti per la produzione della corrente elettrica da fonti rinnovabili.

Questo passaggio avviene mediante la capacità di alcuni materiali semiconduttori (come il silicio) di generare corrente all’esposizione della radiazione del sole. Il funzionamento è garantito con un discreto rendimento ma possono esistere problemi relativi all’approvvigionamento legato alla discontinuità del fenomeno luminoso in alcuni contesti.

L’impianto dunque trasforma la radiazione solare in energia elettrica che viene trasferita al sistema elettrico; nei casi di forte irraggiamento l’energia in eccesso viene accumulata in batteria e utilizzata nei periodi di scarsa insolazione.

Esistono dunque due modelli di impianti fotovoltaici: quelli ad isola, che riforniscono un unico sistema, e gli impianti utilizzati per immettere energia nella rete.

I primi sono costituiti da un campo fotovoltaico, ovvero il sistema di moduli in grado di ricevere l’apporto solare, la batteria di accumulo, il regolatore di carica (per stabilizzare l’energia raccolta) e l’inverter (deputato a convertire la corrente continua in uscita dal campo in corrente alternata).

Per quanto riguarda gli impianti connessi alla rete hanno anche loro campo fotovoltaico e inverter in aggiunta a sistemi di protezione e controllo per l’immissione alla rete.

La possibilità di integrare l’apporto energetico e limitare le produzioni elettriche di altra natura è un’aspetto fondamentale dello sviluppo del sistema fotovoltaico.

Esiste un programma europeo denominato Conto Energia che si occupa di incentivare la produzione di energia elettrica da impianti solari, (recepito in Italia tramite il decreto legislativo 387 del 2003).

Ufficialmente è entrato in vigore nel 2005 attraverso un altro decreto legislativo e aggiornato nel 2007 e nel 2010.

Si tratta dunque di fornire incentivi economici a chi decide di immettere, attraverso l’installazione di impianti a captazione solare, nuova energia in rete.

Ma come è possibile accedere a questi incentivi?

Si può fare richiesta entro 3 mesi dall’avvio dell’impianto fotovoltaico per chiedere la concessione della tariffa incentivante che solitamente si attesta entro il 30 % del costo di investimento per alcune tipologie di impianti e addirittura il 60 % per impianti relativi ad opere pubbliche.

Un impianto fotovoltaico può produrre quantità di energia importanti.

Un impianto fotovoltaico può produrre quantità di energia importanti.

Il beneficiario di questo incentivo riceverà dunque un certo importo legato alla quantità di energia resa disponibile bilanciando quindi l’energia prelevata con l’energia immessa.

L’energia immessa e non consumata in un anno solare costituisce un credito che può essere utilizzato nei tre anni successivi.

Qui ho elencato alcuni aspetti relativi alle norme e al funzionamento del sistema, che potranno essere approfonditi e integrati facendo riferimento agli apparati normativi vigenti.

Potenzialmente per il nostro territorio è una possibilità immensa poichè si considera l’Italia uno dei posti con più apporto solare in Europa sebbene la nostra produzione sia ancora decisamente bassa rispetto a standard, ad esempio nord europei, che, nonostante una minore insolazione garantiscono produzioni ben più elevate delle nostre.

Nel corso degli anni l’iter burocratico e applicativo dei sistemi fotovoltaici è stato snellito e si cerca di andare in una direzione che favorisca una maggiore integrazione degli impianti con i sistemi esistenti al fine di raggiungere obiettivi precisi di produzione energetica alternativa nel corso dei prossimi tempi.

Dunque e’ molto importante scegliere di integrare i sistemi fotovoltaici alle nostre architetture o mettere in conto la loro realizzazione poichè trattasi di un investimento certamente fruttifero, ripagato spesso sia in termini economici e sempre in termini di sostenibilità ambientale.

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