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CREAZIONE E SPERIMENTAZIONE CONGIUNTA DI MODELLI PER L'OTTIMIZZAZIONE DELL'UTILIZZO DI ENERGIA FOTOVOLTAICA

 


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Studio delle tecnologie e delle politiche energetiche nell'area programma
admin 30/05/2014 11:08

ANALISI COMPARATIVA DELLE TECNOLOGIE PRESENTI NELL'AREA PROGRAMMA- Descrizione dell'attività

Analisi comparativa delle tecniche utilizzate in Italia e in Slovenia per la realizzazione di impianti fotovoltaici; tale analisi riguarderà le tecnologie esistenti, evidenziando le differenze fra il sistema italiano e quello sloveno.

Si andranno ad analizzare le caratteristiche degli impianti, classificandole in base al contesto ambientale (caratteristiche stagionali, caratteristiche dell'irraggiamento solare, della sua intensità e durata nel corso dell'anno, numerosità di giorni piovosi, nuvolosi, di nebbia, ecc) in cui sono inserite, oltre che alle caratteristiche evidenziate nella precedente attività.

Ad esempio si terrà conto del posizionamento degli impianti selezionati secondo l'installazione in zone montane o pianeggianti. Inoltre sarà considerata la tipologia di "inverter" utilizzati. Allo stato della tecnica si ricorre sostanzialmente a due tipologie di inverter, ossia degli apparecchi elettronici in grado di trasformare la corrente continua generata dall'impianto in corrente alternata utilizzabile per le utenze):

-inverter idonei alla massimizzazione dei picchi di sole, in grado di massimizzare il 96% dell'intensità della luce, ma non in grado pero di assorbire la luce anche in condizioni non ottimali (es: tempo nuvoloso) e caratterizzati da una scarsa capacita reattiva dalle condizioni ottimali alle non ottimali

- inverter in grado di ottimizzare il 94% dell'intesità della luce, anche in condizioni non ottimali, in periodi più lunghi, anche non di picco.

Verrà rilevata inoltre la presenza di sistemi di accumulo dell'energia, oltre che verificato il modo di utilizzo dell'energia generata (presenza di quali tipologie di corpi illuminanti, lampade, ecc) e la necessità di manutenzione periodica dello stesso.

Tale attività permetterà di evidenziare le principali differenze e scostamenti delle peculiarieta degli impianti fotovoltaici presenti sul territorio italiano e sloveno dell'area Programma, ma anche di individuare le similitudini e uguaglianze rispetto ai diversi parametri presi in considerazione. Si otterranno differenziazioni non solo in base alle caratteristiche tecniche dell'impianto, ma anche relativamente alla sua capacita di generare energia in modo efficiente. Inoltre le analisi relative al corretto utilizzo dell'energia permetteranno di avere spazio per la definizione di buone prassi di utilizzo e risparmio energetico.

STUDIO E ANALISI DEI MATERIALI- Descrizione dell'attività

Tale attività riguarderà l'analisi comparativa delle tecnologie e dei materiali utilizzati nella costruzione di impianti fotovoltaici; verranno analizzati in particolare i componenti dei pannelli presi in considerazione nell'ambito della mappatura realizzata all'interno della WP2. Tale analisi sarà finalizzata alla ricerca dei materiali e delle tecniche che permettano l’ottimizzazione della produzione di energia fotovoltaica.
L’attività congiunta di analisi e ricerca scientifica consisterà principalmente in:
· misure elettriche,
· misure utilizzando gli impulsi di luce generati dal laser a elettroni liberi in funzione presso la
Sincrotrone Trieste,
· analisi di materiali (silicio, ecc.),
· campioni di materiali sui pannelli,
· misure in laboratorio (soprattutto a livello chimico).
Verranno analizzati e studiati i materiali utilizzati per la realizzazione delle strutture di supporto
all’impianto. Infatti in zone ad elevata presenza di iodio (zone marine) si renderà necessario l’utilizzo di acciai inossidabili, alluminio, o materiali ferrosi opportunamente trattati per impedire l’arrugginimento.
Si andranno a valutare inoltre le alternative fornite dall’industria plastica, vagliando l’opportunità di costruire strutture, o parti di esse, in plastica o in materiali riciclati. Questo permetterà di ottenere, oltre che un risparmio dei costi rispetto ai materiali inossidabili, anche una maggiore tutela dal punto di vista ambientale.
Verranno inoltre considerate le diverse tipologie di “inverter” a disposizione ed i sistemi di
accumulazione ad alta efficienza per sistemi isolati non connessi in rete. In particolare, presso il Sincrotrone Trieste è in funzione una sorgente di luce altamente innovativa (detta laser a elettroni liberi) che, a seguito del miglioramento delle sue prestazioni ottenuto grazie all’attività di upgrade, rappresenterà uno strumento ideale per studiare in modo dettagliato il processo di conversione energia solare – energia elettrica che caratterizza il funzionamento delle celle solari organiche. L’upgrade del laser a elettroni liberi in funzione presso la Sincrotrone Trieste avverrà grazie
all’utilizzo di un nuovo sistema laser, necessario ad “innescare” (in modo più efficace di quanto si fa attualmente) il processo fisico su cui si basa il funzionamento del laser ad elettroni liberi. L’upgrade permetterà: a) di aumentare la potenza emessa dal laser a elettroni liberi a corte lunghezze d’onda (che sono quelle interessanti per studiare le celle solari); b) di variare in modo fine la lunghezza d’onda della radiazione che colpirà il campione (ciò permetterà di studiare in modo più dettagliato il processo di eccitazione-rilassamento che permette alla cella di convertire l’energia solare in energia elettrica).

STUDIO E ANALISI NUOVI MATERIALI- Descrizione dell'attività

L'attività prevede un'analisi delle performance dei materiali più innovativi attualmente utilizzati nella realizzazione di impianti fotovoltaici, al fine di individuare quelli che garantiscono la migliore resa energetica e la maggiore durata nel tempo.
Il rendimento di un impianto fotovoltaico è condizionato da diversi parametri tra i quali alcuni sono dovuti al materiale, altri alla struttura dell'impianto ed ai sistemi "di contorno" quali ad esempio l'”inverter”. In questa fase ci si occuperà esclusivamente dei parametri legati alle proprietà dei materiali, che sono:
· l'efficienza, che è data dalla percentuale di energia captata e trasformata rispetto a quella totale
giunta sulla sua superficie, e può essere considerata un indice di correlazione tra watt erogati e
superficie occupata, ferme restando tutte le altre condizioni;
· la tolleranza di fabbricazione in misura percentuale rispetto ai valori di base. Il collegamento in
serie di più moduli con caratteristiche non perfettamente identiche provoca, ad esempio, delle
perdite "per mismatching", particolarmente elevate nel caso di semiconduttori quali il silicio, le
cui caratteristiche dipendono pesantemente dal drogaggio e dalle condizioni ambientali;
· la temperatura di esercizio dei materiali, che tendono ad "affaticarsi" in ambienti caldi;
Durante questa attività verranno quindi svolte delle analisi su vari materiali, quali, a titolo
esemplificativo:
· silicio;
· tellururo di cadmio (CdTE);
· diseleniuro di indio-rame (CIS);
· diseleniuro di indio-rame-gallio (CIGS);
· arseniuro di gallio (GaAs);
· materiali semiconduttori di origine minerale alternativi al silicio;
· celle organiche.
L'utilizzo di alcuni di questi materiali è attualmente già consolidato, mentre per altri si è ancora in una fase completamente pionieristica. L'obiettivo di questa fase di attività sarà quindi duplice: individuare nuovi materiali o comunque materiali attualmente poco utilizzati e definire in modo esaustivo le loro caratteristiche.
Entrambe le analisi avranno lo scopo di migliorare le caratteristiche elettriche e di conseguenza
l'efficienza delle celle solari organiche.
Nella seguente attività sarà studiato in modo dettagliato il processo di conversione energia solare -
energia elettrica che caratterizza il funzionamento delle celle solari organiche.
Inoltre, verranno effettuate delle analisi relative:
· al rendimento dei materiali;
· alla tolleranza di fabbricazione in misura percentuale rispetto ai valori di base;
· alla temperatura di esercizio dei materiali, che tendono ad "affaticarsi" in ambienti caldi;
· alla composizione dello spettro di luce.

STUDIO E ANALISI DELLA PROGRAMMAZIONE ENERGETICA DELL'AREA PROGRAMMA- Descrizione dell'attività

Studio e analisi comparativa dei documenti di programmazione energetica, a livello locale e regionale, su tutto il territorio dell'area-Programma. Tale analisi riguardera il sistema di  autorizzazioni e di incentivi, evidenziando le differenze fra il sistema italiano e quello sloveno.

In particolare, l'analisi comparativa tra i due territori riguarderà:

- l' analisi della legislazione in materia energetica a livello locale, provinciale, regionale, nazionale per tutte le aree interessate dal Programma;

- il sistema di autorizzazioni necessarie per l'installazione degli impianti fotovoltaici su edifici o in campo aperto;

- il sistema di incentivi programmati per promuovere l'utilizzo di fonti di energie rinnovabili.

Inoltre lo studio andrà a rilevare:

- I consumi pregressi delle zone interessate dal progetto, in base a tipologie di consumo, con particolare attenzione ai consumi domestici;

- i trend del quinquennio precedente;

- la proiezione sui consumi futuri.

La conoscenza dell'iter normativo-autorizzativo e della tipologia di consumo medio delle famiglie permettera di effettuare lo studio sui migliori sistemi di produzione di energia da fonti rinnovabili fotovoltaiche e di ipotizzare modelli di adozione di sistemi di autoproduzione per un campione piu esteso  di utenti finali, singole famiglie o edifici piu complessi (condomini, ecc).

Verranno infine analizzati anche gli aspetti collegati al finanziamento dell'impianto: verifica delle migliori condizioni di accesso al credito, tasso, durata, equity, garanzie richieste. A conclusione delle attività verrà elaborata una sintesi degli elementi summenzionati, con schede di riepilogo, al fine di predisporre una vera e propria guida metodologica all'installazione dell'impianto sotto il profilo autorizzativo-burocratico-finanziario, da divulgare gratuitamente.

La realizzazione di tale attività permetterà di comparare i diversi sistemi normativi esistenti in Italia e Slovenia per quanto concerne l'aspetto legato al rilascio di concessioni e/o autorizzazioni e di formulare ipotesi di armonizzazione di tali sistemi, cosi come per l'aspetto relativo alla concessione di incentivi finanziari alla realizzazione di impianti di produzione di energia da fonti alternative, con particolare riferimento agli impianti fotovoltaici.

Verrà predisposta una guida metodologica per l'ottenimento delle autorizzazioni e delle migliori condizioni di credito.

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