FAQ fotovoltaico - Funzionamento caratteristiche e convenienza degli impianti fotovoltaici

- Cos'è il fotovoltaico?
Il termine fotovoltaico si spiega (quasi) da solo: è composto dalla parola greca phos (=luce) e Volt (=unitá di misura della tensione elettrica). Si tratta dunque della trasformazione di luce in energia elettrica.

La storia
Sebbene l’effetto fotovoltaico venne scoperto già nel 1839, le prime applicazioni pratiche nacquero solo negli anni cinquanta. Il FV (fotovoltaico) venne sviluppato per i primi satelliti, che furono messi in orbita in quel periodo. Le tradizionali pile, batterie a combustione e l’energia nucleare non erano adatte alle esigenze di allora, dopo un breve periodo l’energia immagazzinata si sarebbe consumata ed il satellite sarebbe divenuto inutilizzabile. Con lo sviluppo di celle solari al silicio ad alto rendimento, il FV si rivelò la soluzione ideale per questo impiego.
I vantaggi erano evidenti:

Il principio
Il funzionamento di una fotocellula è estremamente semplice, la luce è un’onda elettromagnetica che trasporta un fotone irradia la cella e produce una tensione elettrica nei cristalli di silicio che può essere prelevata dalla superficie attraverso degli elettrodi. Una cella standard (10x10cm), in caso di pieno irradiamento solare, fornisce una tensione di ca. 0,5V e una corrente di ca. 3A, vale a dire una potenza di ca. 1,5W. Per aumentare la potenza le singole celle vengono assemblate a formare i cosiddetti moduli.

La produzione di moduli solari
L’elemento principale delle celle FV è il silicio, che dopo l’ossigeno è l’elemento più frequente della crosta terrestre. In natura esso non compare in forma pura, ma sotto forma di composti insieme ad altri elementi. Per la produzione di celle FV però il silicio deve essere purissimo, ed è proprio la purificazione il processo più impegnativo e dispendioso. Dalle purissime barre di silicio vengono tagliati dei dischetti molto fini che vengono successivamente lisciati mediante levigatura e trattamento con acido. Un altro metodo consiste nel ricoprire una piastra di vetro di atomi di silicio attraverso spruzzamento catodico (silicio amorfo). Un ulteriore processo prende il nome di “drogaggio”. Consiste nell’aggiunta programmata di impurità ai dischetti di silicio sotto forma di atomi estranei. Il dischetto così trattato può già essere chiamato cella FV, dato che in questo stato possiede le proprietà di semiconduttore e in principio può già funzionare. Per raggiungere la potenza desiderata e per proteggere le celle dai fattori atmosferici (vento, neve, pioggia/ghiaccio, ecc.), esse vengono collegate elettricamente in serie e parallelo, inserite in un telaio metallico e protette da una lastra di vetro.

I vari tipi di celle solari
A seconda dei loro processi di produzione, si distinguono i seguenti tipi di celle fotovoltaiche:

Il presente e il futuro del FV
Il fotovoltaico è già oggi una fonte di energia con molti vantaggi in suo favore:

I sistemi fotovoltaici connessi alla rete (grid-connected)
La principale caratteristica di questi sistemi è quella di essere allacciati alla rete elettrica pubblica come vere e proprie centrali di potenza o come sistemi di generazione distribuita (tipicamente integrati in architettura) che alimentano un’utenza, stabilendo un rapporto di scambio con la rete stessa.
I principali componenti di un sistema grid-connected sono:

Attualmente la grande versatilità di un generatore fotovoltaico rende possibili molteplici soluzioni in termini di installazione: è possibile, infatti, integrare i moduli fotovoltaici negli edifici in sostituzione degli elementi architettonici tradizionali quali il tetto, le facciate, le vetrate, le verande, gli elementi frangisole e via dicendo. Inoltre, i moduli possono essere inseriti come elementi strutturali in elementi di arredo urbano come le pensiline alle fermate degli autobus, le coperture di parcheggi o le barriere anti-rumore.

Il fotovoltaico in Italia
 

Dove può essere installato un impianto fotovoltaico
I moduli fotovoltaici possono essere collocati su tetto (sia piano che inclinato), sulla facciata di un edificio o a terra.
La fattibilità tecnica dipende dai seguenti requisiti:
- Disponibilità dello spazio necessario per installare i moduli;
- Corretta esposizione ed inclinazione della suddetta superficie;
- Assenza di ostacoli in grado di creare ombreggiamento.

Le condizioni ottimali per l’Italia sono:
- Esposizione SUD (o sud-est e sud-ovest con lieve perdita di rendimento);
- Inclinazione 30°-35°

Incentivi per l’installazione
In Italia l’incentivazione dell’energia prodotta da fonte fotovoltaica, viene incentivata nei seguenti modi:

1° Contributo – Conto Energia
Il conto energia costituisce la fonte di ricavo principale per il soggetto responsabile dell’impianto fotovoltaico poiché comporta l’erogazione di un incentivo proporzionale alla produzione di energia elettrica.
Per quanto stabilito dal D.M. del 19/02/07 gli impianti fotovoltaici entrati in esercizio a partire dal 1° gennaio 2009 hanno diritto a una tariffa incentivante articolata secondo i valori indicati nella seguente tabella (€/kWh).

Le tariffe maggiori sono riconosciute ai piccoli impianti domestici fino a 3 kW che risultano integrati architettonicamente. Le tariffe più basse sono invece riconosciute ai grandi impianti non integrati architettonicamente. Le tariffe sono erogate per un periodo di venti anni, a decorrere dalla data di entrata in esercizio dell’impianto e rimangono costanti, non subiscono cioè aggiornamenti ISTAT, per l’intero periodo. I valori indicati nella tabella precedente sono stati decurtati del 2% rispetto alle tariffe indicate nel D.M. del 19/02/07 (un’ulteriore riduzione della stessa percentuale è prevista anche per il 2010).
MSE e MATTM ridefiniranno con successivi decreti le tariffe incentivanti per gli impianti che entreranno in esercizio negli anni successivi al 2010.

L’integrazione architettonica
Il D.M. 19/02/2007 definisce tre tipologie d’integrazione ai fini della determinazione della tariffa incentivante da riconoscere a ciascun impianto fotovoltaico:
1) impianto non integrato;
2) impianto parzialmente integrato;
3) impianto con integrazione architettonica.
L’impianto fotovoltaico non integrato è l’impianto con moduli installati al suolo, ovvero collocati sugli elementi di arredo urbano e viario, sulle superfici esterne degli involucri degli edifici, di fabbricati e strutture edilizie di qualsiasi funzione e destinazione con modalità diverse da quelle previste per le tipologie 2) e 3).
Per il riconoscimento della parziale integrazione l’allegato 2 del citato decreto ministeriale descrive tre specifiche tipologie d’intervento. Per il riconoscimento dell’integrazione architettonica l’allegato 3 del citato Decreto Ministeriale descrive dieci specifiche tipologie d’intervento.
Per rendere agevole e trasparente l’interpretazione di quanto previsto nei menzionati allegati, sul sito web del GSE (www.gse.it) è disponibile una guida agli interventi validi ai fini del riconoscimento dell’integrazione architettonica. Questo documento illustra in apposite schede le tredici tipologie specifiche d’interventi, definendo i requisiti minimi, funzionali ed architettonici che ciascun impianto dovrà soddisfare per ottenere il riconoscimento della parziale o totale integrazione architettonica.

2° Contributo - “Scambio sul posto” o “Vendita dell’energia”
Scambio sul posto
Un’ulteriore fonte di ricavo è costituita dalla valorizzazione dell’energia elettrica prodotta dall’impianto che può essere poi autoconsumata (anche con il sistema dello scambio sul posto) oppure venduta al mercato.
L’autoconsumo dell’energia prodotta costituisce una fonte di ricavo implicita, nel senso che costituisce un risparmio (riduzione della bolletta elettrica) in quanto consente di non acquistare dalla rete l’energia elettrica nella misura corrispondente all’energia autoconsumata. In alternativa allo scambio sul posto, si può vendere l’energia elettrica prodotta al gestore elettrico, al netto dei servizi ausiliari costituendo una fonte di ricavo esplicita. La figura successiva evidenzia i flussi di energia elettrica scambiata con la rete nel caso di un impianto fotovoltaico connesso alla rete e con delle utenze elettriche che consumano energia.

Bilancio energetico del sistema (riferito ad un determinato periodo temporale)

U - E = P - C

Nel caso del sistema elettrico costituito dall’impianto fotovoltaico connesso alla rete e con delle utenze che consumano energia è necessario disporre di 2 o 3 contatori.

Il primo per la rilevazione e registrazione della misura relativa alla energia totale prodotta dall’impianto fotovoltaico(M1) ed un secondo contatore “bidirezionale” o doppio contatore (M2) per la rilevazione e registrazione delle misure relative alla energia scambiata (immessa e/o prelevata) con la rete alla quale l’impianto è collegato.

Durante la notte, oppure quando l’impianto fotovoltaico non è in produzione per altre motivazioni,
E = C ovvero tutta l’energia consumata dalle utenze viene prelevata dalla rete.

Quando l’impianto fotovoltaico è in produzione si possono verificare due casi:

1. P > C
in questo caso il saldo è positivo, ovvero trattasi di una cessione di energia alla rete.

2. P < C
in questo caso il saldo è negativo, ovvero trattasi di un prelievo dalla rete.

Il rimborso del GSE è pari al valore minimo tra il valore attribuito all’energia immessa e quello pagato al gestore per l’acquisto dell’energia.
Al termine di ciascun anno si effettua il conguaglio facendo la differenza tra le immissioni e i prelievi di energia dalla rete.

Se il saldo è negativo verrà addebitato in bolletta;
Se il saldo è positivo il credito di energia resterà valido per sempre.

Questa soluzione è particolarmente vantaggiosa se l’impianto è dimensionato in modo tale da produrre un quantitativo di energia elettrica minore o uguale all’energia elettrica consumata.
Grazie alla nuova Delibera ARG/elt 74/08 lo scambio sul posto è possibile per impianti fotovoltaici fino ad un massimo di 200 kWp.

A chi conviene?
Lo scambio sul posto o net-metering conviene in particolare:
- ai privati (prima casa)
- alle piccole-medie aziende

Quando conviene?
L’adozione dello scambio sul posto, o net-metering, conviene quando l’energia elettrica che può produrre l’impianto fotovoltaico (in funzione degli spazi e dell’orientamento dell’edificio) è inferiore o uguale a quella consumata dall’utenza.

E’ compatibile con la vendita dell’energia?
No, non è ammessa la vendita dell’energia in esubero ma solo il credito in bolletta valido per sempre.

Cosa implica dal punto di vista fiscale?
Secondo quanto riportato nella nuova circolare dell’agenzia delle entrate relativa al trattamento fiscale del contributo in conto scambio di cui alla Delibera AEEG N.74/2008:

E’ però importante segnalare che, a prescindere dalla taglia di impianto (quindi anche inferiore ai 20kWp), se l’impianto per sua collocazione non è posto al servizio dell’abitazione (quindi situato in un’area separata/non di pertinenza dell’abitazione stessa) il contributo in conto di scambio risulta essere rilevante sia ai fini dell’IVA sia che delle imposte dirette.

Ci sono però dei casi specifici per i quali il contributo in conto scambio risulta essere sempre rilevante ai fini dell’IVA e delle imposte dirette:

a) In caso di produttore imprenditore - soggetto passivo di IRES

b) in caso di produttore – lavoratore autonomo. In questo caso il professionista è tenuto a tenere una contabilità separata per la produzione – cessione di energia e per la propria attività.

Quanto si risparmia in bolletta?
Per calcolare il risparmio si moltiplica la produzione dell’impianto fotovoltaico per il costo dell’energia elettrica.  Il costo dell’energia elettrica per gli impianti di piccole-medie dimensioni (utenze residenziali e piccole aziende) si aggira intorno a 0,18 – 0,20 €/kWh e si prevede un ulteriore aumento nei prossimi anni in relazione all’esaurimento progressivo delle fonti fossili (petrolio, gas e carbone).

Es: un impianto fotovoltaico da 2.98 kWp installato nel sud Italia (irraggiamento medio: 1450 kWh/anno) ha una produzione stimata di 4.321 kWh/anno. Moltiplicando 4.321 kWh/anno per il costo dell’energia elettrica di 0,18 € avremo un risparmio sulla bolletta annua pari a 777.80 euro.

Scambio sul posto: cosa è cambiato dal 1° gennaio 2009?
Il nuovo scambio si sta applicando dal 1° gennaio 2009 e ha sostituito il preesistente meccanismo regolato dalla delibera dell’Autorità per l’Energia e il Gas n. 28/06 in vigore dal febbraio 2006. Questa modifica è stata introdotta anche in vista dell'estensione dello scambio sul posto a tutti gli impianti fotovoltaici fino a 200 kWp.

Ruolo de GSE
Principale novità riguarda il ruolo del GSE (Gestore Servizi Elettrici) che, in base alla nuova delibera dell’Autorità per l’Energia e il Gas (n. 74/2008), dal 1° gennaio 2009 diventa l’unico soggetto intermediario a livello nazionale per la regolazione dell’energia elettrica ammessa allo scambio sul posto.
Per gli utenti e i gestori di un impianto fotovoltaico, il nuovo sistema prevede la compensazione tra il valore associabile all’energia elettrica prodotta e immessa in rete e il valore associabile all’energia elettrica prelevata e consumata in un periodo differente da quello in cui avviene la produzione.

Il criterio di calcolo della compensazione e il credito
Il criterio per il calcolo della compensazione tiene conto:

Infatti nel caso delle fonti rinnovabili, vengono restituite le componenti variabili, espresse in c€/kWh, relative alla tariffa di trasmissione, alla tariffa di distribuzione, agli oneri generali (componenti A e UC) e al dispacciamento.
Nel caso in cui la valorizzazione dell’energia immessa sia superiore a quella dell’energia prelevata, tale maggiore valorizzazione per gli impianti alimentati da fonti rinnovabili viene riportata a credito negli anni solari successivi. Nel caso del fotovoltaico, ad esempio, con il nuovo regime di scambio sul posto in caso di saldo positivo per l’utente si accumula un credito in euro valido per sempre.
Il contributo in conto scambio “di acconto” viene erogato dal GSE trimestralmente (calcolato sulla base dei dati di misura dell’energia elettrica in immissione e prelievo risultanti ai gestori di rete e sulla base dell’onere in prelievo stimato secondo un prezzo di riferimento), e una volta l’anno a conguaglio.
I gestori di rete hanno l’obbligo di comunicare il valore del saldo al GSE entro il 31 marzo 2009 e il GSE provvederà a valorizzarlo attribuendo un controvalore unitario pari alla media aritmetica nazionale dei valori dei prezzi zonali orari. Il valore così ottenuto viene considerato dal GSE per il calcolo del contributo in conto scambio. Per gli impianti alimentati da fonti rinnovabili verrà utilizzato per calcolare il credito per gli anni solari successivi.

Vendita o “Ritiro dedicato”
La cessione o vendita di energia solare fotovoltaica significa cedere in rete l’energia fotovoltaica in esubero rispetto ai consumi istantanei dell’utenza e venderla al GSE (Gestore dei Servizi Elettrici). La vendita è possibile per tutti gli impianti di taglia superiore a 1 kWp, e in alcuni casi specifici può risultare davvero conveniente.

A chi e quando conviene?
La vendita di energia da impianto fotovoltaico conviene:

- ai privati con seconda casa (lasciata libera per vari mesi all’anno) e ampi spazi
- alle aziende con grandi spazi ben orientati

In particolare conviene quando l’energia elettrica prodotta dall’impianto fotovoltaico è superiore a quella consumata dall’utenza; in pratica, se si dispone di uno spazio che può essere destinato alla produzione di elettricità fotovoltaica, che eccede i consumi e può essere quindi immessa in rete e venduta al GSE (Gestore dei Servizi Elettrici).

Nota bene: La vendita di energia elettrica prodotta da fotovoltaico non è compatibile con lo scambio sul posto.

Quanto costa la vendita?
Nel caso della cessione o vendita dell’energia elettrica fotovoltaica, è necessario stipulare una convenzione e riconoscere al GSE la copertura dei costi amministrativi + 0,5% del controvalore dell’energia ritirata e fatturata.

Chi acquista l'energia da fotovoltaico?
L'energia prodotta dal tuo impianto fotovoltaico viene acquistata dal GSE S.p.A. (Gestore dei Servizi Elettrici), che ha un ruolo centrale nella promozione, nell'incentivazione e nello sviluppo delle fonti rinnovabili in Italia. Azionista unico del GSE è il Ministero dell'Economia e delle Finanze che esercita i diritti dell'azionista con il Ministero delle Attività Produttive.

Per ulteriori informazioni si rimanda alle seguenti guide ufficiali: