PROGETTO PANNELLI SOLARI (TERMICI)
PROF. ENNIO FORTE
TOMMASO CINQUEGRANA Mat. 003/76139
FABIO CREDENDINO Mat. 063/002177
Il progetto si basa sulla creazione di una piattaforma logistica basata sul modello
Hub-Spoke, con il quale si possa creare un flusso di celle fotovoltaiche destinate
all’assemblaggio di pannelli solari tra il porto di Napoli e quello di Chi Wan in Cina.
Il progetto si compone dei seguenti punti:
1. Descrizione di un pannello solare (termico)
2. Modello Hub-Spoke
3. Flusso
4. Incentivi e Costi
5. Mercati di sbocco
Descrizione di un pannello (termico)
Il pannello solare (detto anche collettore solare) è un dispositivo atto all'accumulo
dell'energia solare termica e al suo immagazzinamento per un uso successivo.
Questo sistema normalmente è composto da un pannello che riceve l'energia solare,
da uno scambiatore dove circola il fluido utilizzato per trasferirla al serbatoio
utilizzato per immagazzinare l'energia accumulata. Il sistema più recente utilizza le
celle fotovoltaiche. Esse sono costituite da lamelle di silicio, per spessore e
dimensione simili a lamette da barba, le cui sezioni si comportano come i poli
opposti di una batteria d’ auto. Le singole celle vengono disposte in modo da
formare dei pannelli. La cella fotovoltaica è l'elemento base nella costruzione di un
modulo fotovoltaico.
La versione più diffusa di cella fotovoltaica, quella in materiale cristallino, è
costituita da una lamina di materiale semiconduttore, il più diffuso dei quali è il
silicio, e si presenta in genere di colore nero o blu e con dimensioni variabili dai 4 ai
6 pollici.
Il silicio è impiegato nelle sue tre forme:
moduli fotovoltaici a silicio amorfo;
moduli fotovoltaici a silicio policristallino;
moduli fotovoltaici a silicio monocristallino.
Le celle costruite con il monocristallino sono le più efficienti (14-16%) e più diffuse
a livello mondiale (produzione mondiale del 65%), seguite dal policristallino
(efficienza 13-14%) con una produzione mondiale del 20-25%.
L’industria fotovoltaica non produce il silicio per le celle, ma utilizza materiali di
“scarto” dell’industria elettronica. Produrlo autonomamente costerebbe di più, ma il
silicio elettronico è comunque un materiale costoso, di cui una gran parte (quasi la
metà) viene peraltro perduta nella fase di realizzazione delle celle.
Il sistema può avere una circolazione naturale o forzata.
Circolazione naturale
Nel caso della circolazione naturale, per far circolare il fluido nel sistema, si sfrutta la
convezione. Più economica nei costi di gestione, impone di porre il serbatoio ad
un'altezza maggiore di quella dei pannelli, con maggiori costi per la realizzazione di
adeguate strutture di sostegno dei serbatoi. La circolazione naturale, rispetto a quella
forzata, realizza uno scambio meno rapido e quindi meno efficace di energia termica
con un minor rendimento complessivo.
Circolazione forzata
La circolazione forzata avviene con l'aiuto di pompe solo quando nei pannelli il
fluido vettore si trova ad una temperatura più elevata rispetto a quella dell'acqua
contenuta nei serbatoi di accumulo. Per regolare la circolazione ci si avvale di sensori
che confrontano la temperatura del fluido vettore nel collettore con quella nel
serbatoio di accumulo. In tali impianti ci sono meno vincoli per l'ubicazione dei
serbatoi di accumulo. La maggiore velocità del fluido vettore permette un maggiore
scambio termico e quindi il rendimento del pannello è leggermente superiore.
Utilizzo
I pannelli solari possono essere utilizzati per fornire acqua calda e riscaldamento. In
questo caso il serbatoio provvede a immagazzinare l'acqua domestica che viene
messa a contatto con il fluido tramite una serpentina. La serpentina consente al fluido
di trasferire all'acqua l'energia immagazzinata senza contaminare l'acqua. Questa
acqua può essere utilizzata come acqua calda nelle abitazioni o può essere utilizzata
per riscaldare gli ambienti. I pannelli solari sono in grado di fornire acqua calda e
riscaldamento in buone quantità ma non possono sostituire completamente gli usuali
metodi di riscaldamento per via dell'incostanza dell'energia solare.
Considerazioni economiche
Il dimensionamento ottimale della superficie captante varia da 0,5 a 0,8 mq di
collettori solari piani per ogni 10 mq di abitazione da riscaldare e circa 0,45 mq di
collettori a tubi evacuati per ogni mq di abitazione da riscaldare, ottenendo
complessivamente (riscaldamento e a.c.s.) un fattore di integrazione solare annuo che
varia dal 30% al 35%. In media un impianto solare di questo tipo permette di
risparmiare nei mesi invernali (Novembre_Aprile) il 15%-20% dell'energia
necessaria per riscaldamento degli ambienti e dell'acqua calda sanitaria e il 100%
dell'energia necessaria per il riscaldamento dell'acqua calda sanitaria durante il
rimanente periodo dell'anno.
Il tempo di ritorno semplice dell'investimento, utilizzando il contributo pubblico del
25% varia dai 13 -17 anni se si utilizzano collettori piani, ai 18 anni con collettori a
tubi evacuati, mentre la vita media di questo tipo di impianti si aggira intorno ai
25anni.
Definizione del modello hub-and-spoke
Il modello hub-and-spoke fa riferimento all'utilizzo da parte della sede centrale di una
società di assemblaggio di pannelli solari (hub) integrata con i sistemi in uso nelle
singole filiali o divisioni (spoke).
Si tratta di una metafora basata sull'immagine di una ruota, con un componente
centrale e molti componenti secondari che, nell'insieme, formano un insieme unitario.
Il sistema della sede centrale (hub) deve essere integrato con i sistemi delle filiali
(spoke), in modo da assicurare il conseguimento degli obiettivi di business.
Esempio di un modello Hub-Spoke applicato ad un sistema informatico.
Sede centrale
Flusso marittimo: Tempo Standard
COME DEVE ESSERE FORMATO L’HUB
L’HUB per la filiera trasportistica è il centro del flusso e dovrà essere formato da:
1. Molo
2. Gru per il carico e scarico container e merci
3. Dogana per lo sdoganamento delle merci + pannelli dell’energia
elettrica
4. Capannone per assemblaggio ed etichettatura dei pannelli
5. Deposito stoccaggio pannelli
6. Interscambio per il trasporto su gomma
7. Stoccaggio per materiale elettronico di recupero per la lavorazione del
silicio ( reverse logistic)
8. Interscambio trasporto su ferro
Le componenti del flusso:
1 TEMPO
Il tempo di percorrenza di una nave tra i due porti è all’incirca di 20 giorni
2 STANDARD
Lo standard da utilizzare è il container da 40 : lunghezza =12 m larghezza=2,30 m
altezza=2,50
3 MEZZO
Nave full container da 1000 container
4 QUANTITA’
La nostra unità è la cella fotovoltaica lunghezza x larghezza=105x105mm
spessore=30mm
Quantita’ nel singolo container 20000 celle
COSTI E INCENTIVI
Costi
Costo del trasporto di ogni singolo container = 1200€
Numero di celle all’interno di un container 20000, per un costo complessivo di 2160€
Da un container verranno prodotti 300 pannelli monocristallini da 72 celle
Risparmi sui costi di installazione dell’impianto, si possono avere grazie all’utilizzo
di pannelli fotovoltaici messi a disposizione dell’impianto, con i quali è possibile la
rivendita dell’energia prodotta ( che al sud, si puo’ produrre il 12% di energia in piu’
, rispetto a zone meno esposte al sole, come il nord ). Questo sistema viene già
utilizzato in Germania ;
L’impianto per una famiglia di 3-4 persone:
con 2 pannelli solari, per un totale di 4 mq di area di assorbimento (netta);
boiler da 300 litri e raccordi;
gruppo solare (circolatore, valvola di sicurezza, saracinesche, termometri di
andata e di ritorno, flussometro);
antigelo concentrato non tossico, a base di polipropilene (10 litri);
centralina Loma con tre sonde;
vaso espansione (vetrificato) con pre-pressione da 1,5 bar;
costa circa 3.914,74 euro
Mercati di sbocco
L’ Italia costituisce uno dei principali mercati in crescita poiché grazie agli incentivi
statali previsti dalla finanziaria 06 gli acquirenti possono beneficiare di un contributo
statale pari al 25% del costo totale del lavoro in seguito a perizie effettuate da tecnici
nominati dal ministero, ciò favorisce in modo considerevole sulla scelta dei
consumatori verso questo tipo di impianti che consentono di ottenere notevoli
risparmi nel lungo periodo sui costi relative alle forniture di gas da parte degli enti
statali.