Analisi dei casi di possibile convenienza economica

Il ricorso all'energia fotovoltaica, prescindendo dalla convenienza economica, si può avere obbligatoriamente in tutti quei casi nei quali l'utenza da alimentare sia ubicata in luoghi sottoposti a vincoli paesaggistici o ambientali, tali da precludere la possibilità di realizzare (tramite una linea aerea o in cavo sotterraneo) l'interconnessione alla rete di distribuzione dell'energia elettrica.
Essendo ormai riconosciuta da tutti la convenienza dell'utilizzo dell'energia elettrica proveniente da sorgente fotovoltaica, laddove viene consumata una modesta quantità di energia (sistemi di segnalazione terrestri e marittimi, impianti di telecomunicazione, gadgets, ecc.), qui si intende analizzare quali siano gli elementi che rendano interessante tale sistema, in un'ottica globale di convenienza. In particolare, si vuole valutare quale possa essere la tipologia di allacciamento più idonea per le utenze definite isolate, lontane cioè dalla rete di distribuzione di energia elettrica.
Per prima cosa è da premettere che la società distributrice ha sempre il dovere di fornire l'energia elettrica anche quando ciò non comporta un possibile profitto, ma, anzi, rappresenta una causa di probabile perdita. E' naturale però che sia necessario individuare il sistema meno gravoso di erogazione del servizio.
Il raffronto tra i costi di allacciamento per le due tipologie, fotovoltaica e tradizionale, ha senso nell'ipotesi di costanza di mantenimento delle condizioni contrattuali di fornitura in quanto, nel caso del fotovoltaico, ha una notevole incidenza il costo di impianto immediatamente proporzionale alla potenza installata che, di contro, appare in forma indiretta nell'altra tipologia. Si parla di opportunità del ricorso alla fonte energetica fotovoltaica in tutti i casi nei quali l'utenza da alimentare sia ubicata lontano dalla rete di distribuzione di energia elettrica ed è necessario quantificare quanto sotteso a tale affermazione fornendo alcuni parametri, da assumere quali riferimenti di massima per la stima del calcolo economico. Per definire la tipologia dei casi nei quali risulti interessante installare un sistema fotovoltaico, in luogo di un allacciamento tradizionale (mediante la realizzazione di una connessione alla rete di distribuzione dell'ENEL), senza soffermarsi su dati di dettaglio, è opportuno evidenziare alcuni elementi di raffronto.
A valle dell'esperienza dei circa 150 impianti realizzati nell'ambito del progetto comunitario Valoren, si può affermare che i costi medi che si sono avuti per la realizzazione di un impianto fotovoltaico, nelle sue diverse taglie, sono quantificabili in media in 25 M£/kW di picco installato, con valori lievemente superiori per gli impianti di minore potenza. In tale cifra vengono computati i costi dei componenti trasportati in sito, delle opere civili di preparazione del terreno, di tutti i montaggi ed i cablaggi elettromeccanici.
Il costo di un allacciamento del tipo tradizionale è funzione della distanza dell'utenza dalla rete di distribuzione e deve considerare spesso l'incidenza della realizzazione di un tronco in media tensione, di un posto di trasformazione su palo (PTP), oltre la parte finale in bassa tensione.
Complessivamente, secondo quanto indicato dai criteri economici di valutazione, dell'unificazione ENEL, da utilizzare per le analisi di pianificazione, si può stimare un costo di 40 M£/km.
Il raffronto descritto è stato sintetizzato nella Tabella 1.

Tabella 1 - Rapporto costo/interventi

Parametri	Unità	Impianto fotovoltaico	Linea elettrica
Costo d'installazione	M£/kW	25
Costo linea elettrica (*)	M£/km		40
Esempio
Potenza installata disponibile	kW	3	3
Lunghezza totale linea (*)	km		3
Costo totale	M£	75	120
Contributo di allacciamento	M£	1,1	13,3

(*) Costo linea elettrica mista MT/bt:
linea bt aerea = 30 M£/km, in cavo = 60 M£/km;
linea MT aerea = 30 M£/km
posto traformazione su palo, compreso 1 sezion. = 6 M£
(**) Valore preso come soglia, come si vede dai risultati successivi

Dal punto di vista prettamente economico, l'analisi di redditività evidenzia che l'alimentazione di utenze lontane dalla rete elettrica di distribuzione presenta un elevato onere di allacciamento da parte della Società distributrice, soprattutto in relazione della bassa potenza richiesta.
Pertanto si può affermare che, già fin d'ora, ferme restanti le condizioni contrattuali, il ricorso alla fonte energetica fotovoltaica può essere conveniente, in tutti i casi nei quali si dovrebbe realizzare un montante dedicato per una lunghezza della linea superiore a 700 metri per ogni kW richiesto dall'utente. Tale valore può considerarsi riducibile in presenza di particolari sovvenzioni, regionali, nazionali o europee che possono fare abbassare questa soglia.
A tale proposito è opportuno evidenziare che il mancato utilizzo di sovvenzioni europee rappresenta una perdita secca per il nostro Paese, a vantaggio di altri.
Tale perdita va intesa in termini di know how, per le nostre industrie nazionali produttrici di componenti, ed economici, per le ditte locali impegnate nella realizzazione della carpenteria e dell'assemblaggio globale.
E' naturale, comunque, che occorra rendere tale fonte energetica in assoluto competitiva indipendentemente dalle agevolazioni fornite da sovvenzioni di vario genere.
La stesura del progetto unificato realizzato dalla Direzione della Distribuzione e dalla Direzione Studi e Ricerche, oltre a sensibili miglioramenti tecnici, viene a comportare una riduzione dei costi di almeno il 15%. In particolare le modifiche interessano i criteri di realizzazione dell'inverter che risulta diverso nella sostanza e realizzato per esterno, evitando così l'acquisizione del box di contenimento.
In breve, se le aspettative del progetto unificato non verranno deluse, c'è da attendersi un ulteriore abbassamento della soglia di convenienza nell'utilizzo del sistema fotovoltaico rispetto ad un allacciamento realizzato mediante il sistema tradizionale di collegamento alla rete di distribuzione di energia elettrica.
Nella Tabella 2 si riporta una ipotesi di costi dei componenti di un impianto da 3 kWp, ragionevolmente prevedibili, per un numero significativo di acquisti.

Tabella 2 - Stima dei costi per acquisti di lotti significativi di componenti per un impianto fotovoltaico a 3 kVAp realizzato secondo il progetto unificato DDI-DSR

	Costo unitario	Cost tot. (M£)
Moduli	8 M£/kW	24
Inverter	8 M£	8
Batterie, cass.	0,25 M£/kWh	15
Carp., Circ. elettr. quadr. el. in c., ecc		7
Opere civili		7
Costo	globale	61

Analisi commerciale

Gli utenti degli impianti fotovoltaici sono stati considerati, ai fini commerciali, equivalenti a quelli collegati alla rete di distribuzione in bassa tensione, fino a tutto dicembre 1993. A partire da tale data, con l'emanazione del Provvedimento CIP 15/93 è stato differenziato il contributo di allacciamento dovuto dall'utenza, lasciando uguali per le diverse forme di allacciamento i corrispettivi per la quota di potenza e di energia elettrica. C'è da supporre l'avvio di un indirizzo che è tutto da percorrere. Infatti già nei contratti stipulati nell'ambito del Progetto Valoren è stata introdotta una clausola al punto 9 delle Condizioni Generali. In tale punto viene evidenziata la tipologia dell'impianto di generazione di energia elettrica lasciando ipotizzare, ai fini della continuità del servizio, eventuali limitazioni rispetto ad una tipologia di alimentazione del tipo tradizionale. In ogni contratto viene aggiunta la clausola formulata in questo modo: "L'utenza viene alimentata da un impianto di generazione di energia elettrica di tipo fotovoltaico, non collegato alla rete di distribuzione dell'ENEL.
Tale circostanza è da tener presente anche agli effetti dell'art. 9 delle Condizioni generali".
Per i prossimi contratti, in analogia a quanto sopra, al momento della stipula, verrà anche consegnato all'utente il Regolamento d'esercizio che disciplina i reciproci rapporti e le competenze durante l'esercizio, nonché una Guida per meglio specificare la gestione dell'impianto.
L'obiettivo della Società Distributrice dovrebbe essere quello di vendere energia elettrica in quanto a maggiori consumi corrispondono maggiori profitti. Nel caso del fotovoltaico i costi sostenuti dalla Società sono quelli di realizzazione e di manutenzione dell'impianto e sono indipendenti dalla quantità di energia prelevata. Allora il compito del Distributore è fare in modo che l'utente sia in grado di essere il gestore dell'impianto, inteso in tutte le componenti di generazione e di utilizzazione.
Pertanto il maggior utile ricavabile viene raggiunto se l'utente assorbe durante ogni giornata, tutta e sola, la quantità di energia che l'impianto è in grado di produrre nello stesso arco temporale. Tale consumo non ha nessun onere aggiunto per la Società Distributrice né per la collettività, in quanto la fonte di generazione elettrica non consuma alcuna materia prima che comunque abbia un costo, ma solo la radiazione solare, che comunque andrebbe dispersa.
Occorre, invece, portare in conto le spese di realizzazione e di manutenzione che sono una costante.
Quanto detto sopra, per tale tipologia di utenza, quando decadrà il regime di monopolio, potrebbe indurre ad ipotizzare l'eventualità di una modifica della politica tariffaria vigente tenendo conto delle caratteristiche di altre forme. In effetti, si potrebbe venire a configurare un tipo di contratto molto particolare, al limite, indipendente dalla quantità di energia prelevata dall'utente. Nella sostanza l'utilizzo effettivo dell'uso di energia elettrica, che può essere fatto dall'Utente fotovoltaico, è diverso da quello tradizionale e, di fatto, il costo dell'impianto fotovoltaico è indipendente dal prelievo di energia elettrica e, quindi, si potrebbe fatturare l'utente per una quota fissa, indipendente dal consumo effettivo.
Attualmente la differenza di trattamento nelle due diverse tipologie (tradizionale e/o fotovoltaico) consiste solo negli oneri di allacciamento a carico dell'utente e non nei corrispettivi dovuti per la potenza e per l'energia consumata.
Secondo i dettami del Provvedimento CIP 15/93 per utenze particolari che sono dettagliatamente esemplificate nel Titolo V del provvedimento CIP 42/1986 (si tratta in pratica di utenze isolate e di difficile collegamento alla rete di distribuzione), laddove esista la convenienza economica, l'impresa fornitrice può eseguire l'allacciamento dell'utenza tramite un impianto di generazione locale, quindi anche fotovoltaica.
Il contributo di allacciamento da richiedere all'utente in questo caso è costituito da una quota fissa pari a £. 800.000 ed una quota di potenza pari a 110.000 £/kW di potenza massima a disposizione. Per quanto attinente le tariffe, i sovrapprezzi e le condizioni di fornitura, al momento attuale, rimane tutto inalterato rispetto ad un utente in bassa tensione collegato alla rete bassa tensione dell'ENEL.
Nel raffronto dei contributi di allacciamento dovuti dall'utente in funzione della tipologia di allacciamento c'è da evidenziare che la discrezionalità della scelta è affidata dal Legislatore all'ENEL. Nell'esempio di Tabella 1, riportato prima, anche se i valori di puro costo sono quelli indicati, il contributo dovuto dall'Utente può essere calcolato secondo due diversi algoritmi, a seconda della tipologia della fornitura: uno, quello indicato, funzione della distanza, l'altro pari al 70% delle spese sostenute dalla Società distributrice.

Limiti e possibilità di utilizzo dell'energia elettrica prodotta in un impianto fotovoltaico stand alone

Passiamo ad analizzare l'uso dell'energia da parte dell'utente e, a questo proposito, dobbiamo dire che gli impianti fotovoltaici, destinati all'alimentazione di utenze isolate dalla rete elettrica, devono essere dotati di batterie per l'accumulo di energia sia per sopperire alle esigenze del carico quando c'è carenza di sole, sia quando l'energia prodotta contestualmente non è sufficiente. In realtà l'energia producibile dall'impianto fotovoltaico è funzione della superficie dei pannelli (in termini di potenza 100 Wp/m²), mentre quella accumulabile è funzione delle batterie.
Riguardando il problema dal punto di vista di continuità del servizio, nell'analisi comparativa tra le due alternative si può affermare che un impianto fotovoltaico può non essere in grado, a causa proprio della naturale aleatorietà della fonte, di assicurare una continuità di alimentazione del carico elettrico, comparabile a quella di una linea tradizionale dalla quale è consentito assorbire la potenza contrattuale per le 24 ore giornaliere. Un opportuno dimensionamento dell'impianto (relativo ai pannelli ed alle batterie), mirato al soddisfacimento delle esigenze, può consentire di disporre dell'energia sufficiente. In realtà detto dimensionamento va commisurato non tanto alla potenza che deve essere erogata, quanto al consumo medio giornaliero di energia.
L'utente fotovoltaico ha il vincolo (più che altro economico da parte del distributore di energia nel proporzionamento dei diversi componenti) di non poter prelevare in modo continuativo, per tutte le 24 ore della giornata, la potenza dichiarata nella fornitura, in quanto il sistema fotovoltaico, comprensivo delle batterie di accumulo di energia e non di potenza, consente, da una parte, una certa producibilità di energia (dipendente oltre che dalla superficie dei pannelli, anche dall'insolazione, dalla latitudine, dall'esposizione e dalla stagione) e, dall'altra, un certo accumulo dipendente dalle batterie. L'impianto normalmente viene progettato in modo da garantire una riserva di funzionamento, secondo i consumi medi, pari ad un utilizzo di 4 giorni senza ricarica delle batterie.
Quando, nel sistema fotovoltaico si parla di indisponibilità dell'alimentazione, non si considerano gli eventuali disservizi, ma l'interrelazione esistente tra il dimensionamento tecnico-economico ottimale di un impianto di generazione fotovoltaica e l'aleatorietà della radiazione solare (indisponibilità meteorologica), prescindendo da quella dei componenti (indisponibilità tecnica).
In tale ottica, a parte le considerazioni relative alla convenienza economica circa l'ubicazione degli impianti e la distanza dalla rete di distribuzione dell'ENEL, occorre valutare la tipologia dell'utenza che deve avere prelievi giornalieri, non necessariamente limitati in assoluto, ma in funzione della producibilità dell'energia elettrica.
Per illustrare il miglior uso del sistema fotovoltaico occorre ricordare che il suo utilizzo è in linea con gli obiettivi prefissati dall'Unione Europea per gli anni '90. Tali obiettivi sono incentrati sul principio dello "Sviluppo sostenibile", come è stato formulato fin dal 1987 dalla Commissione mondiale per l'ambiente e lo sviluppo in relazione al rapporto Brundtland. In particolare per "Sviluppo sostenibile" si intende lo sviluppo economico, legato ad un consumo energetico, che soddisfa le esigenze del presente senza compromettere la possibilità, per le generazioni future, di utilizzare le risorse per il soddisfacimento delle proprie necessità.
Pertanto, l'utilizzo della fonte energetica fotovoltaica deve essere guidato dalla chiara consapevolezza delle riserve e della possibilità di ricarica delle batterie.
Come noto, nel campo dell'economia è stato dimostrato che esiste una stretta relazione tra lo sviluppo economico di un Paese in un determinato periodo ed il suo corrispondente consumo energetico (intendendo per energia, nella sua accezione più ampia, non solo quella elettrica). Il confronto di quella che potremmo chiamare la macro-economia di un Paese con la micro-economia dell'utente fotovoltaico sembra particolarmente appropriato. Il principio che è alla base dell'utilizzo razionale dell'intero sistema energetico rappresenta un punto cardine nell'uso della risorsa fotovoltaica ed il compito di educare l'utenza naturalmente spetta alla struttura dell'ENEL, illustrandone al tempo stesso tutte le possibilità ed i limiti. A questo si ispira la Guida per l'Utente che viene consegnata contestualmente alla stipula del Contratto di fornitura. Obiettivo ultimo può essere considerato il passaggio da un utilizzo "consumistico" a quello "razionale" delle risorse.
L'utente non risulta vincolato nell'uso dei carichi elettrici, ma diventa il gestore dell'energia che l'impianto quotidiano gli garantisce.
Di basilare importanza in tale contesto è la capacità dell'impianto che viene a condizionare per il futuro la disponibilità di energia. Attualmente gli impianti vengono allestiti nelle tre diverse taglie (1,5-3,6 kW) che comportano un consumo potenziale massimo nell'anno rispettivamente di 1800-3600-7200 kWh ampiamente al di sopra delle medie delle utenze della stessa taglia allacciate alla rete a bassa tensione (nel '94, rispettivamente 600, 1200-1700, 3500 kWh) (Tabella 3).

Tabella 3 - Carichi utilizzabili e tempo di utilizzo ammesso nel periodo invernale per un impianto da 3 kWp

Utilizzatore	Potenza (W)	Ore (h)	Energia giornaliera utilizzabile (Wh)
6 lampade a basso consumo	180	5	900
Frigorifero (200 l)	250	continuo	1300
Congelatore (150 l)	250	continuo	1300
Lavatrice	3000	2 (ogni 3 giorni)	2000
Piccoli elettrodomestici	200	3	600
Televisore	100	6	600
Totale consumo giornaliero			6700

I criteri di base che devono essere adottati dagli utenti fotovoltaici possono essere sintetizzati come segue:
- essere consapevole dell'entità dei carichi che vengono utilizzati, rilevando i valori dalle targhe o, quantomeno, effettuando una stima di massima;
- concentrare nelle ore di maggiore soleggiamento o, meglio, ridurre al massimo l'impiego di carichi con forte assorbimento energetico, quali termosifoni, scaldabagni, ecc.;
- a parità di resa, dare la preferenza ad apparecchi utilizzatori a minor consumo (uso di lampade del tipo a risparmio di energia contro quelle ad incandescenza);
- tenere presente che la quantità giornaliera di energia che l'impianto può erogare (in funzione della qualità e quantità dell'insolazione), in linea di massima è pari ad un numero di kWh variabile dalle 3 alle 5 volte il valore della potenza installata. Globalmente, secondo gli attuali criteri di dimensionamento medi, la producibilità annua di un impianto stand alone ammonta a 1200 P, dove P è la potenza di picco dell'impianto;
- analizzare l'entità e le durate dei carichi giornalieri rapportandola alla disponibilità di energia, limitando i consumi durante i lunghi periodi di maltempo.
Per quanto attiene i vincoli effettivi relativi al tipo di fonte energetica, possiamo evidenziare che le uniche limitazioni derivano dal non poter mettere in parallelo alla fotovoltaica altre fonti energetiche (gruppo elettrogeno) e non poter utilizzare la saldatrice ad arco, che viene vista dall'inverter come un cortocircuito.
Nei Compartimenti di Cagliari, Napoli e Roma si sta conducendo un'esperienza sui sistemi fotovoltaici per oltre centocinquanta impianti con diverse tipologie di utenze ed è emerso che coloro che hanno compreso le potenzialità di questa fonte energetica sono riusciti ad avere risultati ottimali. In effetti i consumi annuali degli utenti oscillano, nell'ambito delle diverse tipologie di fornitura, da qualche centinaio fino a 5 o 6 mila kWh.
Nell'uso del sistema fotovoltaico occorre creare una cultura anche nel nostro ambiente di Distributori. Come forse è noto, la DSR-CRE ha realizzato una serie di Corsi di addestramento presso il CESI al fine di illustrare al personale tecnico di Zona le operazioni più semplici che risultano necessarie per un corretto funzionamento del sistema fotovoltaico.
Praticamente in ogni zona dove è stato installato un impianto fotovoltaico esiste almeno una persona addestrata alla sua manutenzione. Occorre naturalmente allargare questa conoscenza ad una platea più vasta.
A parte i problemi relativi alle carenze di una tipologia di inverter, peraltro prevedibilmente superabili con il nuovo progetto unificato DDI-DSR, tutto il sistema fotovoltaico non presenta difficoltà particolari specialmente con l'avvento di un sistema unificato a livello centrale che ha introdotto dei componenti con rendimenti lievemente inferiori, ma di maggiore affidabilità e robustezza.
Vanno evidenziati, tra gli interventi di manutenzione necessari per il corretto funzionamento degli impianti, quelli relativi alla garanzia del soleggiamento dei pannelli, con opportuna potatura di arbusti ed il rabbocco del liquido delle batterie.
In conclusione si può dire che l'esperienza fotovoltaica, iniziata ai primi del 1960 con il lancio nello spazio dei satelliti, sta vedendo uno sviluppo tale da portare rapidamente a ridurre i costi per tutte le applicazioni. Al momento attuale, come già evidenziato all'inizio, risultano competitive tutte quelle applicazioni a basso contenuto di potenza quali impianti di teletrasmissione, di telecomunicazioni o dispositivi di segnalazione, di illuminazione pubblica in posti isolati, ecc.
In particolare, con questa nota si tende ad evidenziare anche la convenienza delle utenze isolate e, in tale ambito, si potrebbero anche considerare le centrali fotovoltaiche, tipo quella di 800 kW nell'isola di Vulcano, che ha caratteristiche particolari.
Al contrario vanno riguardate come attività di ricerca, e quindi non ancora competitive, tutte le altre sperimentazioni collegate alla rete MT e bt, tipo le centrali da qualche MW, i tetti fotovoltaici e l'utilizzo in generale dei moduli fotovoltaici sulla superficie esterna degli edifici (come quello per uffici del Centro Sociale di Friburgo, realizzato nel 1993, dove i moduli, senza intelaiatura, sono completamente integrati nella facciata e nella copertura per un'estensione totale di 151 m²).
Stiamo andando sempre più avanti nel campo dello sviluppo tecnologico e del progresso e tutte le esperienze che stiamo conducendo in Italia, (complessivamente 12 MW di installato, 3,6 dei quali sono dell'ENEL), con un incremento qualitativo e quantitativo degli impianti, valgono sia dal punto di vista tecnico, che commerciale, per cui non è da escludere, in un futuro, anche l'utilizzo di politiche tariffarie differenziate rispetto a quelle dell'utenza del tipo tradizionale. L'importante, in questo campo, è non fermarsi mai, ma cercare soluzioni diverse per una sempre maggiore ottimizzazione dell'uso delle risorse energetiche. Si devono esplorare tutti i campi che possono portare a nuove prospettive nell'ambito della produzione energetica, con conseguenze dirette ed indirette, a medio e lungo termine.