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Installazione di un impianto fotovoltaico: studio di fattibilità su Excel

di Gianluca Tinti

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Tutorial per valutare l'installazione di un impianto fotovoltaico atto a soddisfare i consumi interni di energia elettrica di una piccola o media azienda.

Di seguito vi proponiamo una metodologia semplificata per valutare la fattibilità dell’installazione di un impianto fotovoltaico ad uso interno all’azienda, stimando radiazione solare, costo dell’impianto e ricavi da produzione di energia da fonte rinnovabile.

Per prima cosa valutiamo l’intensità della radiazione solare nella località dove si vuole installare l’impianto utilizzando il programma PVIGIS:

In alto a sinistra inseriamo il nome della località e clicchiamo Cerca. Cliccando su Irraggiamento Mensile (in alto a destra) si apre la schermata “Dati irraggiamento globale mensile”. Spuntiamo le caselle (figura seguente) e poniamo il valore 30 accanto a “Irraggiamento ad angolo scelto”. (rappresenta l’inclinazione del pannello rispetto al piano orizzontale).

Clicchiamo su Calcola: il programma restituisce la seguente tabella.

Apriamo Excel e nominiamo il Foglio1 come Produzione. Dopodiché riproduciamo la seguente tabella:

Inseriamo nelle celle comprese tra C3 e C14 i consumi mensili di energia della nostra impresa ricavati dalle bollette ed espressi in MWh. Nelle celle comprese tra D3 e D14 copiamo l’Irraggiamento su piano ad angolo ricavato dal programma PVGIS, preoccupandoci di dividere per 1000 ciascun valore. Quindi 3150 diventerà 3,15 ecc.

Nella cella D17 inseriamo il rendimento globale (rapporto tra l’energia elettrica prodotta rispetto all’energia solare che colpisce il pannello). Questo oscilla, a seconda dei materiali utilizzati, tra il 9 e il 12%. Noi utilizziamo nel nostro esempio il valore standard del 10,05%, per cui trascriviamo questo valore nella cella.

Predisponiamo ora il calcolo per determinare l’energia mensile che è in grado di produrre ogni metro quadro di pannello. Nella cella E3 inseriamo la formula =D3*30*$D$17. Ora posizioniamoci nel quadratino di riempimento e trasciniamo verso il basso sino alla cella E14. In E15 calcoliamo la produzione annuale di energia al metro quadro inserendo la formula: =SOMMA(E3:E14).

Estendere la funzione somma a tutte le celle relative ai totali della stessa riga.

Nella cella F3 calcoliamo la superficie che l’impianto dovrebbe avere per soddisfare la richiesta di energia che abbiamo stimato, in precedenza, con le nostre bollette. Scriviamo a questo scopo la seguente formula =(C3*1000)/E3, dopodiché col quadratino di riempimento ricopiamola fino a F14.

Notiamo che le superfici ottenute hanno valori differenti; ciò è ovvio poiché il consumo, varia di mese in mese. È per questo motivo che la valutazione della superficie ottimale da installare è fatta in base al calcolo della superficie media. A questo scopo scriviamo su F16 la formula =MEDIA(F3:F14).

Facciamo notare al lettoreche la superficie complessiva di un impianto fotovoltaico è assemblata unendo delle unità prefabbricate la cui consistenza, dimensione e potenza dipendono dalla casa costruttrice. A titolo di esempio, supponiamo di considerare il pannello fotovoltaico della SHARP, NT-R5E2E; esso presenta una potenza di 175kWp e una superficie di 1,3 metri quadri. Al fine di calcolare la portata effettiva di un impianto completo, riportiamo questi valori nella nostra tabella, per cui scriviamo su L3: =F16, in modo da riportare la superficie complessiva ottimale dei nostri pannelli solari. Poi scriviamo 1,3 su L4 e 0,175 su L6.

Calcoliamo su L5 il numero dei pannelli solari necessari a comporre il nostro impianto, eseguendo il rapporto tra la superficie totale dei moduli FV e la superficie del singolo pannello: scriviamo =L3/L4. Il numero di pannelli effettivo deve essere un numero intero quindi, eliminiamo le cifre decimali cliccando ante volte quanto basta. il pulsante:

,00
>,0

La potenza dell’impianto è data dal prodotto fra la potenza del singolo modulo e il numero di pannelli effettivo: inserisco nella cella L7 la formula: =L6*L5.

La produzione di energia elettrica dell’impianto è data dal prodotto fra la Produzione annuale dell’impianto fotovoltaico al metro quadro e la superficie effettiva dell’impianto: inserisco nella cella L8 la formula: =E15*L3.

Analisi economica

Analizziamo entrate e uscite per la creazione e gestione di un impianto fotovoltaico.

Costi

  • Investimento iniziale: tra i 5000÷3000 €/kWp
  • Gestione e manutenzione dell’impianto: 1% dell’investimento iniziale
  • Spesa per eventuale acquisto di energia elettrica dalla rete

Ricavi

  • Non acquisto di energia elettrica dalla rete.
  • incentivi statali per ogni kWh prodotto da fonte rinnovabile, variabile in base a potenza impianto, località d’installazione e periodo in cui entra in funzionamento (Quarto e Quinto Conto Energia).

1° SEM. 2012

2° SEM 2012

Intervallo di potenza

Impianti sugli edifici

altri impianti fotovoltaici

Impianti sugli edifici

altri impianti fotovoltaici

[kW]

[€/kW]

[€/kWh]

[€/kWh]

[€/kWh]

1≤P≤3

0,274

0,240

0,252

0,221

3<P≤20

0,247

0,219

0,227

0,202

20<P≤200

0,233

0,206

0,214

0,189

200<P≤1000

0,224

0,172

0,202

0,155

1000<P≤5000

0,182

0,156

0,164

0,140

P>5000

0,171

0,148

0,154

0,13

Supponiamo che l’impianto abbia una potenza 60 kW, sia installato su un edificio ed entri in esercizio il secondo semestre del 2012 (ma rientrando nel Quarto Conto Energia): l’incentivo è di 0,214€/kWh.

Andiamo ora a predisporre un foglio di calcolo di Excel per l’analisi economica.

Nominiamo il Foglio2 come Analisi Economica.

Generiamo la tabella per valutare l’energia elettrica prodotta, consumata e da acquistare all’anno, oltre ai costi per il suo pagamento.

Nella Colonna C riportiamo i dati del Consumo Mensile di Energia Elettrica della tabella PRODUZIONE: scriviamo sulla cella C3, =PRODUZIONE!C3, dopodiché trasciniamo col quadratino di riempimento fino alla cella C14.

Nella Colonna D riportiamo i dati della Produzione Mensile di Energia dell’Impianto che possiamo ottenere dal prodotto fra la produzione mensile dei vari pannelli FV e la superficie complessiva dell’impianto. A tale scopo scriviamo nella cella D3:=PRODUZIONE!E3*PRODUZIONE!$L$3,e trasciniamo come prima fino alla cella E14

Nella Colonna E calcoliamo l’Acquisto di Energia Elettrica dalla Rete. A questo scopo posizioniamoci su E3 e impostiamo la differenza fra il consumo e la produzione di energia elettrica, scrivendo: =(C3*1000)-D3. Utilizziamo il quadratino di riempimento per trascinare la formula fino alla cella E14. Notiamo che la maggior parte dei risultati sono negativi (in questi mesi la produzione di energia è maggiore del consumo), quindi in quei mesi l’acquisto di energia dalla rete sarà pari a zero.

Facciamo in modo che solo in queste celle il valore venga impostato automaticamente a zero, per cui posizioniamoci nuovamente su E3 e modifichiamo la formula in questo modo:
=SE(((C3*1000)-D3)<0; 0; (C3*1000)-D3)

Dopodiché trasciniamo come al solito col quadratino di riempimento.

Nella cella E15 scriviamo: =SOMMA(E3:E14); questa rappresenta la quantità totale di energia prelevato in un anno dalla rete. Estendiamo la somma anche alle celle C15 e D15.

Predisponiamo ora la tabella per calcolare i Costi e i Ricavi:

Partendo dalla cella B18 dello stesso foglio generiamo la seguente mini tabella:

Trascriviamo ora i costi così come li abbiamo analizzati in precedenza. Nella cella C19 scriviamo 4000 come costo specifico, nella cella C20 scriviamo invece il valore 0,01 (1%) come costo di gestione e manutenzione, su C21 inseriamo il costo dell’energia elettrica a kWh (circa €. 0,2). La potenza impianto è riportata nel foglio PRODUZIONE, per cui nella cella C22 scriviamo =PRODUZIONE!L7.

L’investimento totale è dato dal prodotto fra il costo specifico e la potenza dell’impianto: nella cella C24 trascriviamo =C19*C22.

Le spese di gestione e manutenzione sono pari all’1% dell’investimento totale: nella cella C25 trascriviamo =C24*C20.

Le spese annuali per l’acquisto di energia sono pari al prodotto fra il costo dell’energia elettrica e l’energia che bisogna prelevare dalla rete: nella cella C26 trascriviamo =E15*C21.

I ricavi annuali dovuti al Risparmio per l’acquisto di energia sono dati dal prodotto fra il costo dell’energia elettrica e l’energia elettrica prodotta annualmente dall’impianto: nella cella E22 trascriviamo =C21*D15.

I ricavi annuali dovuti agli Incentivi sono dati dal prodotto fra l’energia elettrica prodotta annualmente dall’impianto e l’incentivo: nella cella E24 scriviamo =D15*E19.

I ricavi dovuti agli incentivi valgono per 20 anni.

Per rendere più leggibile la tabella portate a due le cifre decimali dei risultati ottenuti e laddove necessario inserite il simbolo dell’€ accanto al valore.

Il tempo di ritorno dell’investimento ossia gli anni di funzionamento che l’impianto necessita per azzerare l’investimento iniziale, oscilla tra i 6 e gli 8 anni.