Impianti fotovoltaici in Africa
La progettazione e l’installazione di un impianto stand alone destinato a soddisfare le esigenze di un utenza in Africa prevede in, linea generale, le stesse regole di un qualunque progetto di fotovoltaico in sito isolato. L’Africa ha comunque delle peculiarità e problematiche che vanno prese in considerazione.
Peculiarità climatiche e progettuali
Abbiamo generalmente a disposizione una radiazione solare maggiore rispetto all’Europa e soprattutto, più ci avviciniamo all’Equatore, una maggiore vicinanza tra il numero di ore di luce diurna e di buio notturno. Questo elemento è importante perché ci permette di progettare la dimensione dell’impianto senza grandi differenze tra le varie stagioni e quindi, a parità di utenze da soddisfare, ottenere un impianto più piccolo se paragonato ad uno progettato in Italia dove la variazione di ore di soleggiamento estate/inverno è molto alta.
Opportunità di mercato
Sotto l’aspetto di mercato possiamo altresì dire che i bisogni e le opportunità (teoriche) di installazione di impianti in Africa sono considerevoli. Le aree non coperte da rete elettrica sono immense ed enormi le quantità di persone che non hanno accesso ad essa per il soddisfacimento degli elementari bisogni della persona. A fronte di questi importanti elementi postivi ce ne sono altri che rendono il lavoro più difficile.
Le difficoltà del fotovoltaico in continente africano
Una delle iniziali difficoltà è definire, spesso da molto lontano, i carichi elettrici delle utenze da soddisfare. Normalmente predisponiamo una tabella in cui il cliente riporta i dati di ogni singola utenza (strumento, elettrodomestico…) comprensive di voltaggio, amperaggio e numero di ore di utilizzo nell’arco giornaliero o settimanale. Altri dati importanti riguardano la definizione del luogo di installazione, l’orientamento, le opere edili che vanno a supportare e contenere l’impianto. Va detto che ad oggi non ci sono problematiche legate e permessi o norme che regolano l’installazione, per cui basta che il legittimo proprietario del sito lo intenda fare e che ne abbia i mezzi economici.
Una volta definito il totale dei carichi delle utenze si può iniziare a progettare l’impianto. Come già accennato andranno prese in considerazione le diverse condizioni climatiche rispetto all’Europa e questo sia nella progettazione che nella scelta dei materiali. Vanno qui generalmente considerate:
- la maggiore insolazione annuale
- la migliore distribuzione nel ciclo quotidiano
- le alte temperature
- l’inclinazione dei pannelli in relazione alla latitudine
- la possibilità della pulizia per dilavamento da pioggia, i fulmini, i venti
- vandalismi e furti.
La scelta dei materiali
La scelta dei materiale deve essere comunque sempre della migliore qualità almeno per i componenti elettronici. Gli accumulatori sono gli elementi più delicati di per se stessi ed a maggior ragione in situazioni di clima estremo. Buona cosa è anche prevedere, se possibile, uno smaltimento o recupero dei vecchi accumulatori. Un altro discorso a parte riguarda l’invio del materiale in loco e le modalità possono essere di diverso tipo. Il trasporto via container ha il vantaggio di poter contenere molto materiale ma i costi sono rilevanti, i tempi di trasporto lunghi, le burocrazie spesso pesanti tanto che alcune organizzazioni limitano al massimo l’invio di materiale. Va anche detto che via via alcuni Paesi africani cominciano a restringere l’ingresso ad alcune tipologie di materiali anche per la protezione delle produzioni locali che si diversificano ed aumentano.
La formazione del personale e la manutenzione
Normalmente ci si avvale di tecnici elettricisti che vengono coinvolti nella conoscenza dei materiali, nell’installazione e ai quali vengono impartite le istruzioni di funzionamento e di manutenzione basate su una documentazione contenente gli elementi salienti. Purtroppo talvolta questo tentativo non da subito un buon esito. In particolar modo si tratta delle verifiche e manutenzioni periodiche dell’impianto e degli accumulatori, cosa che non è ancora entrata molto nel DNA dei tecnici africani.
Esempi di progetti fotovoltaici
1. Mulino solare
Il progetto sperimentale del mulino azionato da un motore elettrico c.c. ad energia fotovoltaica in alternativa al motore diesel è stato realizzato in Senegal fine anni ’90. Precedentemente un progetto del UNDP aveva sostenuto l’attività di artigiani locali per il miglioramento tecnico e la produzione di macinatori (mulini) a martelli per cereali. L’idea era quella di diffondere conoscenza, dare lavoro, creare attività economica e nello stesso tempo iniziare a rendere più autonomi i locali rispetto al reperimento di attrezzature dall’estero. Fatto questo restava però sempre la dipendenza dai produttori di motori diesel non presenti in Senegal. Da questo è nata l’dea di sperimentare la motorizzazione solare fotovoltaica in un Paese cosi ricco di sole.
Dati tecnici:
alimentazione 24V c.c.
motore 1,5 Kw a 4.700 giri/min.
1 Kw di assorbimento medio
produzione farina: 150 Kg/h
sistema di avvio ed arresto protetto da reostato.Per un autonomia di 2 giorni servono:
generatore fotovoltaico da 600Wp- 10 accumulatori da 105 Ah - un regolatore solare.
I vantaggi costruttivi di questo mulino rispetto al mulino a motore diesel:
maggiore velocità senza bisogno di regolazione del giri, meno componenti
l’albero del motore collegato ai martelli senza l’utilizzo di pulegge e cinghie di trasmissione
motore, mulino, supporto, martelli divengono un solo pezzo facile da trasportare, importante per l’uso e la manutenzione.
Il mulino con motore diesel da 11cv gira a 3.600 giri/min tramite un sistema di puleggia/cinghia ed utilizza più martelli per le stesse performance del mulino solare con rotazione più veloce.
2. Impianti fotovoltaici in Congo
A sostegno delle attività di accoglienza e di formazione di ragazzi di strada accolti ed avviati ad percorso di ricostruzione della persona, l’Istituto Don Guanella di Como ha richiesto la progettazione e la messa in opera di 4 impianti fotovoltaici in Congo. Il primo impianto per dare energia elettrica in una delle sedi di formazione agricola situata in una località a 200 Km dalla capitale ed inserita in una zona molto silenziosa con vista lago in cui alloggiano 20 adolescenti. L’impianto è stato progettato per alimentare:
30 lampade a LED da 12W
1 frigo ed un congelatore
una pompa a lago.
La dimensione e la strutturazione dell’impianto da 2KWp è la seguente:
16 pannelli da 12V 125W collegati in serie di 4 a 48V
una scatola di giunzione delle 4 serie di pannelli
regolatore solare 48V 40A
24 accumulatori da 2V 300Ah
4 supporti pannelli, fusibili e cavi.
L’impianto è stato installato nel mese di aprile del 2007. Nel corso del montaggio sono stati formati per la gestione e la manutenzione il Direttore del Centro e l’elettricista. Nel 2008, a seguito di questa prima esperienza, sono stati progettati ed installati altri 3 impianti per una scuola rurale (1KWp), un piccolo impianto (250Wp) per la casa del Padre missionario ed in un dispensario in capitale a Kinshasa (1,2KWp) per poter dare continuità al servizio durante le numerose interruzione della rete elettrica pubblica. Quest’ultimo impianto è stato corredato di deviatore manuale per commutare al bisogno l’alimentazione da rete o da pannelli solari.
3. Pompaggio solare in Senegal
Il finanziamento del progetto di rientro di un senegalese dopo diversi anni in Italia prevedeva l’avvio di attività agricole e di allevamento. Per il sostegno delle varie attività è stato previsto un pozzo per pompaggio acqua ed un serbatoio sopraelevato per la distribuzione dell’acqua nelle coltivazioni. La scelta del tipo di tecnologia per il sistema di pompaggio da adottare nel progetto, è stata frutto di scambi di vedute tra le persone coinvolte. La riflessione si è basata su punti oramai comuni a tutte le persone che si occupano di temi generali legati allo sviluppo sostenibile e non solo relativi al Sud del Mondo. Problemi ambientali, disponibilità di materie prime, costi degli idrocarburi, difficoltà nella comprensione e gestione tecnologica, pezzi di ricambio, inquinamento di aria e suolo...oltre a riflettere su tutte queste ed altre questioni, è stato fatto uno studio comparativo tra un sistema tradizionale composto da motopompa diesel, con un sistema di pompa solare a pannelli fotovoltaici senza accumulo e ad azionamento diretto.
I prezzi si riferiscono al Senegal nell’anno 2001, anno in cui si è realizzato il progetto.
Motopompa | Fotovoltaico | |
---|---|---|
Prezzo d'acquisto | 1,500€ | 2,100€ |
Energia utilizzata | Gasolio, non rinnovabile | Sole, rinnovabile |
Tecnologia | Affidabile | Recente, affidabile |
Costi d'esercizio | Gasolio (1,50€ l'ora), lubrificanti | Bassissimi, quasi zero |
Manutenzione | Cambio olio, filtri, regolazioni | Lavaggio pannelli fotovoltaici |
Durata | "Gruppo elettrogeno: 10 anni Pompa: 10 anni" | "Pannelli: 25 anni Pompa: 10 anni" |
Compatibilità ambientale | Fumi, rumore, oli esausti | Nessuna emissione |
voce
motopompa
fotovoltaico
prezzo acquisto:
1.500 €
2.100
energia utilizzata:
gasolio, non rinnovabile
sole, rinnovabile
tecnologia:
affidabile
recente, affidabile
costi d’esercizio:
gasolio 1,50 €/ora + lubrificanti
bassissimi, quasi zero
manutenzione:
cambio olio, filtri, regolazioni
lavaggio pannelli fotovoltaici
durata:
gruppo elettrogeno 10 anni, pompa 10 anni
pannelli 25 anni, pompa 10 anni
compatibilità ambientale:
fumi, rumore, oli esausti
nessuna emissione
effetti:
scelta tradizionale
nuova proposta, effetto moltiplicatore, ambientalmente positivo
La differenza di prezzo d’acquisto iniziale, a favore della motopompa, diviene ben presto compensata dai costi di carburanti e lubrificanti, in meno di 500 ore di funzionamento. Risulta altresì difficile trovare sul mercato un gruppo elettrogeno di piccola potenza (circa 1.000w) che abbia le caratteristiche di solidità necessarie per resistere a lungo in situazioni climatiche estreme. Da un tale confronto abbiamo ottenuto la certezza nell’indicare la soluzione solare come quella che dà globalmente una risposta più soddisfacente in termini economici ed ecologici. Il sistema di pompaggio diretto si attua senza accumulo d’energia elettrica in batteria, ma con un accumulo dell’acqua pompata nel serbatoio durante le ore diurne.