Fotovoltaico.

Un impianto fotovoltaico trasforma l’energia della radiazione solare in energia elettrica. I ‘generatori’ di energia dell’impianto sono i moduli fotovoltaici che grazie alle celle fotovoltaiche, collegate in serie tra di loro, trasformano l’energia solare incidente in energia elettrica. La corrente continua prodotta dai moduli è convertita in corrente alternata da un inverter ‘o convertitore, che ha anche il compito di proteggere l’impianto da disturbi o anomalie elettriche della rete. Al fine di consentire all’impianto fotovoltaico di avere prestazioni e rese ottimali occorre individuare il corretto posizionamento dei moduli fotovoltaici e progettare accuratamente l’intero sistema.

Perché il fotovoltaico?

Rispetta l’ambiente: la produzione e il consumo di energia fotovoltaica non hanno effetti inquinanti.

Ottimo investimento: il fotovoltaico rappresenta un affare per l’investitore, garantito da un rendimento certo e da brevi tempi di ritorno dell’investimento.

Italia, paese del sole: la posizione geografica e l’irraggiamento solare del nostro Paese consente di sfruttare al meglio l’energia fotovoltaica.

Lo Stato dalla parte del sole: il governo italiano con una normativa apposita promuove e agevola, in termini economici, la produzione ed il consumo di energia fotovoltaica.

Vita operativa utile molto lunga: sono garantiti sia un’elevata affidabilità sia ridotti costi di esercizio e di manutenzione.

Ideale per terreni non utilizzati: un impianto fotovoltaico installato su terreni non edificabili e difficilmente coltivabili permette una rendita assicurata.

Tipologia Impianti fotovoltaici.

Gli impianti fotovoltaici possono essere sia connessi alla rete elettrica di distribuzione (“grid-connected”) sia utilizzati per utenze isolate (“stand-alone”), con il fine di assicurare l’autosufficienza di energia elettrica in zone in cui non vi sia connessione alla rete.

Impianti fotovoltaici connessi a rete o “grid-connected”

Gli impianti fotovoltaici “grid-connected” sono allacciati alla rete elettrica e funzionano come produttori e/o utilizzatori di energia. Questo tipo di impianto è composto da moduli fotovoltaici collegati tra loro per la produzione di corrente elettrica continua (DC), convertita in alternata (AC) da un inverter. Quando l’impianto domestico (o industriale) è in sovrapproduzione (cioè quando riesce a coprire il suo fabbisogno) l’eccesso energetico prodotto viene ceduto al ‘gestore locale’ (scambio sul posto) e conteggiato con uno specifico contatore.

Impianti fotovoltaici a isola o “standalone”

Gli impianti fotovoltaici “stand alone” sono caratterizzati dall’assenza dell’allaccio alla rete di distribuzione dell’elettricità. In questo caso l’impianto fotovoltaico provvede direttamente alla produzione e all’erogazione dell’elettricità necessaria per l’intero fabbisogno energetico. Gli impianti fotovoltaici a isola trovano applicazione sia nel settore della segnaletica stradale e visiva, sia nella realizzazione di impianti in aree in cui non è presente l’allacciamento alla rete elettrica (es. baite, lampioni e similia). Il pannello fotovoltaico cattura l’energia solare nelle ore diurne ed alimenta una batteria. Nelle ore notturne, o quando è necessario, l’energia accumulata viene rilasciata per alimentare il dispositivo a cui esso è connesso.

A cosa servono gli impianti fotovoltaici.

I pannelli solari fotovoltaici sono una delle componenti che fanno parte di un più ampio impianto, il quale serve a trasformare l’energia del sole in energia elettrica.

Questo impianto non è composto solo dai pannelli solari fotovoltaici, sebbene essi rappresentino la parte più visibile e più attiva, ma include anche un inverter, senza il quale non si potrebbe generare corrente alternata dalla corrente continua prodotta; dei cavi di collegamento e dei quadri elettrici.

I pannelli solari possono essere distinti in:

termici, usati principalmente per riscaldare l’acqua per scopi sanitari o per riscaldare le stanze di casa;
fotovoltaici per ottenere propriamente energia elettrica.
I pannelli fotovoltaici presentano numerosi vantaggi. In primo luogo, grazie a queste installazioni, si produce energia ad impatto ambientale davvero molto basso, quasi nullo; inoltre, si tende a risparmiare, una volta che l’impianto stesso andrà a regime, sull’acquisto di combustibili fossili; senza contare che è perfino possibile guadagnare con l’elettricità prodotta, vendendo quella in eccesso attraverso i meccanismi previsti dal Conto Energia. Inoltre, la manutenzione degli impianti e l’eventuale successivo ampliamento sono molto semplici, essendo assolutamente modulabili.

Per scegliere i pannelli solari fotovoltaici più adatti alle proprie esigenze, occorrerà comunque il consiglio di un esperto, che possa valutare nel modo più attento il soleggiamento nella zona d’installazione, l’orientamento dei pannelli fotovoltaici, e le necessarie dotazioni tecniche dell’impianto; tutto a seconda dei propri bisogni.

Bisogna considerare, infine, che i pannelli solari fotovoltaici possono anche essere una fonte alternativa da integrare con ulteriori mezzi per la produzione energetica, soprattutto quando l’irraggiamento solare non si considera sufficiente per rispondere appieno al proprio fabbisogno energetico.

Caratteristiche

Nonostante i progressi che la tecnologia fotovoltaica ha compiuto nel corso del tempo non si è ancora riusciti ad ottenere un pannello fotovoltaico in grado di catturare la radiazione solare e trasformarla in energia elettrica senza dispersioni. Ad oggi, bisogna considerare che i pannelli solari fotovoltaici disperdono gran parte dell’energia accumulata, ma la tecnologia continua a fare passi in avanti e un modulo fotovoltaico di qualità produce più del 15% rispetto ad uno scadente. Si può ottenere in oltre un ulteriore aumento della resa dell’intero impianto fotovoltaico (+25%) provvedendo ad installare su ogni pannello degli “ottimizzatori”.

 

Anche i costi di realizzazione di un impianto sono fortemente diminuiti rispetto al 2005. Oggi si può stimare come attendibile un costo per Kwp istallato fra i 2000 e i 4000 euro; decisamente inferiore a dieci anni fa.

La riduzione dei costi incide positivamente sui tempi di ammortamento dell’investimento, divenuti ormai molto interessanti e che potrebbero essere ulteriormente contenuti realizzando un impianto ottimizzato (alto rendimento) inserito in una strategia di consumo energetico fortemente indirizzata all’impiego di apparecchiature elettriche (pompe di calore, cucine elettriche, scaldabagno in pompa di calore ecc.).

La corrente prodotta dai pannelli solari fotovoltaici è, come abbiamo visto, continua e a bassa tensione, ecco perché deve essere opportunamente trasformata tramite l’intervento di un Inverter.

L’inverter è insieme al pannello la componente principale di un impianto fotovoltaico e, anzi, ne è forse l’anima principale. Il rendimento di un impianto può essere pregiudicato in modo considerevole dal cattivo funzionamento dell’inverter.

Pannelli in silicio amorfo

Le tipologie di pannelli solari fotovoltaici sono principalmente due. Sul mercato, infatti, troviamo quelli realizzati in silicio amorfo e quelli realizzati in silicio mono o multi cristallino. Cerchiamo di spiegare le differenze fra questi due tipi, in modo da avere più chiare le modalità di uso e scegliere consapevolmente quello adatto alle nostre esigenze.

I pannelli solari fotovoltaici in silicio amorfo sono più economici ma presentano anche un rendimento minore rispetto a quelli in silicio cristallino. Per questo motivo devono essere applicati su superfici più ampie.

I pannelli solari fotovoltaici in silicio amorfo sono composti da una lastra di vetro del caratteristico colore blu-grigio, non più spessa di pochi millimetri, inserita in una cornice di alluminio che serve per conferire maggiore robustezza all’insieme. La parte trasparente sarà, invece, orientata al sole, ottenendo dei rendimenti compresi tra il 6% e il 10% per i mesi successivi ai primi, durante i quali il rendimento risulta essere inferiore per poi stabilizzarsi.

Naturalmente, insieme ad ogni pannello vi è anche il necessario per ciò che riguarda fili elettrici e di collegamento, ma non sono molto visibili da terra. Se usato in zone nuvolose o con poco soleggiamento, il silicio amorfo è comunque in grado di produrre energia elettrica, addirittura in misura maggiore al mono e poli cristallino, ragion per cui lo si preferisce in determinate aree caratterizzate da ombreggiature maggiori.

Questi pannelli hanno un costo, dal punto di vista della resa energetica rispetto a quella impiegata per la sua costruzione, decisamente più bassa di quanto accade per gli altri pannelli, quindi sono preferiti anche da chi ha una particolare attenzione per l’ambiente.

Durante tutta la sua durata di vita, il pannello solare fotovoltaico in silicio amorfo è capace di restituire all’ambiente l’energia impiegata durante la produzione, e anche generarne fino a dodici volte in più.

Pannelli mono e multi cristallino

I pannelli solari fotovoltaici in silicio mono e multi cristallino non differiscono particolarmente da quelli realizzati in silicio amorfo, almeno per quanto riguarda il lato estetico. Anch’essi sono del tutto simili a delle lastre di vetro inserite su di un supporto quadrato o rettangolare in alluminio, per consentire una maggiore resistenza agli agenti atmosferici.

Ciò che cambia notevolmente è la resa dei pannelli solari fotovoltaici che, in mono o in multi cristallino, permettono di raggiungere tra il 12% e il 17% in più di quelli in silicio amorfo. Tuttavia, se è vero che a parità di spazio i pannelli in mono o multi cristallino hanno rendimenti maggiori, è altrettanto vero che il costo per ciascun Watt prodotto è superiore, dato il costo di partenza più elevato.

Questo genere di pannelli solari viene realizzato partendo dal silicio puro, opportunamente tagliato, riuscendo così a garantire il migliore allineamento possibile degli atomi, ottenendo quindi una conducibilità molto alta. Nel multi cristallino, invece, il silicio viene mescolato con una soluzione cristallina ma non si usa il silicio puro quanto gli scarti di questo materiale.

Purtroppo, un altro punto debole dei pannelli solari in mono o in multi cristallino, al di là del prezzo, è rappresentato dall’energia che è necessaria per la produzione. Rispetto ai prodotti in silicio amorfo, lo spreco energetico è maggiore e il rientro, in termini energetici, un po’ più lento, ragion per cui molti dichiarano di preferire comunque il silicio amorfo.

Inoltre, i pannelli in mono e in multi cristallino sono adatti esclusivamente alle zone in pieno sole, che non devono fare i conti con ombre o cieli particolarmente nuvolosi, non avendo dei rendimenti ottimali in tali circostanze atmosferiche.

I pannelli solari fotovoltaici in multi e in mono cristallino sono l’ideale dal punto di vista del rapporto tra energia prodotta e superficie occupata, così come anche da quello del rendimento nel tempo, visto che questi dati appaiono stabilizzarsi per tutta la durata di vita del prodotto, in media di circa 25 anni.

Come scegliere

Come abbiamo potuto vedere, sono diverse le tecnologie usate per il fotovoltaico e dunque potrebbe non essere molto agevole riuscire a decidere quale utilizzare.

I pannelli solari fotovoltaici realizzati in monocristallino o in multicristallino sono particolarmente adatti nel caso in cui si possa usufruire di specifici contributi regionali o statali. Infatti, molto spesso, per poter usufruire degli sgravi fiscali messi a disposizione bisogna prevedere dei tempi molto lunghi e una durata dell’investimento non inferiore ai 20 anni. I pannelli solari di questo genere sono gli unici che possono fungere allo scopo e che, quindi, è preferibile installare in questo specifico caso.

I pannelli solari in silicio amorfo, invece, sono particolarmente adatti nelle aree non particolarmente soleggiate ma caratterizzate dalla presenza di foschie o di nubi o, addirittura, di ombra durante la giornata.

Bisogna comunque sottolineare che il silicio amorfo ha delle prestazioni generalmente superiori al monocristallino a parità di superficie coperta, almeno nei primi 20 anni d’esercizio, ragion per cui potrebbe essere una valida alternativa in svariate circostanze, a meno che non si debba limitare di molto l’impatto architettonico dei pannelli, nel qual caso sarà meglio orientarsi sul monocristallino. In effetti, questi ultimi sono particolarmente adatti se si dispone di spazi piccoli, dove la copertura non può estendersi a soddisfazione.

Non va dimenticato mai che per progettare correttamente un impianto fotovoltaico, a differenza di quanto accade con i pannelli per solare termico, non si dovrà tenere conto della grandezza dell’immobile, del numero di persone che vi risiedono, o della potenza elettrica installata, ma solo del consumo elettrico reale su base annua.

Solo dopo aver effettuato questo calcolo, si potrà conoscere la dimensione reale dei pannelli fotovoltaici da installare, consentendo un raffronto tra le diverse tipologie.