Pannelli fotovoltaici: cosa sono, come funzionano e dove installarli

I pannelli fotovoltaici sono una tecnologia sempre più diffusa per la produzione di energia pulita e rinnovabile e la loro installazione rappresenta un’ottima scelta sia a livello domestico che industriale.

Tuttavia, nonostante il crescente aumento del numero di pannelli installati su tutto il territorio nazionale, siamo ancora lontani da una loro distribuzione diffusa, sia a causa dei costi (comunque più bassi rispetto anche a soli 5 anni fa) che per problemi di spazio o semplicemente per motivi estetici (non piacciono a tutti).

Fin quando il costo dell’energia era relativamente basso, la loro avanzata sui tetti delle case e aziende italiane procedeva lentamente, ma con l’aumento dei costi dell’energia prodotti da combustibili fossili, causa avvenimenti degli ultimi due anni, le cose sono cambiate, e l’interesse al fotovoltaico si è trasformato da una specie di moda ad un vero bisogno.

Lo dimostra questo rapporto dell’associazione Italia Solare, dove si può vedere che il numero di impianti fotovoltaici che sono stati collegati alla rete elettrica nei primi 6 mesi del 2022 sono più del doppio di quelli allacciati nello stesso periodo dell’anno precedente.

In questo articolo vediamo di chiarire alcuni aspetti dei pannelli fotovoltaici, spiegando come funzionano, dove possono essere installati e quanti ne servono per soddisfare le esigenze energetiche, che si tratti di produzione elettrica per la casa o per un’azienda.

Cos’è un pannello fotovoltaico

I pannelli fotovoltaici sono composti da celle solari, che convertono la luce solare in energia elettrica a bassa tensione. Questa energia viene convertita con degli inverter CC/CA in corrente alternata (220 volt), che può essere utilizzata per alimentare gli impianti domestici.

L’orientamento e l’inclinazione dei pannelli sono importanti per ottenere la massima efficienza energetica. In Italia i pannelli fotovoltaici forniscono le massime prestazioni quando sono inclinati a 30-35 gradi e orientati verso Sud, e a seguire verso Sud Est o Sud Ovest.

Il dimensionamento dell’impianto fotovoltaico dipende dalle esigenze energetiche dell’utente e dalla disponibilità di spazio per l’installazione. In generale, a parità di tecnologia con cui è stato realizzato, più grande è l’impianto, maggiore sarà la quantità di energia prodotta. Però ci sono notevoli differenze di resa fra le diverse tipologie di pannelli fotovoltaici, di cui la più comune è quella a base di silicio.

Tipologie di pannelli fotovoltaici

I pannelli fotovoltaici più comuni sono quelli a silicio monocristallino e policristallino. I pannelli a silicio monocristallino sono costituiti da un unico cristallo di silicio, hanno un’efficienza maggiore (15-20%) rispetto ai pannelli policristallini e sono anche più costosi. Servono 6 metri quadrati per produrre 1 Kilowatt di energia.

I pannelli policristallini sono costituiti da più cristalli di silicio, hanno un’efficienza inferiore (13%) e quindi servono 8 metri quadrati per produrre 1 Kilowatt di energia. Sono ovviamente più economici.

I pannelli fotovoltaici a concentrazione (CPV) sono un’altra tipologia di pannelli fotovoltaici che utilizzano un sistemache gli permette di ricevere una maggiore esposizione solare, quindi la loro efficienza è maggiore (30-35%) e per produrre 1 Kilowatt di nergia sono sufficienti 3 metri quadrati.

Poi ci sono i BIPV, ovvero dei pannelli fotovoltaici integrati nell’architettura degli edifici, che oltre alla funzione di pannello solare assolvono pure a quella di coperture o rivestimenti tradizionali degli edifici, di cui prendono il posto. Sono utilizzati per integrare l’energia solare nell’architettura degli edifici di ultima generazione, costruiti seguendo i principi dell’ecosostenibilità.

Esistono anche pannelli fotovoltaici costituiti da uno strato sottile di materiale fotovoltaico, sono leggeri e flessibili ma hanno una resa molto bassa (6%) tanto che per produrre 1 Kilowatt sono necessari 20 metri quadrati.

La scelta della tipologia di pannello fotovoltaico dipende dalle esigenze specifiche del progetto e dal budget disponibile. Ad esempio, i pannelli a silicio monocristallino sono adatti per progetti di piccole dimensioni, mentre i pannelli a concentrazione sono più adatti per progetti di grandi dimensioni con grandi quantità di energia da generare.

Dove installare i pannelli fotovoltaici

I pannelli fotovoltaici possono essere installati sia sui tetti di case ed edifici commerciali che su terreni aperti, come nei parchi solari. Ecco alcuni esempi:

La posizione più comune per l’installazione di pannelli fotovoltaici, sia per uso domestico che commerciale, è sul tetto di un edificio. I pannelli possono essere installati su tetto piano o inclinato, e possono essere integrati in modo da diventare parte della copertura del tetto.

I pannelli fotovoltaici possono essere installati anche sul terreno e montati su dei supporti. Questa opzione è spesso utilizzata per la produzione di energia a grande scala per alimentare interi quartieri o addirittura città e può rappresentare un’opportunità di guadagno sia per aziende che installano i pannelli (maggiori info su terrenifotovoltaico.com), che per i proprietari di terreni che li affittano proprio per farli installare.

Pannelli fotovoltaici possono essere installati anche su veicoli come camper, roulotte e barche, per fornire energia elettrica a bordo. Questo permette di utilizzare elettronica e apparecchiature elettriche durante i viaggi, senza dover dipendere dalle fonti di alimentazione esterne.

Costi per l’installazione

I costi per l’installazione di un impianto fotovoltaico variano in base alle dimensioni dell’impianto e alla sua ubicazione. Attualmente il prezzo medio per installare i panelli fotovoltaici, compresi di batterie per accumulare energia, è di 2000 euro a chilowatt.

Quanti pannelli fotovoltaici per una bolletta dal costo zero?

Il numero di pannelli fotovoltaici da installare dovrà essere adeguato alle proprie esigenze energetiche. Quindi prima di tutto bisognerà richiedere un audit energetico e conoscere i consumi della casa.

Indicativamente, per una famiglia media di 4 persone che consuma circa 8 kWh di energia al giorno, è necessario installare un impianto fotovoltaico con una potenza di 9 kWh, ovvero circa 30 pannelli fotovoltaici da 300 Wp (watt di picco). Ovviamente per non stare stretti si può aggiungere qualche pannello in più, quindi mettiamo per esempio che serviranno 32 pannelli fotovoltaici.

Un pannello fotovoltaico solitamente occupa 1,5 metri quadrati che per 32 pannelli fa 48 metri quadrati, quindi diciamo che un tetto a falde di 50 metri, che è la misura di una casa media, è più che sufficiente per installare il numero di pannelli sufficienti per una famiglia.

Questo permetterà di limitare i consumi da altre fonti ma non permetterà alla casa di essere autosufficiente, perché i pannelli solari ovviamente producono energia solo quando c’è il sole. Per questo motivo è importante utilizzare sistemi di accumulo dell’energia, che permettono di immagazzinare l’energia prodotta durante il giorno per utilizzarla di notte o durante periodi di bassa produzione, evitando così che questa vada sprecata.

Inoltre è possibile utilizzare il sistema di scambio sul posto, che consiste nel rendere disponibile l’energia prodotta in eccesso alla rete elettrica, in cambio di crediti da utilizzare in momenti di bassa produzione. In generale è sempre consigliabile rivolgersi ad esperti del settore per una valutazione precisa del proprio caso specifico. In questo modo sarà possibile coprire i consumi della propria casa.

Durata dei pannelli fotovoltaici

I pannelli fotovoltaici hanno una vita utile di 25-30 anni, con una perdita di efficienza del 5-10% nel corso del tempo, quindi con una resa inferiore nel corso degli anni.

I produttori di pannelli solari forniscono generalmente garanzie sulla durata e sulla efficienza dei loro prodotti, quindi è importante verificare i termini della garanzia per capire quale sia il livello di copertura e di sostituzione dei pannelli in caso di problemi.

Conclusione

La tecnologia dei pannelli fotovoltaici è in continuo miglioramento, per limitarne i costi di produzione ed aumentarne la resa energetica. Il numero di pannelli installati continua a crescere ma siamo ancora lontani da un loro utilizzo diffuso perché i costi non sono ancora accessibili a tutti. Quindi è sicuramente necessario da parte dei governi contribuire con dei bonus (vedi aggiornamenti per il 2023) affinché aumenti il ricorso a questa tecnologia per produrre energia pulita.