I pannelli solari hanno trovato nel nostro paese un territorio ideale per la loro diffusione. Nel 2016 l’Italia è stata riconosciuta dall’Agenzia internazionale dell’energia (IEA) come primo Paese al mondo per utilizzo dell’energia solare, seguita da Grecia e Germania.

Pannelli fotovoltaici e pannelli solari termici

I pannelli solari trasformano l’energia solare in energia elettrica o in energia termica, utile al riscaldamento degli ambienti e dell’acqua; pur essendo simili all’apparenza, i pannelli solari si distinguono per la tecnologia di funzionamento. Entrambi i tipi sfruttano l’energia solare per la produzione di elettricità o per il riscaldamento dell’acqua. In questi due casi si tratta di diverse tipologie di dispositivi, simili ma utilizzati per esigienze diverse:

  • pannelli fotovolatici
  • pannelli solari termici

Tutte e due le tecnologie sono “pulite” nel senso che non utilizzano energia inquinante per funzionare, ma al contrario si alimentano dei raggi solari per produrre energia elettrica (pannelli fotovoltaici) o per la produzione di acqua calda sanitaria (pannelli solari termici). I pannelli solari fotovoltaici convertono i raggi solari direttamente in energia elettrica. L’energia prodotta può così essere consumata dal proprietario oppure venduta alla rete elettrica nazionale. I pannelli solari termici invece assorbono il calore dei raggi del sole per riscaldare un fluido che passa al loro interno, il quale poi trasferisce il calore all’acqua proveniente dalla rete idrica. Una volta riscaldata l’acqua può essere destinata a uso domestico in cucina e bagno, sono quindi un valido sostituto dello scaldabagno elettrico o della caldaia a gas.

pannelli solari termici

L’efficienza dei pannelli solari dipende da:

  • tipologia dei moduli prescelti
  • qualità dei componenti
  • orientamento dei pannelli
  • inclinazione dei pannelli
  • riduzione o assenza di zone d’ombra
  • area geografica di installazione (più sole a Sud e meno verso Nord)
  • condizioni atmosferiche

Impianto fotovoltaico

L’impianto fotovoltaico è composto da moduli che convertono l’energia solare in corrente elettrica continua; ogni modulo viene chiamato pannello fotovoltaico. La corrente viene poi trasformata in corrente alternata tramite un inverter. Gli impianti fotovoltaici possono essere stand-alone, detti anche isolati, oppure connessi alla rete elettrica, quindi grid-connected. Gli impianti fotovoltaici stand-alone non sono collegati alla rete elettrica, quindi forniscono un servizio locale in quelle situazioni in cui l’allacciamento non è possibile, come ad esempio nelle campagne o nei rifugi di montagna. Gli impianti grid-connected invece sono collegati alla rete elettrica, oltre a poter accumulare energia ai fini del suo consumo, la posso anche reimmettere nella rete a disposizione della collettività. In alcuni casi gli impianti grid-connected servono a integrare l’impianto elettrico di un abitazione o di un edificio. Qualora essi non riescono a coprire il fabbisogno energetico di un nucleo familiare, possono comunque contribuire notevolmente ad alleggerirne la bolletta. Nei casi in cui invece l’energia generata dall’impianto ecceda il fabbisogno (succede più spesso nel caso degli impianti installati sui tetti dei capannoni industriali), essa potrà essere immessa nella rete e venduta.

impianto fotovoltaico

Ci si può riferire ai pannelli fotovoltaici chiamandoli moduli fotovoltaici, in quanto appunto moduli di un più grande sistemale, che insieme agli altri dispositivi costituisce l’impianto fotovoltaico. Le diverse tipologie di modulo fotovoltaico (o pannello fotovoltaico) presenti sul mercato sono con silicio monocristallino, poliscristallino o amorfo. I pannelli solari con silicio monocristallino (detti pannelli monocristallini o moduli monocristallini) sono quelli con più alto rendimento, si riconoscono per il loro tipico colore nero e hanno un costo maggiore. I pannelli con silicio policristallino (detti pannelli policristallini o moduli policristallini) hanno un processo produttivo più breve e semplificato. Per questo motivo il costo e il rendimento sono inferiori rispetto ai pannelli monocristallini. I pannelli policristallini possono avere diverse varianti di colore e sono generalmente blu o viola. A livello pratico le differenze tra i due tipi non sono così evidenti, soprattutto in caso di impianti domestici sono valide entrambe le opzioni. 

I pannelli con silicio amorfo sono infine quelli con minor rendimento e costo inferiore: questi utilizzano la polvere di silicio, a differenza dei cristalli di silicio utilizzati nelle due precedenti tipologie. Questo rende la loro struttura flessibile, aspetto che può giovare al momento dell’installazione di un impianto. Per via del loro minor rendimento, occupano una superficie maggiore rispetto ad impianti policristallini e monocristallini, hanno però il vantaggio di risultare efficaci in caso di alte temperature.

I benefici degli impianti fotovoltaici

I pannelli solari utilizzano energia del sole, pulita e totalmente rinnovabile in quanto non si esaurisce nel tempo, non inquinano, produzione e smaltimento comportano un basso impatto sull’ambiente. Gli impianti fotovoltaici producono quindi energia pulita, senza emissione di CO2, inoltre agevolano un alleggerimento tangibile della bolletta e permettono un notevole risparmio di denaro, che ne ammortizza il costo dell’investimento iniziale nel giro di pochi anni. Un’altro vantaggio economico da tenere in considerazione è che il valore di una casa dotata di impianto fotovoltaico aumenta, rappresentando un punto a favore del proprio immobile in caso di una possibile vendita. Chi produce energia elettrica o termica rinnovabile oltre ad abbassare il costo della bolletta può beneficiare delle agevolazioni pubbliche a sostegno della diffusione di tali tecnologie, come il conto termico o i contributi pubblici all’acquisto.

Pannelli solari termici

Attenzione a non fare confusione tra gli impianti fotovoltaici ed i collettori solari, anche conosciuti come pannelli solari termici. Nonostante entrambi sfruttino il sole, questi ultimi sono adibiti alla produzione di acqua calda e al riscaldamento degli ambienti. I pannelli solari termici sono principalmente di due tipi detti “a piani vetrati” o “a tubo sottovuoto”. I primi hanno il vantaggio di essere meno costosi e sono molto diffusi in Italia, i secondi offrono invece maggiori prestazioni ma sono anche un po’ più costosi. Un impianto solare termico sfrutta il calore trasmesso dai raggi del sole per produrre acqua calda. L’impianto è composto essenzialmente dai pannelli solari termici e da un serbatoio, detto anche boiler. I raggi solari colpiscono la superficie dei pannelli termici e riscaldano un fluido vettore che circola tra i pannelli e il serbatoio accumulando calore. Successivamente il serbatoio si comporta come una vera e propria caldaia che cede il calore del fluido per riscaldare l’acqua che proviene dall’impianto idraulico domestico. In base al funzionamento dell’impianto solare e dell’impatto estetico, si può fare una distinzione tra impianti solari a circolazione naturale e impianti solari termici a circolazione forzata.

pannelli termici

Impianti solari termici a circolazione naturale

In questo tipo di impianti il bollitore è posto in cima al pannello, sfruttando il principio per cui il fluido vettore quando viene riscaldato dai raggi solari tende a spostarsi verso l’alto, riscaldando l’acqua presente nel bollitore. Questa tipologia di impianto è particolarmente indicata per la sola produzione di acqua calda sanitaria. I vantaggi di questo sistema sono:

  • Convenienza: i costi di impianto sono contenuti
  • Serbatoio sul tetto: non necessita di ulteriori interventi di adeguamento
  • Assenza di pompe ausiliarie e centraline
  • Semplicità e Velocità di installazione

Impianti solari termici a circolazione forzata

Negli impianti a circolazione forzata il pannello solare viene invece collegato per mezzo di tubazioni al bollitore, che viene posizionato all’interno dell’abitazione. In questo caso la circolazione del fluido è gestita da una centralina che attiva una pompa elettrica. Questo sistema è indicato oltre che alla produzione di acqua calda sanitaria, anche per la produzione di acqua calda per il riscaldamento degli ambienti domestici. I vantaggi di questo sistema sono:

  • Maggiore efficienza: è indicato per zone con clima più rigido
  • Serbatoio verticale: che garantisce un rendimento di scambio maggiore
  • Migliore impatto estetico con il serbatoio posizionato in casa

Costo pannelli solari

Per calcolare quanto costa un impianto fotovoltaico,  bisogna considerare che il costo varia in base al numero delle persone che compongono il  nucleo familiare, al consumo annuo di energia e quindi il numero di pannelli che occorrono per soddisfare tale richiesta energetica. Ad esempio una persona che consuma annualmente all’incirca 2500 kWh, dovrebbe disporre di un impianto che produce almeno 3000 kWh, dal momento che i pannelli solari non potranno essere sempre fruttati al 100% in virtù delle condizioni climatiche non sempre ottimali. 

Un’altra considerazione importante da fare in fase decisionale è verificare quanto spazio si ha a disposizione in relazione alle dimensioni pannelli fotovoltaici. Un pannello fotovoltaico necessita in media di 1,5 mq e a grandi linee ne servono 12 per una persona e 2 aggiuntivi per ogni inquilino aggiuntivo. Se la superficie disponibile non è sufficiente o l’investimento risulta troppo gravoso, si calcola nell’ordine della decina di migliaia di Euro, si può sempre optare per un numero più di basso di pannelli che coprano solo una parte del fabbisogno energetico.

A pesare sul costo dell’impianto è anche la tipologia di pannelli, ovvero celle solari di silicio monocristallino, celle solari di silicio policristallino e celle solari a film sottile. I migliori e quindi i più cari sono i pannelli di silicio monocristallino. Quelli più economici, ma con una resa inferiore sono invece i pannelli a film sottile. Una buona notizia è che il costo pannelli solari ad alta efficienza è recentemente sceso mediamente di un terzo del loro valore. Il calo dei prezzi dipende da alcuni fattori tra cui la richiesta sul mercato e gli investimenti statali nella produzione. Ma il cambiamento è anche il risultato di un’importante evoluzione nel mercato, in quanto i pannelli solari policristallini hanno ceduto il passo ai monocristallini, che sono almeno il 10% più efficienti e solo il 6% più costosi. La differenza principale, tra i pannelli solari monocristallini e policristallini, sta nella struttura del silicio: nel primo caso, sono le barre a formare i wafer, nel secondo invece caso il silicio viene fuso.

Se invece di un impianto solare per la produzione di energia elettrica si desidera installare un impianto solare termico che fornisca acqua calda, i prezzi sono più contenuti e si parte da circa un terzo del costo fotovoltaico.

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