Come risparmiare energia elettrica con i pannelli fotovoltaici

I pannelli fotovoltaici oggi rappresentano una tecnologia all’avanguardia, che consente di sfruttare l’energia del sole per alimentare i nostri elettrodomestici, le luci e perfino riscaldare la casa. Con una corretta progettazione, il risparmio può essere veramente elevato, ma è essenziale valutare con attenzione tutte le variabili: vediamo qui di seguito quali sono.

Cosa scegliere tra monocristallino, policristallino, film sottile

Perché serve l’energia del sole

Il sole è l’energia rinnovabile per eccellenza: splende da miliardi di anni e continuerà a farlo per almeno altri cinque miliardi, quando il suo equilibrio idrostatico si altererà e la nostra stella comincerà la sua transizione per diventare una gigante rossa. Ma fino a quel momento, i suoi raggi forniranno, grazie ai fotoni, energia pronta per essere convertita e utilizzata per alimentare gli elettrodomestici, le luci di casa, i macchinari di proprietà delle aziende dei più diversi settori e così via.

A differenza delle fonti fossili non rinnovabili come il petrolio, il sole non solo emette enormi quantità di energia del tutto gratuita, ma si tratta anche di energia pulita: scegliere un impianto fotovoltaico per la casa, in altre parole, non è un vantaggio solo per il portafoglio dell’utente, che si vede tagliare in modo drastico le bollette della luce (e nel caso del solare termico, anche quelle del gas). Con queste apparecchiature, infatti, è possibile ridurre a zero le emissioni nocive. Quelle generate per la costruzione degli stessi pannelli solari – che, anno dopo anno, sono più “puliti” anche da questo punto di vista – vengono ripagate nel giro di pochissimo tempo. 

Come fare per risparmiare con i pannelli

Risparmiare energia elettrica con i pannelli solari è una scelta sempre più diffusa tra gli italiani che hanno a disposizione uno spazio dove installare i moduli, in particolare il tetto (che deve essere inclinato sempre verso sud, o in alternativa – ma è peggio – verso est od ovest). In futuro, grazie a innovative tecnologie come i già diffusi pannelli a film sottile, sarà possibile utilizzare tutta la superficie esposta di un immobile per attirare l’energia del sole in modo meno invasivo e praticamente invisibile quando visto da fuori.

Con un impianto correttamente dimensionato, e affidandosi a veri esperti per la definizione delle sue caratteristiche, oggi è possibile arrivare a percentuali di autoconsumo molto alte. L’autoconsumo indica quanta energia, tra tutta quella utilizzata da un nucleo familiare (ma anche da un’azienda o un’ente pubblico) arrivi direttamente dal sole. Utilizzando i più moderni modelli di batterie, l’autoconsumo può arrivare anche all’85%-90%, dimostrando così quanto possa essere elevato il risparmio per chi sceglie questa tecnologia. 
Confronta i pannelli solari

 I costi di un impianto fotovoltaico

Attenzione, però: non ci si può limitare a questi pur promettenti dati per comprendere in tutto e per tutto le implicazioni di progettare e installare un impianto fotovoltaico per la propria casa. Questo ha prima di tutto un costo, che deve essere ammortizzato; in pochi anni, se si ha la fortuna di vivere in una zona ben soleggiata tutto l’anno e con l’esposizione corretta dei pannelli; ma il tempo di rientro può essere molto più lungo in situazioni non ottimali, rendendo la scelta del fotovoltaico poco conveniente.

L’altro grande interrogativo riguarda i sistemi di accumulo, che rischiano di far raddoppiare il costo dell’impianto intero, ma consentono di immagazzinare l’energia prodotta in sovrappiù durante il giorno, quando non ci sono congegni e apparecchi accesi e l’elettricità va di fatto sprecata (o al più venduta al gestore a tariffe non molto convenienti tramite il meccanismo dello Scambio sul posto).

Le batterie rendono infatti possibile sfruttare questa energia aggiuntiva grazie al suo stoccaggio in questi sistemi d’accumulo, che un tempo si basavano sul piombo e oggi sul litio. In questo modo, quando alla sera le luci sono accese e la presenza di più membri della famiglia implica anche l’utilizzo più massiccio degli elettrodomestici (dalla televisione alla stoviglie), non è necessario acquistare l’energia dal sistema come capita con gli impianti tradizionali, ma si può utilizzare quella contenuta nelle batterie.

È grazie ai sistemi di accumulo che si può arrivare a percentuali di autoconsumo molto elevate, ma allo stesso tempo va ricordato che proprio per il loro elevato costo è necessario calcolare con attenzione tutte le variabili prima di optare per l’installazione sul proprio tetto.

Da segnalare, infine, che con le detrazioni fiscali è possibile di fatto pagare la metà per il proprio impianto fotovoltaico; il 50% dei costi, infatti, verrà restituito con 10 rate annue.

Come funzionano le celle solari

Il funzionamento di un pannello solare fotovoltaico è semplice: le celle da cui è costituito sono, di fatto, dei generatori di corrente in grado di trasformare in elettricità (grazie appunto all’effetto fotovoltaico) l’energia solare che li colpisce. A questo punto, la corrente continua passa attraverso uno dei più importanti componenti dell’impianto, ovvero l’inverter, e viene trasformata in energia a corrente alternata, quella che usiamo nelle nostre case per far funzionare gli apparecchi elettrici.

Simili ma non identici ai pannelli solari fotovoltaici sono i pannelli solari termici, che servono per la conversione di energia solare in energia termica, finalizzata alla produzione di acqua calda (sanitaria o di processo) ma anche di riscaldamento degli ambienti e perfino del loro raffrescamento tramite il solarcooling.

Come sono fatti i pannelli fotovoltaici

I pannelli fotovoltaici possono essere realizzati con diverse tecniche. I più diffusi per l’uso residenziale e per quello commerciale si dividono in pannelli solari monocristallini, policristallini e a film sottile. Alla base c’è sempre il silicio, che può essere impiegato in diversi gradi di purezza; in linea di massima, più il silicio dei pannelli è puro maggiore è la loro efficienza, ma allo stesso tempo sale il cartellino delp rezzo.

I pannelli solari in monocristallino

Le celle solari di silicio monocristallino o silicio cristallino singolo hanno una colorazione e un aspetto molto omogenei, che si possono apprezzare già a occhio nudo; le celle in questo caso hanno una forma quadrata, tranne una frazione del “wafer” solare che viene rimossa agli angoli per diminuire il prezzo e aumentando le prestazioni. 

Tra tutti i materiali utilizzati per i pannelli solari, il monocristallino è quello che vanta la maggior purezza del silicio e quindi anche l’efficienza, con un tasso di rendimento (ovvero la quantità di energia sotto forma di luce solare che viene convertita direttamente in energia elettrica) che è intorno al 12-19%. Inoltre, anche la quantità di spazio richiesta rispetto agli altri modelli è più ridotta. Di norma, un pannello in silicio monocristallino ha di solito tra le 60 e le 72 cellule fotovoltaiche, con una potenza che si aggira intorno ai 120-300 watt di picco. Sono i pannelli che durano di più (la garanzia è quasi sempre di 25 anni), e allo stesso tempo i più costosi. Altri svantaggi del monocristallino riguardano il drastico calo del rendimento qualora una sezione del pannello stesso sia coperta parzialmente da ombre, neve o sporco. Infine, quanto la temperatura è particolarmente elevata il tasso di conversione elettrica dei pannelli monocristallini diminuisce.

I pannelli solari in policristallino

Le celle solari in silicio policristallino o polisilicio, comparse circa una quarantina di anni fa sul mercato italiano, hanno un costo inferiore e una tolleranza al calore superiore rispetto ai moduli in silicio monocristallino. Malgrado questo genere di pannello sia più propenso a perdere efficienza con il passare degli anni, anche in questo caso la garanzia dei produttori tende a durare 25 anni. 

Va comunque segnalato che la tecnologia sta lavorando duramente sui pannelli policristallini, che nei prossimi anni dovrebbero avvicinarsi molto al rendimento dei pannelli in monocristallino. Per il momento, però, per ottenere un’efficienza pari a quella del monocristallino è necessario ricoprire superfici superiori.

Anche i cosiddetti pannelli solari String Ribbon rientrano nel gruppo dei pannelli in policristallino, e il grande vantaggio è che richiedono la metà della quantità di silicio rispetto ai monocristallini (al prezzo però di un’efficienza notevolmente inferiore).

I pannelli solari a film sottile o TFSC

Le celle solari a film sottile utilizzate per i moduli fotovoltaici meno costosi in commercio sono costituite da una sottile pellicola (“film”, appunto), di materiale fotovoltaico che viene attaccato a un substrato. Si tratta forse della tecnologia in cui si sta investendo di più negli ultimi anni, grazie alla sua convenienza e alle possibilità di crescita. 

La forma più diffusa è quella del silicio amorfo (molto simile a quello che si può vedere su una comune calcolatrice a energia solare); la quantità di silicio richiesta per realizzarle è molto bassa, e in più il film sottile può essere reso flessibile e leggero per accompagnare la superficie su cui è installato in modi sorprendenti. Il film sottile è anche la tecnologia che, pur con un’efficienza migliore, si comporta meglio quando il soleggiamento è limitato, ad esempio per una parziale copertura da parte delle nuvole. Il tasso di conversione è attualmente intorno al 6-12%, ma trattandosi di una tecnologia nuova è più che lecito aspettarsi che queste cifre aumentino in fretta nei prossimi anni.

La necessità della manutenzione

I pannelli solari non richiedono una manutenzione eccessiva, ma almeno una volta all’anno, per ottenere il massimo risparmio possibile, è necessario pulire la loro superficie dove con il passare del tempo può essersi depositato dello sporco, guano di uccelli, fuliggine, smog e così via. L’importante è fare affidamento su prodotti neutri e panni che non righino le singole celle.

Inoltre, i pannelli fotovoltaici vanno incontro a un’usura costante, che causa una notevole perdita di efficienza con il passare del tempo. L’inverter, che trasforma la corrente continua in corrente alternata, deve essere sostituito dopo circa 10 anni, mentre per quanto riguarda i pannelli stessi vanno cambiati circa ogni 25 anni.

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