Impianto a pannelli fotovoltaici: cos’è e come funziona

Pur vivendo nell’era del virtuale, dove Internet regna sulle nostre attività, professionali e personali, sentiamo tutti il bisogno di un “ritorno alle origini”, laddove s’intenda, con ciò, un riavvicinamento alla natura, al bio, al green, in ogni ambito del nostro quotidiano. Ecco perché, anche in riferimento alle energie, termiche ed elettriche, siamo sempre più attenti ad ogni fonte alternativa, sia dal punto di vista ambientalistico che economico. Proviamo quindi ad analizzare uno dei sistemi di energia alternativa più in uso, l’impianto fotovoltaico.

Ma cosa s’intende, parlando di questa tipologia? Ci troviamo di fronte ad un’installazione in grado di ottenere energia elettrica sfruttando una fonte naturale di forza, vale a dire la luce solare. Va da sé che il sole è una fonte di energia inesauribile e, non fosse altro che per questo, già potrebbe bastare per comprenderne ed apprezzarne l’importanza. Ma non basta: infatti, è anche l’unica fonte di energia “esterna” rispetto alle risorse disponibili sul nostro pianeta, con la sola eccezione dell’energia delle maree che però, come si può comprendere, è di gran lunga di minore entità ed attualmente ancora di difficile sfruttamento.

Inoltre, l’energia solare, rispetto alle altre attuali fonti energetiche, è distribuita in maniera molto più uniforme su tutta la Terra, tanto che si stima sia addirittura circa 15.000 volte superiore al fabbisogno energetico del pianeta.

Vediamo insieme come è composto e, in breve, come funziona il fotovoltaico:

La tecnologia fotovoltaica permette di trasformare direttamente l’energia solare che si riflette sulla superficie terrestre in energia elettrica, sfruttando le proprietà del silicio, un elemento semiconduttore molto usato in tutti i dispositivi elettronici.

E’ composta da pannelli fotovoltaici, che sono fissati ad una struttura di supporto e rappresentano la parte più importante e visibile dell’impianto, poichè la loro funzione è proprio quella di catturare l’energia del sole e trasformarla in spinta elettrica. Inoltre, altro elemento fondamentale, è l’Inverter, un dispositivo elettronico che si occupa della conversione della corrente continua prodotta dai pannelli, ai quali è connesso tramite quadri elettrici e cavi.

Di quest’ultimo dispositivo esistono due tipi, che si differenziano tra loro in base alle esigenze: parliamo del Grid Connected e dello Stand Alone. Il primo è usato negli impianti connessi alla rete elettrica e si occupa del controllo della tensione e della frequenza della corrente alternata in uscita. Il secondo, invece, viene utilizzato per gli impianti isolati e deve convertire la corrente continua accumulata nelle batterie dai pannelli fotovoltaici.

I moduli fotovoltaici possono essere collocati praticamente ovunque, poiché tale impiantistica è possibile su tetto, su facciata o a terra. La decisione in merito alla scelta del posizionamento si basa sull’esistenza di determinati requisiti, che saranno verificati dal progettista in sede di sopralluogo: innanzi tutto la disponibilità dello spazio, calcolando che per ogni 1.000 Wp di potenza installata occorrono circa 7/8/12 m2 di moduli. E’ poi necessaria una corretta esposizione ed inclinazione di tale superficie, nonché un’assenza di ostacoli in grado di creare ombra, che sarebbe ovviamente di ostacolo alla propagazione dell’energia. Nel nostro Paese, le condizioni ottimali sono un’esposizione a sud, con un’inclinazione 30-35°.

La vita media di un impianto di questo tipo è di circa 25 anni e, volendo considerare separatamente la durata dei componenti più rilevanti, possiamo stabilire che i moduli hanno una durata di vita da 25 a 30 anni, con una diminuzione delle prestazioni energetiche inferiore al 20%. (di solito la garanzia fornita dai produttori arriva a coprire 25 anni) e gli inverter, hanno una durata generalmente inferiore a quella dei moduli, ma si consideri che il loro prezzo è molto contenuto.

Nel nostro Paese, già dal 2005, è attivo un meccanismo di incentivazione, definito “Conto Energia”, per la produzione di energia elettrica proprio mediante impianti fotovoltaici di cui, nel 2010, sono state introdotte alcune modifiche. In sostanza, è come se lo Stato riconoscesse ai cittadini e alle aziende proprietari di impianti fotovoltaici un contributo sulla produzione di energia elettrica.

Considerando che tale energia è misurata in kWh (chilowattora), è bene sapere che la tariffa incentivante può essere concessa a tutti gli impianti fotovoltaici di potenza non inferiore ad 1 kWp: l’ente pubblico preposto ad erogare questo incentivo (che ha una durata di ben 20 anni!) è il GSE (Gestore dei Servizi Energetici) e la richiesta per la concessione deve esser fatta immediatamente dopo l’inizio del funzionamento dell’impianto fotovoltaico (entrata in esercizio). Buono sapere che, in caso di impianti installati in sostituzione di coperture di eternit o contenenti amianto, tale incentivo potrebbe anche essere incrementato del 10%.

È possibile benefi­ciare di un premio aggiuntivo sulle tariffe incentivanti se vengono effettuati uno o più interventi che comportano un miglioramento delle prestazioni energetiche dell’edi­ficio, come ad esempio, la riduzione delle dispersioni termiche su pareti, solai, ­finestre.
L’intervento deve essere successivo all’installazione del fotovoltaico (entro però i 20 anni di durata dell’incentivo) ed il premio conseguente non può superare il 30% della tariffa base.

Ma, oltre all’aspetto ambientale, quali sono i vantaggi dell’installazione di pannelli solari?  Partiamo proprio dall’assenza di qualsiasi tipo d’emissione inquinante, seguito dal notevole risparmio dei combustibili fossili, dai costi di manutenzione veramente irrisori, e dall’estrema affidabilità, in quanto non esistono parti in movimento (vita utile superiore a 25 anni). Inoltre, è possibile, in qualunque momento lo si decida, modificare la potenza dell’impianto, semplicemente variando il numero di moduli, aumentandoli o diminuendoli.

Non vogliamo nascondere gli unici due “nei” del sistema, e cioè l’investimento iniziale, che può essere più o meno rilevante in base alle esigenze, e il rendimento ovviamente non totalmente omogeneo, essendo legato alla disponibilità di luce solare nei vari periodi dell’anno e all’alternarsi sulle 24 ore del giorno e della notte.

Un altro aspetto importante, che impatta sull’ambiente in maniera positiva, rendendo i fotovoltaico, ancora una volta, un ottimo strumento per garantire l’aria più pulita, è la quantità di anidride carbonica risparmiata rispetto ai metodi tradizionali, che è di 600 Kg. all’anno per ogni kW di “picco” (unità di misura) installato e, se consideriamo una durata dell’impianto di circa 50 anni, questo significa che l’anidride carbonica totale risparmiata all’ambiente è di circa 30.000 Kg per ogni kW di picco installato!

Vorremmo anche chiarire brevemente la differenza fra sistema solare fotovoltaico e solare termico, due impianti che spesso vengono considerati sinonimi: entrambi, è vero, utilizzano l’energia solare, attraverso dei pannelli che ne ricevono le radiazioni luminose, ma mentre il fotovoltaico converte questa energia in corrente elettrica, il termico la sfrutta per riscaldare l’acqua utilizzabile poi per integrare i sistemi di riscaldamento ad uso domestico e per un uso igienico e sanitario.

Infine, qualche utile e pratico suggerimento in merito: non si pensi che, se il cielo è coperto, si interrompa la produzione di elettricità, ma è bene sapere che, ovviamente l’intensità si riduce proporzionalmente alla copertura delle nuvole, tanto che, se il cielo è particolarmente grigio, i pannelli cristallini producono il 10-30% dell’energia che produrrebbero nelle giornate di sole.

Inoltre, in un imprevisto black out della zona di residenza, lo stesso viene esteso anche per chi usufruisce di un fotovoltaico, poiché, nel caso di impianti in rete, se l’inverter rileva cambiamenti o cali di tensione nella rete, disattiva immediatamente l’impianto solare, come previsto dalla legge, anche per evitare pericoli in caso di manutenzione alle linee elettriche.

E quando il nostro impianto avrà terminato il suo ciclo vitale, come dovremo smaltirlo? Nulla di più semplice, poiché i pannelli fotovoltaici non contengono materiali tossici o dannosi, e come tutti i rifiuti ingombranti, devono quindi essere semplicemente smaltiti presso le comuni discariche, tendendo peraltro presente che la maggior parte dei materiali contenuti (silicio, plastica, vetro) sono riciclabili.