Fotovoltaico – Guida introduttiva alla scelta e tipologie di impianti fotovoltaici.

Il fotovoltaico è venuto alla ribalta in Italia negli ultimi decenni grazie alla rinnovata sensibilità verso le energie alternative, e sempre più consumatori e aziende stanno investendo nel fotovoltaico e nei pannelli solari anche grazie alle agevolazioni fiscali che di anno in anno vengono rinnovate. Risparmio energetico, eco sostenibilità, rispetto per l’ambiente sono temi che vengono sempre più discussi nei salotti degli italiani. Ma questo argomento viene spesso discusso anche nelle aule parlamentari.

Di cosa si tratta esattamente? Vediamo più nello specifico da cosa è composto un impianto fotovoltaico. Innanzitutto scopriamo quello che è il cuore pulsante dell’impianto: il silicio. Questo elemento chimico è il protagonista di una vera e propria rivoluzione tecnologica, che ha interessato il secolo scorso, per via della sua altissima capacità di assorbire e trasmettere l’energia solare. I campi di applicazione sono molto vasti. Ma nello specifico si decise di utilizzare queste sue caratteristiche peculiari per creare dei moduli che fossero in grado di assorbire l’energia solare e trasformarla in energia elettrica.

 
Gli impianti sono costituiti da moduli fotovoltaici, più comunemente chiamati pannelli fotovoltaici. Questi pannelli ricevono l’energia solare, la assorbono e la trasmettono ad un inverter/trasformatore, che la converte in energia elettrica utile per l’impiego nel proprio impianto domestico. Dall’inverter i cavi portano la corrente in ogni parte dell’edificio e ai contatori che misurano la quantità di energia prodotta e utilizzata.

I moduli sono costituiti da piccole celle fotovoltaiche, anche dette celle solari. Queste sono connesse fra di loro da nastrini metallici in modo da creare un circuito. Le celle sono costruite con il silicio e assemblate poi nella loro parte superiore con una superficie di vetro. Nella parte inferiore hanno sempre una superficie di vetro oppure un materiale plastico isolante. Fra la parte esterna e il cuore in silicio vi è una pellicola chiamata Eva (Etilene vinil acetato). Questa funziona come da collante ad alta conducibilità. Quando i raggi solari colpiscono la superficie del modulo cedono parte dei loro elettroni che passano attraverso le celle fotovoltaiche, ad alta conducibilità, raggiungendo attraverso i cavi elettrici l’inverter.

La corrente che raggiunge l’inverter arriva sotto forma di corrente continua, inutilizzabile ai fini domestici. La funzione del trasformatore è appunto quella di trasformare la corrente continua in corrente alternata.

Lo schema descritto si riferisce ad un impianto fotovoltaico di tipo Grid Connected. Questa tipologia non è autosufficiente ma si collega alla rete elettrica. Infatti uno dei maggiori problemi che nel passato si riscontravano con l’utilizzo degli impianti fotovoltaici era il fatto che in assenza di sole vi era anche assenza di elettricità. Non era pertanto ipotizzabile l’idea di avere una rete domestica autosufficiente e scollegata dalla rete elettrica.

Questo problema fu risolto quando vennero introdotti i primi impianti solari ad accumulo, i cosiddetti Stand Alone. Un impianto fotovoltaico Stand Alone è completamente autonomo e non necessità scambi con la rete elettrica. Questo tipo di impianto presenta anche degli accumulatori, costituiti da una o più batterie ad alta prestazione. Gli accumulatori di energia fotovoltaica sono in grado di immagazzinare l’energia solare prodotta in eccesso.

Per un buon funzionamento l’impianto fotovoltaico è dotato anche di regolatori di carica. Questi hanno la funzione di assicurarsi che le batterie siano sempre nello stato ottimale di carica. Viene così garantita una maggiore durata nel tempo e si evita il rischio di sovraccarico. Il regolatore è anche in grado di controllare il flusso verso gli accumulatori oppure verso la rete domestica, favorendo in base alle necessità uno piuttosto che un altro. Gli impianti Stand Alone sono in grado di garantire la continuità energetica della rete domestica in quanto l’energia prodotta in eccesso durante il giorno viene immagazzinata negli accumulatori per essere riutilizzata di notte o nelle giornate a scarso irraggiamento.

Vi è poi una terza tipologia, definiti comunemente impianti fotovoltaici ibridi. Pur essendo dotati di accumulatori in grado di assicurare una costante erogazione di energia, sono anche collegati alla rete elettrica. La tipologia di impianto fotovoltaico ibrido è in grado di vendere l’energia prodotta in surplus.

La scelta dei impianti fotovoltaici è piuttosto vasta ed anche i prezzi variano molto. Ovviamente più gli impianti sono complessi più elevati sono i costi. Prima di effettuare una scelta è necessario considerare attentamente il budget a propria disposizione e l’impatto che la scelta avrà sulle proprie finanze. Ma anche l’effettivo risparmio che si potrà ottenere.

 
Perciò è bene fare alcune considerazioni. Gli impianti fotovoltaici Grid Connected sono i più economici e con un impatto minore sui propri risparmi. Però seppure è vero che l’investimento iniziale non sarà così gravoso come per le altre soluzioni, è altresì appurato che la riduzione effettiva dei costi gravanti sulla bolletta non sarà così determinante.

Per capire perché, è sufficiente fare una considerazione su tutte: quando viene utilizzata maggiormente l’energia elettrica? Generalmente nelle ore serali e notturne, in cui i pannelli fotovoltaici non sono in grado di produrla. Questo determina che la capacità dell’impianto solare verrà sfruttata solo in minima parte mentre in assenza di sole bisognerà continuare a comprare energia dalla rete elettrica. Un impianto fotovoltaico di questo genere è sicuramente preferibile all’acquisto esclusivo dalla rete elettrica. Però i costi di installazione e di manutenzione verranno ammortizzati molto lentamente nel corso degli anni. Oltre questo, si avvertirà solo un sensibile calo del prezzo della bolletta dal proprio gestore di energia elettrica.

Gli impianti Stand Alone permettono di scollegarsi dalla rete elettrica e di essere completamente autonomi. Ovviamente la soluzione di un impianto fotovoltaico Stand Alone è più costosa della precedente, ma a lungo andare più redditizia in quanto gli unici costi, oltre all’installazione saranno quelli di manutenzione, fra l’altro relativamente bassi.

Per mantenere in buono stato un impianto di questo tipo è infatti sufficiente effettuare un controllo e una pulizia annuale, per cui basteranno pochi euro, e cambiare le batterie quando scariche. Inizialmente proprio le batterie erano il problema grosso di questo tipo di impianto. Infatti le prime batterie ad accumulo furono quelle in piombo. Queste erano estremamente grandi e quindi non potevano essere utilizzate in contesti piccoli, come quelli abitativi. Ma non solo. Questo tipo di batterie duravano solo 5-6 anni, non garantivano prestazioni particolarmente elevate e creavano grandi difficoltà nello smaltimento quando si rendeva necessaria la sostituzione.

La svolta si è avuta quando sono state introdotte sul mercato le batterie al litio. Sono in grado di garantire prestazioni molto elevate, più piccole e con un’estetica più accattivante. Questo tipo di batteria ha il vantaggio di scaricarsi molto più lentamente rispetto a quelle al piombo. Inoltre hanno una durata di praticamente raddoppiata. Circa 12 anni, contro i 5-6 di quelle di vecchia generazione. Per decidere la dimensione delle batterie da acquistare è necessario fare un calcolo molto preciso. Questo deve tenere conto del consumo medio giornaliero, della fascia oraria di maggiore utilizzo, della potenza necessaria e di un margine di tolleranza per non rischiare di rimanere al buio. Ricordiamo infatti che l’impianto fotovoltaico non sarà più collegato alla rete elettrica.

Infine vi sono gli impianti fotovoltaici ibridi che essendo i più complessi sono anche i più costosi. Questo tipo di impianto, essendo sia dotato di accumulatori ma anche allacciato alla rete elettrica, è in grado di vendere al proprio gestore energetico l’elettricità prodotta in surplus. Ma quando conviene? Quando siamo certi che l’energia prodotta in surplus sia tale da poter ammortizzare i costi per l’installazione e la manutenzione, oltre ai canoni che si dovranno comunque pagare al gestore per l’allacciamento alla rete elettrica. Certamente un impianto ibrido posizionato in una regione più soleggiata sarà in grado di produrre più di quanto non ne produca uno che si trova in aree a basso irraggiamento.

Certo il costo di un impianto fotovoltaico non è indifferente. Questo costo però si deve considerare come un investimento per un risparmio costante nel tempo. Gli incentivi statali già in vigore negli anni passati sono stati rinnovati anche quest’anno. Il cosiddetto Ecobonus permette di recuperare il 50% di quanto speso per i costi di installazione di impianti fotovoltaici. La gamma di impianti e di elementi costitutivi fra cui scegliere viene ampliata e migliorata di anno in anno. In conclusione si può dire con certezza matematica che l’installazione di un impianto fotovoltaico sia una scelta ottima sia da un punto di vista ecologico che del risparmio energetico, basta solo scegliere quello più adatto alle proprie esigenze.