È la fonte di energia più potente, costante e inesauribile che esista. Stiamo parlando del Sole, che da sempre ha permesso lo sviluppo della vita sul Pianeta e ha accompagnato l’evoluzione degli esseri umani fin dalle origini. Per secoli è stato venerato come una divinità e ha ispirato poeti e artisti, per poi diventare oggetto di studio per la scienza.
Con l’avvento del progresso tecnologico, ci si è chiesti se fosse possibile sfruttare la sua luce per produrre energia. La risposta è venuta nel 1879, quando l’uomo è stato realmente in grado di trasformare la potenza del sole in energia elettrica: Charles Fritts ha realizzato le prime celle solari, dispositivi in grado di convertire la radiazione del sole in energia elettrica, sfruttando il fenomeno fisico noto come effetto fotovoltaico. Da quella invenzione, dopo anni di studi e progressi tecnologici, sono nati gli impianti fotovoltaici, strumenti fondamentali per il nostro futuro sostenibile poiché permettono di produrre energia pulita sfruttando la luce del Sole!
Come si fa a ricavare energia dal sole?
Per il funzionamento di un impianto fotovoltaico sono necessari 3 elementi:
- i pannelli solari;
- le celle fotovoltaiche;
- l’inverter.
I pannelli solari sono composti da più celle fotovoltaiche che catturano la luce del sole e la trasformano in energia.
Le celle sono composte di silicio, un materiale sensibile alla luce che, sfruttando quello che Albert Einstein ha definito effetto fotoelettrico, è in grado di creare energia elettrica quando viene colpito dalla radiazione solare.
Le celle sono comunemente formate da diversi strati:
in superficie troviamo una lastra di vetro ultra sottile, al di sotto della quale è disposto un rivestimento antiriflettente che permette il corretto assorbimento della luce solare, migliorando l’efficienza.
Il cuore delle celle contiene gli elementi essenziali per il processo: il materiale più comunemente utilizzato è il silicio, che viene caricato in maniera positiva e negativa in modo tale che, quando la luce colpisce il pannello fotovoltaico, i fotoni stimolano gli elettroni presenti nel silicio che vengono convogliati nel circuito, producendo energia elettrica attraverso l’effetto fotoelettrico. I contatti elettrici presenti nella cella raccolgono la corrente elettrica prodotta e la portano verso l’inverter che trasforma la corrente continua prodotta nel processo in corrente alternata che, a sua volta, viene immessa nella rete.
Le zone in cui sono presenti più pannelli solari connessi tra loro vengono chiamate parchi fotovoltaici.
Un focus sulle tipologie di impianti
In tutti gli impianti, i pannelli vengono alloggiati in apposite strutture di sostegno in modo tale che abbiano sempre la giusta inclinazione e il giusto orientamento rispetto alla luce del sole.
È possibile distinguere strutture fisse e strutture a inseguimento (tracker monoassiali) che, un po’ come fanno i girasoli, si muovono regolando la propria inclinazione per seguire l’esposizione alla luce solare.
Talvolta gli i pannelli fotovoltaici possono anche essere utilizzati per seconde finalità, come ombreggiare, realizzare barriere al rumore o pannelli di tamponamento al posto di vetri e coperture. In questi casi la produzione di energia elettrica sarà minore perché i moduli vengono installati in condizioni non ottimali.
Più celle solari connesse tra loro, formano un modulo. Le tipologie di moduli fotovoltaici più comuni sono:
– a silicio monocristallino: sono realizzati con un unico cristallo di silicio ad alta purezza e offrono un’elevata efficienza nella conversione della luce in elettricità, ma hanno un costo leggermente superiore rispetto ad altri tipi. Sono caratterizzati da celle di colore nero o blu scuro e hanno un aspetto omogeneo. Attualmente sono quelli più diffusi sul mercato;
– a silicio policristallino: sono composti da più cristalli di silicio più piccoli, hanno un’efficienza leggermente inferiore rispetto ai monocristallini, ma sono leggermente più economici. Le celle hanno un aspetto azzurro-blu con una struttura a grana visibile;
– a film sottile (silicio amorfo): sono realizzati con silicio depositato su un substrato in forma amorfa (non cristallina), sono più flessibili e possono essere integrati in superfici curve. Hanno un’efficienza inferiore rispetto ai monocristallini e ai policristallini, ma sono più economici e possono essere utilizzati in applicazioni specifiche, come i tetti integrati. Sono, inoltre, maggiormente adattabili a zone con luce diffusa e alte temperature.
I pannelli fotovoltaici a silicio hanno una vita media di 25-30 anni e lavorano in modo efficiente se la temperatura delle celle non aumenta troppo, pertanto hanno maggiore efficienza quando hanno la possibilità di essere naturalmente ventilati.
I pannelli solari si distinguono ulteriormente in:
– monofacciali: catturano solo frontalmente la luce solare;
– bifacciali: catturano sia la luce solare che arriva frontalmente che quella riflessa e diffusa dal retro del pannello.
L’energia elettrica prodotta dagli impianti fotovoltaici può sia essere immessa subito nella rete, sia essere immagazzinata all’interno di sistemi di storage in modo da essere utilizzata quando c’è maggiore richiesta o erogare energia nelle ore di assenza di luce solare.
Energia solare: un po’ di dati
Secondo i dati riportati sul Rapporto Statistico pubblicato dal Gestore Servizi Energetici – GSE[1], nel 2023 in Italia sono stati prodotti 30.711 GWh di energia elettrica da impianti fotovoltaici confermandosi ancora la seconda fonte di energia rinnovabile dopo l’idroelettrico.
Nel corso del 2023 in Italia erano in funzione 1.597.447 di impianti, di cui circa 371.500 nuovi impianti fotovoltaici sono entrati in funzione nello stesso anno, portando la potenza installata a 30.319 MW: il +109% rispetto al 2022!
Il 29% della produzione totale è provenuta dagli impianti con una potenza inferiore ai 20 kW che costituiscono circa il 94% degli impianti installati.
Quello degli impianti fotovoltaici è un settore che in Italia ha subito una forte crescita negli ultimi anni, soprattutto grazie agli incentivi pubblici (in particolar modo il Conto Energia) messi in atto dal 2009 ad oggi: dal 2009 con 60.963 impianti e una produzione totale di 3.592 MW, si è passati nel 2013 a 596.355 impianti con una potenza installata pari a 18.185 MW, con una crescita progressiva annuale fino a raggiungere i dati registrati nel 2023.
A fine anno, nelle regioni del Nord risultavano installati il 56% degli impianti in esercizio in Italia: la Lombardia è stata la regione con più impianti (264.823) e una potenza installata pari a 4.048 MW, seguita dal Veneto con 228.013 impianti e una potenza installata di 3.168 MW e dall’Emilia Romagna con 163.150 impianti e una potenza installata di 3.030 MW.
La Puglia, invece, pur avendo perso il primato del 2021 come regione con la maggiore capacità fotovoltaica, con i suoi 92.228 impianti è stata la regione con la dimensione media degli impianti più elevata: ben 36 kW.
Per quanto riguarda la tipologia di impianti, in Italia il 72,5% dei pannelli installati sono realizzati in silicio policristallino e il 21,5% è in silicio monocristallino: si distingue la Sicilia dove ben l’11% della potenza installata è in silicio amorfo.
Secondo i dati di IRENA, nel 2023 nel mondo la capacità di impianti fotovoltaici installati è stata di 1.411.14 GW, con una produzione energetica di 1.629,90 TWh (il 23.92% in più rispetto al 2022).
Dai dati riportati da Our World in Data, nel 2022 l’Asia si è confermata primatista anche in questo settore, con unacapacità installata di 620,26 GW – di cui 393,03 GW in Cina – e una produzione di 741,39 TWh, seguita dall’Europa con una capacità installata di 229,62 GW e una produzione di 236,13 TWh e dal Nord America con una capacità installata pari a 130,43 GW e una produzione di 235 TWh – di cui 205,08 TWh negli Stati Uniti.
Vantaggi e svantaggi impianti fotovoltaici
L’energia solare è pulita e inesauribile. Essa permette di ottenere energia senza produrre emissioni di CO2, contribuendo così alla lotta ai cambiamenti climatici. Un elemento a favore degli impianti fotovoltaici è indubbiamente il fatto che richiedono una manutenzione minima e hanno una lunga durata.
Inoltre, essi sono adattabili anche all’installazione anche a uso domestico, permettendo di autoprodurre l’energia elettrica, riducendo significativamente i costi in bolletta e riducendo la dipendenza dalle fonti energetiche fossili e dalle fluttuazioni dei prezzi dell’energia.
È vero che i pannelli solari richiedono un investimento iniziale considerevole per l’acquisto e l’installazione, ma grazie a finanziamenti e agevolazioni, può essere facilmente ridotto e ammortizzato nel tempo.
Un altro fattore che potrebbe andare a sfavore degli impianti fotovoltaici è che essi richiedono spazio, soprattutto gli impianti per la produzione di grandi quantità di energia, e questo comporta il rischi di alterazione del paesaggio: per questo motivo, negli ultimi anni, sono in aumento i progetti di agrovoltaico in cui i pannelli vengono installati in terreni dedicati all’agricoltura o all’allevamento, rappresentando una soluzione integrata, in grado di portare benefici comuni. Grazie all’ombra prodotta dai pannelli, infatti, è stato osservato che le colture sono protette dalle alte temperature e dallo stress idrico, permettendo di ridurre del 20% le necessità di irrigazione e regolare l’uso di fertilizzanti: questo contribuisce anche a tutelare la biodiversità degli ecosistemi e a proteggere gli insetti impollinatori, creando benefici al territorio. Oltre a questo, per ma maggior parte di tipologie culturali, la quantità e qualità del prodotto agricolo ottenuto aumentano.
Impianti fotovoltaici domestici
L’ENEA, l’Agenzia nazionale italiana per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile, stima che entro il 2050 oltre 250 milioni di europei produrrà energia a livello locale, sia domestico che nelle comunità energetiche, coprendo quasi il 45% del fabbisogno elettrico con fonti rinnovabili.
Coloro che aderiscono a questo fenomeno vengono chiamati prosumer, poiché consumano l’energia che essi stessi producono attraverso gli impianti domestici, ottenendo non solo vantaggi economici, ma contribuendo a ridurre notevolmente il loro impatto sull’ambiente.
Avere un impianto fotovoltaico domestico, permette di poter organizzare i propri consumi energetici nelle fasce orarie in cui il picco di produzione energetica dal sole è massimo, riducendo di conseguenza sia i costi che le emissioni.
Il mercato offre diverse soluzioni per avere l’impianto domestico in casa, con potenza variabile dai 3 ai 12 kW e con prezzi che variano dai 5mila euro in su, in base alla potenza e qualità dell’impianto. Il costo totale medio per l’installazione, comprensivo di iva e di installazione sarà approssimativamente inferiore ai 2mila euro per kW installato. Tuttavia, questi prezzi potrebbero risultare sensibilmente ridotti se decidi di richiedere l’applicazione di detrazioni fiscali, che attualmente possono arrivare fino al 50%!
Se desideri avere un impianto più efficiente e non perdere l’energia prodotta in eccesso e che non consumi, puoi installare anche batterie ad accumulo: questi dispositivi, infatti, permettono di immagazzinare energia quando i consumi elettrici sono inferiori alla produzione, per poi poter utilizzare quella stessa energia nei momenti in cui c’è un picco di consumo o nelle ore in cui c’è assenza di luce solare.
Anche per questi dispositivi sono presenti diverse soluzioni sul mercato. Le più diffuse sono quelle al litio, con capacità variabile tra i 5 e i 40 kWh e costi che variano dai 900€ ai 1200€ per kWh.
Le informazioni da tenere in considerazione quando si sceglie un impianto sono davvero tante ed è importante affidarsi a professionisti esperti e competenti in grado di offrirti prodotti di qualità e tutta la garanzia che meriti.
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ELENCO DELLE FONTI
[1]https://www.gse.it/documenti_site/Documenti%20GSE/Rapporti%20statistici/Solare%20Fotovoltaico%20-%20Rapporto%20Statistico%202023.pdf – da pag. 52 a 60
[2]https://www.irena.org/Energy-Transition/Technology/Solar-energy
[4]https://www.efficienzaenergetica.enea.it/glossario-efficienza-energetica/lettera-p/prosumer.html
