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Pannelli solari, come funzionano: energia rinnovabile per la casa (e non solo)

Andrea Ballocchi
30 Giugno 2021

I pannelli solari hanno preso piede in tutto il mondo a grande velocità. Se si considera che nel 2011 erano circa 30mila i megawatt di installato a livello mondiale e dieci anni dopo si sono superati i 700mila MW (Fonte: Irena), si comprende quanto sia rapido lo sviluppo degli impianti fotovoltaici. Il calo dei prezzi ha spinto l’adozione della tecnologia: quella solare era due volte più costosa del gas naturale per generare elettricità nel 2012, ma i due sono divenuti comparabili nel 2020, ricorda il Wall Street Journal.
Solo in Italia a fine 2020 risultano in esercizio quasi 936mila impianti fotovoltaici. Ma non ci sono solo i pannelli fotovoltaici, ovvero quelli che convertono l’energia solare in elettrica. Ci sono anche i pannelli solari termici, parte di sistemi che producono acqua calda per uso sanitario, sfruttando sempre il sole. In Europa si contano più di 10 milioni di impianti solari termici installati.

pannelli solari e fotovoltaico sul tetto

Foto di Ulrike Leone da Pixabay

Pannelli solari, cosa sono e come funzionano: dai fotovoltaici ai temici

Prima di spiegare cosa sono i pannelli solari (fotovoltaici o termici) va detto che entrambi sfruttano una miniera enorme e pressoché inesauribile: l’energia del sole. La quantità totale di energia solare incidente sulla Terra è di gran lunga superiore al fabbisogno energetico mondiale attuale e previsto. Se debitamente sfruttata, basterebbe ampiamente a soddisfare tutti i bisogni energetici presenti e futuri. Oggi sono principalmente due i modi per impiegarla: per produrre energia elettrica o termica. Nel primo caso ci sono i pannelli fotovoltaici; nel secondo i pannelli solari termici.

I pannelli fotovoltaici

Partiamo dal pannello fotovoltaico. È composto da moduli fotovoltaici, a loro volta costituiti da celle fotovoltaiche. Come dice la parola stessa, sfrutta la luce (foto) per produrre elettricità (voltaico). Più nello specifico, attua la conversione diretta della radiazione solare in energia elettrica per mezzo delle celle, costituite di solito da una sottile lamina di silicio, ovvero di un materiale semiconduttore.

La cella utilizza solo una parte dell’energia della radiazione solare incidente e l’energia sfruttabile dipende dalle caratteristiche del materiale di cui è costituita la cella. L’efficienza di conversione attualmente disponibile nelle celle in commercio varia dal 15 al 20% circa con punte superiori nelle tecnologie di laboratorio. Come è fatto un pannello fotovoltaico? Se ne consideriamo uno di silicio cristallino (mono o policristallino), con cui è prodotta la stragrande maggioranza, è composto principalmente da vetro (più del 70%), oltre che da alluminio (10%), polimeri (9%), silicio (5%) e rame (1%), e parti minime di argento, stagno e piombo.

Installazione pannelli solari fotovoltaici

Foto di Alex Csiki da Pixabay

I pannelli solari termici

Il pannello solare termico sfrutta l’energia del sole (anzi la radiazione solare) per convertirla in calore poi trasferito nel sistema di riscaldamento sotto forma di acqua calda e riscaldamento degli ambienti. I pannelli solari montati sul tetto sono usati insieme a una caldaia, un collettore o un riscaldatore a immersione. Il collettore solare userà la radiazione solare per riscaldare un fluido di trasferimento che di solito è una miscela di acqua e glicole, che impedisce il congelamento dell’acqua. L’acqua riscaldata dai collettori viene pompata in uno scambiatore di calore che si trova all’interno del serbatoio dell’acqua della casa. Il calore dello scambiatore riscalderà poi l’acqua all’interno del serbatoio. Dopo che il liquido rilascia il suo calore, l’acqua tornerà ai collettori per essere riscaldata. Un controllore assicurerà che il fluido circoli verso il collettore quando c’è sufficiente calore disponibile.

Pannelli solari, dal fotovoltaico al solare termico: costi, benefici e incentivi

Installare i pannelli solari: costo o beneficio? È un dilemma che si pongono molti potenziali acquirenti. Partiamo da un impianto fotovoltaico su tetto residenziale.

Costo e vantaggi

Il prezzo per un impianto da 3 kW (sufficienti a coprire il fabbisogno medio di energia elettrica per una famiglia di quattro persone) può aggirarsi da 6000 a 8000 euro, costo che dipende dal tipo del pannello, dai costi di installazione ecc. Il principale vantaggio è il risparmio sui costi: sfruttando l’autoconsumo, è possibile ridurre drasticamente quelli in bolletta del 70-80%. Se l’impianto fotovoltaico è abbinato a pompe di calore è possibile provvedere a soddisfare le esigenze di riscaldamento o di raffrescamento. Non solo: con un adeguato sistema di ricarica, è possibile provvedere a “fare il pieno” all’auto elettrica.

pannelli solari su un edificio

Foto di D Cannon da Pixabay

Gli incentivi

In più grazie al Superbonus 110% è possibile contare su una spesa altamente agevolata: per installare impianti solari fotovoltaici connessi alla rete elettrica sono previsti fino a 48mila euro pari all’ammontare complessivo delle spese e comunque nel limite di spesa di euro 2.400 per ogni kW di potenza nominale dell’impianto. Se poi si considera anche l’aggiunta di un impianto di accumulo energetico, quando integrati negli impianti solari fotovoltaici ammessi al Superbonus, specifica Agenzia delle Entrate, la detrazione è riconosciuta alle stesse condizioni, negli stessi limiti di importo e ammontare complessivo previsti per l’installazione degli impianti fv e, comunque, nel limite di spesa di euro 1.000 per ogni kWh di capacità di accumulo.
Tutti questi impianti possono essere ammessi al Superbonus 110 solo se trainati da un intervento “trainante” (isolamento termico, sostituzione impianto di climatizzazione invernale, interventi antisismici). Anche i sistemi solari termici (il cui costo per provvedere ai bisogni di una famiglia di 4 persone varia da circa 2500 a 3500 euro) possono beneficiare dell’ecobonus 110 in quanto inclusi tra gli interventi volti all’efficientamento energetico dell’edificio.

Andrea Ballocchi

© Riproduzione riservata
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