Come funzionano i pannelli solari

L’interesse per i pannelli solari (anche chiamati pannelli fotovoltaici) è in grande aumento negli ultimi anni, le ragioni sono molteplici: una maggiore attenzione all’ambiente, maggiore sensibilità al tema delle energie rinnovabili e la crisi energetica che ha visto spesso impennare le nostre bollette.

In questo articolo vedremo nel dettaglio come i pannelli fanno a generare energia, quali tipologie sono disponibili sul mercato e come differiscono per efficienza e costi, quali spese si devono sostenere per l’installazione, e molto altro.

Come funziona un pannello solare

Un tipico pannello solare è composto principalmente da tre componenti fondamentali: le celle fotovoltaiche, il vetro temperato che le copre e il telaio con supporto che le sostiene. Le celle fotovoltaiche, il cuore del pannello solare, sono responsabili della conversione dell’energia solare in energia elettrica e sono costituite da materiali semiconduttori (solitamente silicio) che hanno la proprietà di generare elettroni quando vengono esposti alla luce solare (effetto fotovoltaico).

Il vetro temperato, che protegge le celle fotovoltaiche dagli agenti atmosferici e dagli impatti fisici, trasparente per consentire il passaggio della luce solare alle celle sottostanti. Infine, il telaio in alluminio che fornisce supporto strutturale al pannello e facilita il montaggio su tetti o strutture di supporto, proteggendo le celle e garantendo un adeguato flusso d’aria per il raffreddamento del pannello.

L’effetto fotovoltaico è il centro del processo, e come abbiamo detto avviene nelle celle, quando la luce le colpisce, i fotoni (particelle di luce) trasferiscono la loro energia agli atomi di silicio. L’energia assorbita dagli atomi di silicio causa la separazione degli elettroni dai loro atomi di legame, creando una differenza di potenziale elettrico tra le zone del materiale semiconduttore.

Gli elettroni liberi si muovono attraverso il materiale semiconduttore, generando una corrente elettrica continua (CC). Poiché la maggior parte delle apparecchiature elettriche utilizza corrente alternata (CA), un inverter solare viene utilizzato per convertire la corrente continua prodotta dal pannello fotovoltaico in corrente alternata, che può essere utilizzata per alimentare le nostre case e aziende.

Lo scopritore dell’effetto fotovoltaico, e quindi quello che può essere considerato “il padre dei pannelli solari” è il fisico Alexandre Edmond Becquerel. Nel 1839 scoprì durante un’esperimento che elettrodi immersi in una soluzione conducente, esposti alla luce solare, generavano un piccolo flusso di corrente. Ma il vero inventore dei pannelli solari è moderni è il fisico statunitense Russell Ohl, che nel 1941 brevettò la cella solare al silicio.

Le tipologie di pannelli solari disponibili sul mercato

Il crescente interesse dei consumatori nei confronti delle energie rinnovabili e della produzione di energia ha portato i produttori a immettere sul mercato pannelli caratterizzati da diverse tecnologie. Confrontarle può risultare complesso, ma è fondamentale per comprendere quale opzione sia più adatta alle proprie esigenze. Nei prossimi paragrafi, ci concentreremo sulle differenze tra le principali tipologie di pannelli solari, con particolare attenzione all’efficienza energetica e ai costi.

Pannelli solari monocristallini

Questo tipo di pannelli sono detti monocristallini perché sono costituiti da celle solari realizzate con un unico cristallo di silicio. Sono riconoscibili per il loro colore scuro e per l’aspetto uniforme delle celle. Essi offrono un’efficienza energetica più elevata rispetto ad altre tipologie di pannelli solari, tipicamente tra il 18% e il 22%. Tuttavia, il processo di produzione dei pannelli monocristallini è più complesso e costoso, il che si riflette nel loro prezzo più alto rispetto alle altre tipologie.

Sono una scelta ideale per coloro che hanno a disposizione una superficie limitata per l’installazione e che desiderano massimizzare la produzione di energia.

Pannelli solari policristallini

Questo tipo di pannelli, come si può intuire dal nome, sono composti da celle solari create con frammenti di cristalli di silicio fusi insieme. A differenza dei pannelli monocristallini, i pannelli policristallini presentano un tipico aspetto a mosaico bluastro.

L’efficienza energetica di questi pannelli è leggermente inferiore rispetto a quella dei monocristallini, variando generalmente tra il 15% e il 18%. Tuttavia, il processo di produzione è meno costoso, il che li rende una soluzione più economica rispetto ai pannelli monocristallini.

Per questa ragione si tratta dei pannelli più installati, in quanto rapprendano un buon compromesso fra costo ed efficienza. Sono perfetti ad esempio per chi deve pensare alla copertura di un capannone o di un parcheggio.

Pannelli solari a film sottile

Si tratta di pannelli costituiti da strati sottili di materiali semiconduttori depositati su un substrato, come il vetro o il metallo. Questi pannelli sono interessanti perché più leggeri e flessibili rispetto ai pannelli monocristallini e policristallini.

Tuttavia, l’efficienza energetica dei pannelli a film sottile è significativamente inferiore a quella delle soluzioni concorrenti, e si attesta solitamente tra il 10% e il 12%. Il vantaggio principale di questi pannelli è il loro costo inferiore e la loro versatilità, che li rende adatti per applicazioni specifiche, come superfici curve o ambienti con limitazioni di peso.

Questi sono la scelta giusta per applicazioni specifiche che richiedono leggerezza, flessibilità e un costo medio inferiore. Tuttavia, la loro efficienza energetica più bassa li rende meno adatti per l’installazione su tetti residenziali o commerciali, dove lo spazio disponibile e la produzione di energia sono fattori cruciali.

Come si installano i pannelli solari e quanto costa?

L’installazione dei pannelli solari è un compito abbastanza complesso che richiede la conoscenza delle specifiche tecniche, delle normative locali e delle precauzioni di sicurezza. Anche se è possibile installare pannelli solari in autonomia, è consigliabile rivolgersi a un’azienda specializzata o a un installatore qualificato per garantire che l’installazione sia eseguita correttamente e in conformità con la legge. In breve, abbiamo decritto il percorso dell’installazione tipica.

Valutazione e progettazione

Prima di procedere con l’installazione, è necessario partire con una valutazione preliminare del sito per determinare la posizione ottimale e l’orientamento dei pannelli solari. Questa deve tener conto dell’esposizione solare, delle ombre circostanti, dell’angolazione del tetto e delle condizioni strutturali del sito.

In base ai rilievi e ai risultati dell’analisi, viene elaborata una progettazione dettagliata dell’impianto fotovoltaico, che comprende la scelta dei pannelli solari, dell’inverter e del sistema di montaggio.

Tipicamente, questa parte va affidata all’esperto o ad un’azienda qualificata, i costi associati variano a seconda delle dimensioni e della complessità del progetto, e di solito rappresentano una parte consistente dell’investimento iniziale.

Preparazione del sito e acquisto dei materiali

Prima dell’installazione dell’impianto, è fondamentale preparare il sito e assicurarsi che sia adeguato per sostenere il peso dei pannelli solari e del sistema di montaggio. In alcuni casi, potrebbe essere necessario rinforzare la struttura del tetto o rimuovere eventuali ostacoli che potrebbero rendere difficoltosa l’installazione.

Insieme all’acquisto dei materiali si tratta di una delle parti più onerose del progetto. Tipicamente, guardando ai materiali tocca comprare:

• Pannelli solari: il costo dei pannelli varia, come abbiamo detto, a seconda della tipologia (monocristallini, policristallini o a film sottile) e della potenza/superficie da coprire.
• Inverter: si tratta di un componente fondamentale che converte la corrente continua prodotta dai pannelli solari in corrente alternata utilizzabile, ha un costo variabile a seconda della potenza e delle funzionalità.
• Sistema di montaggio: il costo del sistema di montaggio può variare molto in quanto dipende dalla tipologia (a tetto, a terra o su facciata) e dalla complessità dell’installazione.
• I componenti elettrici e per il cablaggio: questi costi comprendono cavi, connettori, quadro elettrico e dispositivi di protezione.

Installazione del sistema di montaggio e dei pannelli

Il sistema di montaggio è una struttura metallica che sostiene i pannelli solari e li fissa al tetto o al suolo. Durante questa fase, vengono installate le staffe, i binari e gli altri componenti. È molto importante assicurarsi che il sistema di montaggio sia installato nel modo migliore e che sia in linea con le specifiche del produttore e le normative locali.

Una volta installato questo, i pannelli solari possono essere fissati ai binari. I pannelli solari devono essere posizionati con cura e allineati correttamente per garantire una corretta esposizione solare e la massima efficienza dell’impianto.

Si tratta di un processo abbastanza complesso che richiede competenza e precisione. I costi dell’installazione variano comprensibilmente a seconda delle dimensioni dell’impianto, della difficoltà dell’installazione e dell’ubicazione geografica.

Cablaggio e installazione dell’inverter

Dopo aver installato i pannelli solari, è necessario collegarli all’inverter e al sistema elettrico dell’edificio. Questo processo è importante e include il collegamento dei cavi elettrici tra i pannelli solari, l’inverter e il quadro elettrico. Anche in questo caso è fondamentale seguire le istruzioni del produttore e le normative locali per garantire un collegamento elettrico sicuro, certificabile ed efficiente.

Un componente fondamentale è l’inverter solare che converte la corrente continua prodotta dai pannelli solari in corrente alternata utilizzabile nelle nostre case o negli edifici commerciali. L’inverter deve essere installato in un luogo adeguato, preferibilmente vicino al quadro elettrico e in un’area protetta dalle intemperie e dalla luce diretta del sole. Durante l’installazione dell’inverter, è importante prestare attenzione alle specifiche del produttore e alle normative locali.

Collegamento alla rete elettrica

Il collegamento vero e proprio dell’impianto fotovoltaico alla rete elettrica locale richiede l’intervento di un elettricista qualificato a cui tocca certificare la conformità alle norme dell’impianto e l’approvazione del fornitore dell’energia. Questo processo può comportare costi aggiuntivi, che variano a seconda delle normative locali e delle tariffe applicate dal fornitore.

Monitoraggio manutenzione e assistenza

Non tutto finisce con l’installazione e il collegamento dell’impianto. Spesso gli impianti offrono un sistema di monitoraggio che permette di controllarne il corretto funzionamento e la produzione di energia.

Inoltre, per garantire il funzionamento ottimale dell’impianto nel tempo, è importante fare controlli e manutenzioni regolari. Questo include la pulizia dei pannelli solari, la verifica dell’integrità del sistema di montaggio e l’ispezione dell’inverter e dei componenti elettrici.

Se si è proceduto all’installazione tramite una ditta specializzata, di solito è incluso un periodo di garanzia sull’impianto. In ogni caso per mantenere la massima efficienza è consigliabile farlo controllare periodicamente da un esperto.

Il nostro articolo continua con una serie di FAQ (domande frequenti) che spesso vengono poste sull’argomento dei pannelli solari. Continuate a leggere per chiarire eventuali dubbi.

Domande frequenti sui pannelli solari

Come faccio a scegliere un’azienda per l’acquisto e l’installazione dei pannelli?

Sappiamo che scegliere un’azienda affidabile per comprare e installare i pannelli solari non è semplice, prima di procedere, ci sono alcune cose importanti che dovresti tenere a mente. Prima di tutto, cerca un’azienda con buona esperienza e reputazione nel settore. Controlla le certificazioni e le garanzie che offrono, così come la qualità dei loro prodotti e servizi. Assicurati che l’azienda fornisca assistenza e manutenzione anche dopo l’installazione. Confronta i preventivi di diverse aziende per capire quale offre il miglior rapporto qualità-prezzo. Infine, su un sito come Trustpilot dai un’occhiata alle recensioni e alle testimonianze di altri clienti per farti un’idea di quanto siano soddisfatti e della qualità del servizio offerto dall’azienda che hai in mente di scegliere.

Quanti pannelli servono per fare un impianto da 3kW?

Per capire quanti pannelli solari ti servono per un impianto da 3 kW, devi considerare la potenza di ogni pannello. Solitamente, i pannelli solari sul mercato hanno una potenza che varia tra 250 e 400 watt. Quindi, per calcolare il numero di pannelli necessari, dividi la potenza totale desiderata (3.000 watt, ovvero 3 kW) per la potenza di un singolo pannello. Ad esempio, se scegli pannelli da 300 watt, ti serviranno 10 pannelli (3.000 / 300 = 10). Ricorda però che questi calcoli sono approssimativi e l’efficienza dell’impianto dipende anche da altri fattori, come l’orientamento, l’inclinazione e l’ombreggiamento. Quindi, è sempre meglio chiedere consiglio a un professionista per avere un’idea più precisa del numero di pannelli necessari.

Quale è la migliore direzione in cui orientare l’impianto fotovoltaico?

La direzione ottimale per orientare un impianto fotovoltaico in Europa (e in generale nell’emisfero nord) è verso sud. In questo modo, i pannelli riceveranno il massimo della luce solare durante la giornata e produrranno più energia. Ovviamente, anche l’angolo di inclinazione gioca un ruolo importante nell’ottimizzare la produzione di energia, e può variare a seconda della latitudine e della stagione. Per questa ragione, è sempre consigliabile consultare un esperto del settore in fase di progettazione dell’impianto per ottenere il massimo rendimento dal tuo impianto fotovoltaico.

Conviene inserire un sistema di accumulo?

In generale la risposta è sì perché l’installazione di un sistema di accumulo permette di immagazzinare l’energia prodotta dai pannelli solari durante le ore di picco di irraggiamento solare, per poi utilizzarla quando la produzione di energia è ridotta o durante la notte. Questo consente una maggiore autosufficienza energetica e una riduzione dei costi di energia elettrica prelevata dalla rete. Inoltre, un sistema di accumulo può contribuire a bilanciare la domanda e l’offerta di energia elettrica, riducendo la necessità di utilizzare energia proveniente da fonti non rinnovabili.

Tuttavia, è importante valutare attentamente i costi iniziali di acquisto e installazione del sistema di accumulo, che possono essere significativi, e confrontarli con i risparmi energetici previsti a lungo termine. Nel nostra paese, esistono incentivi fiscali e agevolazioni anche per l’installazione di sistemi di accumulo. Inoltre, la progressiva riduzione dei prezzi delle batterie di accumulo e l’evoluzione delle tecnologie possono rendere questa soluzione sempre più accessibile. Si tratta in ogni caso di un’ulteriore spesa iniziale, che andrà ammortizzata negli anni successivi.

Quanto dura in media un impianto fotovoltaico?

In media, un impianto fotovoltaico dura circa 25-30 anni, ma la durata cambia molto in base alla qualità dei materiali utilizzati, alle condizioni ambientali in cui si trova, e al grado di manutenzione. Tipicamente, i pannelli solari tendono a perdere un po’ di efficienza nel tempo, ma solitamente si parla di una diminuzione molto graduale. La maggior parte dei produttori inoltre offre garanzie sulla potenza dei pannelli che coprono almeno 25 anni, assicurando che l’efficienza resti sopra l’80%. È chiaro che per mantenere il tuo impianto efficiente e funzionante per più tempo possibile, è fondamentale effettuare controlli e manutenzioni regolari.

Come pulire i pannelli solari?

Pulire bene i pannelli solari è importante per mantenerli efficienti. Ecco alcuni semplici consigli su come farlo nel modo giusto. Prima di tutto, scegli una giornata nuvolosa o un momento della giornata in cui il sole non è troppo forte, così eviterai che l’acqua evapori rapidamente e lasci aloni sui pannelli. Per la pulizia, avrai bisogno di un secchio d’acqua, un detergente delicato e una spugna morbida o un panno in microfibra. Inizia inumidendo i pannelli con acqua per rimuovere la polvere e lo sporco superficiale. Poi, applica il detergente e pulisci delicatamente i pannelli con la spugna o il panno. Infine, risciacqua accuratamente i pannelli con acqua pulita per rimuovere eventuali residui di detergente. Se i pannelli sono in posizioni difficili da raggiungere in sicurezza dovresti considerare di chiedere l’aiuto di un esperto.

In quanto tempo si ammortizza in media il costo di un impianto fotovoltaico domestico?

La risposta a questa domanda non è banale, in quanto varia da paese a paese. In Italia, il tempo necessario per ammortizzare il costo di un impianto fotovoltaico domestico può variare a seconda di diversi fattori, come la regione in cui vivi, il costo dell’energia elettrica, la dimensione dell’impianto e gli incentivi disponibili. In media, si stima che il periodo di recupero dell’investimento sia compreso tra 8 e 12 anni. Grazie al clima favorevole e alle ore di sole, l’Italia è uno dei Paesi europei con il maggior potenziale per l’energia solare. Inoltre, il governo italiano offre incentivi per agevolare l’installazione di impianti fotovoltaici. Devi inoltre tenere presente che una volta ammortizzato l’investimento iniziale, il tuo impianto continuerà a produrre energia pulita e gratuita per molti anni, contribuendo a ridurre ulteriormente i costi energetici e l’impatto ambientale. Ovviamente, per un conto più preciso ti tocca rivolgerti ad un esperto.