Guida al fotovoltaico

Trasformare l'energia del sole in elettricità è considerato strategico per ridurre le emissioni, ma può anche avere una ricaduta positiva sui conti di casa. Scopri con noi come funziona il fotovoltaico.

Dici fotovoltaico e il pensiero corre immediatamente ai pannelli solari posizionati sui tetti di case e capannoni. Eppure questa fonte di energia rinnovabile, che può vantare una straordinaria accelerazione nell’ultimo decennio, affascina l’uomo da millenni. 

Per conoscerla meglio partiamo dalla definizione dell’effetto fotovoltaico che permette la conversione della luce solare in energia elettrica. Questo si ha quando i fotoni (particelle di luce) colpiscono le celle fotovoltaiche, composte principalmente da silicio,e liberano elettroni che generano una corrente elettrica continua. Questa corrente continua dovrà poi essere convertita in corrente alternata per diventare utilizzabile nelle nostre case e nelle industrie. Oggi, l’energia elettrica fotovoltaica è considerata strategica per la transizione energetica verso un futuro a emissioni ridotte. Ma come funzionano esattamente pannelli solari e inverter? E perché investire in un impianto fotovoltaico conviene oggi più che mai?

Breve storia del fotovoltaico

Nonostante già gli antichi fossero affascinati dalla possibilità di impiegare il sole come fonte di energia (avete presente Archimede con i suoi specchi ustori?), bisognerà aspettare il 1839 per vedere realizzato questo sogno. Il merito va al fisico francese Alexandre Edmond Becquerel che, appena diciannovenne, scoprì la capacità di alcuni materiali di generare elettricità se esposti alla luce solare. Tuttavia, ci volle ancora un secolo perché questa scoperta si trasformasse in una tecnologia applicabile su larga scala. Il primo vero utilizzo del fotovoltaico risale infatti agli anni Cinquanta, quando venne impiegato per alimentare i satelliti artificiali. Un progetto pilota che venne guardato con maggiore interesse negli anni Settanta quando la crisi petrolifera orientò le principali nazioni a cercare una fonte di energia distribuita su tutto il globo, a bassi costi di estrazione e senza residui o scorie. Da allora, grazie al continuo sviluppo tecnologico e all’ottimizzazione dei processi produttivi (e quindi dei costi), il fotovoltaico ha conosciuto una crescita esponenziale.

Il fotovoltaico in Italia: una realtà in espansione

L'Italia rappresenta un esempio virtuoso per quanto riguarda la produzione di energie rinnovabili che, nel 2023, sono arrivate al 44% della produzione di energia elettrica totale. In questo mix energetico, che comprende dall’eolico alle biomasse, il fotovoltaico ha avuto un ruolo di primo piano pesando per oltre il 27%.  Secondo i dati del Gestore dei Servizi Energetici (GSE), infatti, a fine 2023, in Italia si contavano oltre un milione e mezzo di impianti in esercizio per una potenza installata di 30 GW e una produzione che negli scorsi dodici mesi è arrivata a 30.711 GWh. distribuiti su tutto il territorio nazionale. Il Piano Nazionale Integrato per l'Energia e il Clima (PNIEC) prevede un ulteriore incremento della capacità installata, con l'obiettivo ambizioso di raggiungere i 52 GW entro il 2030 (Consulta il documento).

Oltre alla crescita del fotovoltaico, si registra anche un notevole sviluppo nel settore dello storage, ovvero i sistemi di accumulo dell'energia. Sempre secondo i dati GSE a fine 2023 sono 537.000 le batterie in esercizio per una potenza superiore ai 3 GW. Nonostante questo significativo incremento, siamo ancora lontani dagli obiettivi del PNIEC, che prevedono una capacità di accumulo di 22,5 GW entro il 2030. Interessante anche il dato sulla taglia: il 94% delle installazioni ha infatti una potenza minore di 20 kW e l’energia prodotta, in questi casi, è per lo più destinata all’autoconsumo. 

Diverse tipologie di impianti fotovoltaici: una soluzione per ogni esigenza

Esistono diverse tipologie di impianti fotovoltaici con potenza anche molto distante tra loro. Il motivo è semplice: ognuno risponde a specifiche esigenze di consumo. Vediamo i principali.

• Impianti residenziali: installati sui tetti delle abitazioni, sono la soluzione ideale per chi vuole produrre energia pulita per il proprio consumo domestico. La potenza di questi varia solitamente tra 3 e 6 kWp, a seconda delle dimensioni dell'abitazione e dei consumi energetici.
• Impianti commerciali e industriali: installati su capannoni o terreni di proprietà delle aziende, hanno una potenza maggiore rispetto a quelli residenziali, in grado di soddisfare il fabbisogno energetico di attività commerciali e industriali.
• Impianti utility-scale: si tratta di grandi impianti fotovoltaici a terra, con potenze che possono superare i 100 MWp. Questi impianti sono realizzati da grandi società energetiche e possono contribuire in modo significativo alla produzione di energia rinnovabile a livello nazionale.
•  Impianti agrivoltaici: una soluzione innovativa che integra la produzione di energia elettrica con l'attività agricola. I pannelli fotovoltaici vengono installati a una certa altezza dal suolo, consentendo la coltivazione sottostante.

I componenti di un impianto fotovoltaico residenziale

Gli impianti residenziali sono in assoluto i più diffusi e, soprattutto, sono quelli che ci abilitano a diventare prosumer, cioè produttori e consumatori consapevoli di energia elettrica proveniente da fonti rinnovabili. Un impianto fotovoltaico residenziale è composto da diversi elementi:

• Moduli fotovoltaici: sono i pannelli solari veri e propri, costituiti da celle fotovoltaiche in silicio che convertono la luce solare in energia elettrica.
• Inverter: è il cuore dell'impianto fotovoltaico. La sua funzione è quella di convertire la corrente continua prodotta dai moduli in corrente alternata, utilizzabile nelle nostre case. Esistono diverse tipologie di inverter, a seconda della potenza dell'impianto e delle specifiche esigenze.
• Sistema di monitoraggio: oggi sono diverse le soluzioni disponibili che consentono di monitorare la produzione dell’impianto quasi in tempo reale e individuare rapidamente eventuali anomalie. Spesso possono anche monitorare i consumi complessivi dell’abitazione così da ottimizzarli in ottica smart home.
• Batterie di accumulo: le batterie di accumulo consentono di immagazzinare l'energia prodotta in eccesso durante le ore diurne, per utilizzarla nelle ore serali o in caso di maltempo. Le batterie al litio sono la tecnologia più diffusa e offrono numerosi vantaggi in termini di efficienza, durata e sicurezza. Possono essere integrate nell’inverter. 

Come scegliere la taglia dell’impianto

Prima di scegliere, i fattori da considerare sono diversi. Il punto di partenza sono i consumi: possiamo calcolarli con precisione attraverso le bollette di un anno. Di solito, una famiglia di quattro persone consuma circa 2.500 /3.000 kWh nell’arco di un anno. Già a questo livello diventa conveniente installare un impianto fotovoltaico. Questa stima però è destinata a lievitare in fretta, perché nei prossimi anni potremo decidere di sostituire la caldaia con una pompa di calore o magari di inserire l’induzione in cucina o ancora di acquistare un’auto elettrica con conseguente stazione di ricarica domestica. Chi progetterà l’impianto terrà conto di questi aspetti e, soprattutto, consiglierà di dotare l’impianto di un sistema di accumulo che diventa fondamentale per sfruttare al massimo l’autoconsumo di energia elettrica. 

Il fotovoltaico conviene

Optare per il fotovoltaico non significa solo contribuire alla riduzione delle emissioni, ma fare anche un investimento vantaggioso nel medio - lungo termine. I motivi sono diversi. Anzitutto, la produzione di energia elettrica che può essere impiegata per l’autoconsumo che, ad oggi, è la forma migliore per valorizzarla. Per un cliente residenziale l'autoconsumo, indicativamente, si attesta a circa un terzo dei consumi totali (in pratica il consumo nelle ore diurne) che può essere più che raddoppiato tramite un sistema di accumulo. In questo modo, si ottiene un risparmio considerevole nel tempo, ammortizzando l'investimento iniziale e garantendo un ritorno economico a lungo termine. L’energia non autoconsumata invece può essere immessa in rete e remunerata secondo i meccanismi previsti dal GSE. Non dimentichiamo poi le detrazione fiscali - al momento legate al cosiddetto Bonus Casa - che consentono di recuperare una parte delle spese sostenute. Oltre a questi vantaggi economici immediati, installare un impianto fotovoltaico ha anche un impatto positivo sul valore dell'immobile. Una casa dotata di pannelli solari è meno energivora e quindi più appetibile sul mercato immobiliare. Infine, non dimentichiamo il caso, sempre più diffuso, di chi aderisce a una comunità energetica rinnovabile: l’energia condivisa gode qui di una particolare forma di incentivazione che premia anche la scelta dell’accumulo.

Leggi il nostro approfondimento dedicato all’autoconsumo collettivo.