I pannelli fotovoltaici sono dispositivi basati sulla fisica che sfruttano l'energia solare per generare elettricità in modo sostenibile. L'uso di pannelli fotovoltaici rappresenta anche un esempio di responsabilità civica ed ecologica, in quanto contribuisce alla riduzione dell'impatto ambientale e alla promozione di fonti di energia rinnovabile.

1. Sfruttare il potere del sole, l'energia pulita e rinnovabile al tuo servizio con i pannelli
fotovoltaici
Pannelli Fotovoltaici
GABRIELE LUCIANI, FRANCESCO SAVINI, FABIO CRUDELI, LORENZO CACCIATORE

2. Sfruttare il potere del sole
I pannelli fotovoltaici sono dispositivi che convertono
l'energia luminosa del sole in energia elettrica utilizzabile.
Sono composti principalmente da celle solari, realizzate con
materiali semiconduttori.
Quella fondamentale è la cella al silicio, la quale è costituita
da due strati sottili di silicio: uno strato "p" (positivo) e uno
strato "n" (negativo). Questi strati sono trattati in modo da
creare una giunzione p-n, che è la base del funzionamento
della cella solare. Quando la luce solare colpisce la
super
fi
cie della cella solare, i fotoni contenuti nella luce
possono eccitare gli elettroni presenti nel materiale
semiconduttore. Gli elettroni eccitati si liberano e possono
fl
uire attraverso un circuito esterno per generare una
corrente continua (DC), ma spesso viene convertita in
corrente alternata (AC) attraverso l'uso di un inverter, per
renderla compatibile con l'energia elettrica utilizzata nelle
case e nelle industrie.

3. Caratteristiche principali
Le caratteristiche di un impianto fotovoltaico per uso privato o pubblico dipendono da
vari fattori, tra cui la dimensione dell'edi
fi
cio, il consumo energetico e le esigenze
speci
fi
che.
Le caratteristiche principali sono:
• Super
fi
cie dei pannelli;
• Produzione energetica;
• Costo dell'impianto con installazione.

4. Super
fi
cie dei
pannelli
La dimensione dell'impianto fotovoltaico
dipende dal consumo energetico dell'edi
fi
cio.
Solitamente, per un'abitazione privata, si
considera un impianto con una potenza installata
compresa tra 3 kW e 10 kW. La super
fi
cie dei
pannelli può variare in base all'e
ffi
cienza dei
pannelli stessi, ma in generale un impianto di
dimensioni medie può richiedere da 20 a 60
metri quadrati di spazio sul tetto o sul terreno.

5. Produzione
energetica
L
'energia prodotta da un impianto fotovoltaico
dipende da diversi fattori, tra cui l'orientamento
e l'inclinazione dei pannelli, l'irraggiamento
solare nella zona geogra
fi
ca e l'e
ffi
cienza dei
pannelli stessi. In media, un impianto
fotovoltaico può produrre da 900 a 1.600 kWh
all'anno per ogni kW di potenza installata.
Quindi, ad esempio, un impianto da 5 kW
potrebbe produrre da 4.500 a 8.000 kWh
all'anno.

6. Costo
dell'impianto
Il costo di un impianto fotovoltaico dipende da molti
fattori, tra cui la dimensione dell'impianto, la qualità
dei pannelli e degli inverter utilizzati, i costi di
installazione e le eventuali spese accessorie come il
monitoraggio del sistema. I prezzi possono variare
notevolmente da regione a regione. In generale, per
un impianto fotovoltaico residenziale di dimensioni
medie, il costo totale (impianto e installazione) può
variare tra i 6.000 e i 15.000 euro per kW di potenza
installata. Quindi, ad esempio, un impianto da 5 kW
potrebbe costare da 30.000 a 75.000 euro.
È importante notare che questi numeri sono solo una stima approssimativa e i costi effettivi
possono variare in base a molte variabili

7. E
ffi
cienza in relazione alla zona
L
’e
ffi
cienza di una cella è la quantità di energia solare
che essa riesce a convertire in energia elettrica. Un
parametro molto semplice per misurarla è di leggere
sulle schede tecniche il rendimento per metro
quadrato di super
fi
cie captante.
L
’e
ffi
cienza è quindi il rapporto tra la potenza elettrica
in uscita (prodotta) e l’intensità della radiazione solare
incidente sulla super
fi
cie di un modulo.

8. E
ffi
cienza di un’unità fotovoltaica
Esempio
Il valore standard di riferimento per l’irraggiamento solare è di 1.000 W/mq. Se 1.000W di energia
solare irraggiano ogni metro quadro di pannello quanta energia è trasformata e
ff
ettivamente in
elettricità?
Solo una decina di anni fa i moduli commerciali in silicio vantavano un 7-15% circa di e
ffi
cienza di
conversione. Oggi i più di
ff
usi arrivano al 20%, mentre i più performanti hanno raggiunto, ma solo in
laboratorio in condizioni perfette, il 26%, a fronte del limite teorico del 33%. (I pannelli dalle
prestazioni migliori arrivano oggi al 23% di e
ffi
cienza massima).

9. Posizionamento dei pannelli
Oltre a parlare di e
ffi
cienza di conversione dei pannelli
fotovoltaici, bisogna tenere anche in considerazione la
loro posizione, essa va pensata con molta attenzione anche
con una progettazione estremamente scrupolosa.
Bisogna tenere conto di un corretto orientamento
cardinale (azimuth) e di una giusta inclinazione (tilt).
Quest’ultima, a volte, è in
fl
uenzata dall’inclinazione della
falda su cui andremo ad installare la nostra pannellatura.
Inoltre, è altrettanto fondamentale tenere in
considerazione gli elementi di interferenza e disturbo
quali ostacoli (edi
fi
ci, muri, vegetazione, preesistenze,
orogra
fi
a, etc.)e gli ombreggiamenti di elementi
architettonici. Citiamo ad esempio, i comignoli, gli
abbaini e gli aggetti di altre falde che potrebbero
proiettare ombre in grado di vani
fi
care la captazione
solare diretta.

10. Fabbisogno energetico medio di
un’abitazione
Per valutare il fabbisogno energetico giornaliero medio di un'abitazione o di una scuola, è necessario
considerare diversi fattori, tra cui la dimensione dell'edi
fi
cio, il numero di persone che lo occupano, gli
elettrodomestici e le attrezzature utilizzate, nonché le abitudini di consumo energetico.
Per ottenere una stima più accurata del fabbisogno energetico, è possibile prendere in considerazione
le bollette energetiche passate che mostrano solitamente il consumo energetico mensile o trimestrale
in kilowattora (kWh).
Andando a dividere il consumo totale per il numero di giorni nel periodo considerato avremo una stima
approssimativa del fabbisogno energetico giornaliero medio dell'abitazione o della scuola. Stando ai
dati pubblicati dall’Arera relativi al 2019, oggi in Italia si paga una media di 24,21 centesimi per kWh
nel mercato libero e 21,50 nel servizio di maggior tutela, con le dovute di
ff
erenze in base alla fascia di
consumo annua, che si pone generalmente tra i 2.500 e i 5.000 kWh.
Il fabbisogno energetico giornaliero medio di un’abitazione è di circa 7 Kwh al giorno.

11. Consideriamo ora l’abitazione: una
casa a Cappelle sul Tavo (PE)
Prendiamo ora in considerazione un edi
fi
cio di
cui si
fi
ssano la destinazione d’uso, le
dimensioni, le aree utilizzabili per i pannelli
(tetti, giardini, terrazzi, pensiline...) e la
localizzazione.
Dimensione: 150 m2;
Destinazione d’uso: intera casa;
Localizzazione: zona collinare, altitudine 150m.
Le aree utilizzabili per i pannelli

12. Consideriamo ora l’abitazione: una
casa a Cappelle sul Tavo (PE)
Fabbisogno energetico dell’abitazione

13. Caratteristiche tecniche dei pannelli
selezionati

14. Caratteristiche generali dei pannelli
dell’abitazione scelta

15. Risparmio energetico tramite
l’impianto fotovoltaico
Un indicatore utile per de
fi
nire il risparmio di combustibile derivante dall'utilizzo di fonti
energetiche rinnovabili e il fattore di conversione dell'energia elettrica in energia primaria
(T.E.P/MHw). Questo coe
ffi
ciente individua le T.E.P (tonnellate equivalenti di petrolio)
necessarie per la realizzazione di un MWh di energia, ovvero le T.E.P risparmiate con l'adozione
di tecnologie fotovoltaiche per la produzione di energia elettrica. Il primo anno si risparmiano
circa 0,62 T.E.P, in 25 anni se arrivo a risparmiare circa 14,05 T.E.P

16. Risparmio energetico tramite
l’impianto fotovoltaico
L’impianto progettato garantisce per il fabbisogno energetico dell’intero edi
fi
cio.

17. Considerando dati speci
fi
ci..
Dunque è possibile concludere che l'installazione di un impianto fotovoltaico offre un duplice vantaggio, consentendo di risparmiare sia in termini energetici che economici.