IMPIANTI FOTOVOLTAICI

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 Cosa sono e come funzionano gli impianti fotovoltaici

Gli impianti fotovoltaici sfruttando la luce del sole ci permettono di produrre energia elettrica. Trasformazione che avviene grazie all'effetto elettro-fisico chiamato fotovoltaico, che sfrutta l’energia contenuta nei fotoni della luce solare per attivare gli elettroni liberi delle celle fotovoltaiche al silicio che formano i pannelli solari.

 

La differenza con il solare termico

 

Gli impianti fotovoltaici sono differenti dai pannelli solari termici, i primi utilizzano la luce e l’energia dei fotoni che la compongono, i secondi usano il calore contenuto nella luce solare. L’energia solare, attraverso i suoi fotoni, stimola gli elettroni liberi contenuti nel silicio delle celle fotovoltaiche che generano una tensione e una corrente continua. Attraverso dei cavi elettrici specifici viene inviata al dispositivo convertitore, chiamato inverter, che trasforma la corrente continua in corrente alternata subito disponibile per tutti gli elettrodomestici e apparecchi di casa. Sono previsti, dalla normativa italiana, specifici sistemi di sicurezza.

 


Le tipologie di impianti fotovoltaici

 

Gli impianti fotovoltaici sono composti da celle fotovoltaiche di silicio puro al 99%. L’evoluzione tecnologica ha prodotto diverse tipologie di celle fotovoltaiche a base di silicio, in ordine di performance e produzione specifica:

  • monocristallino: ottime performance e rendimenti che consentono di avere più potenza per metro quadro;

  • policristallino: buone performance per rendimenti vicini al monocristallino, ma con costi più contenuti;

  • amorfo o a film sottile: buona adattabilità ad alte temperature.

 

I pannelli fotovoltaici monocristallini

 

Il modulo monocristallino è quello con efficienza maggiore: si va dal 15 al 20% di efficienza e, per produrre una potenza di 1 Kw “di picco”, ha bisogno di circa 6 metri quadrati. Il pannello è una lastra rigida costituita in genere da celle fotovoltaiche assemblate, da 30 fino a 60. 

Le celle fotovoltaiche sono saldate tra loro e ricoperte da un vetro protettivo e da una cornice esterna di alluminio. Il modulo dura mediamente 25 anni con perdite di rendimento di meno dell’1% l’anno. Questi tipi di pannelli fotovoltaici sono abbastanza sensibili agli ombreggiamenti, anche parziali, ma lavorano molto bene se i raggi del sole cadono in maniera perfettamente perpendicolare alla loro superficie. 

Per quanto riguarda il cosiddetto “bilancio energetico”, ovvero il tempo necessario al pannello per produrre il quantitativo di energia pari a quello utilizzato per fabbricarlo, il modulo monocristallino ha bisogno da tre a sei anni di funzionamento.

Come tipo di soluzione risulta decisamente quella più costosa, tra quelle tradizionali, e viene impiegata quando ci sono condizioni ottimali di irraggiamento e si vuole sfruttare al massimo la superficie disponibile, per via della sua maggiore efficienza in relazione allo spazio occupato. Tra i tre tipi di pannello, infatti, è quello che ha bisogno di una minore superficie.

 

I pannelli fotovoltaici policristallini

 

Il modulo policristallino, o multicristallino,  ha efficienze leggermente minori, circa il 13%,  ad ha bisogno di una superficie leggermente maggiore, rispetto ai precedenti, per produrre 1 Kwp di potenza: sono necessari circa 8 metri quadratiQuesti pannelli fotovoltaici sono anch’essi tra i più diffusi e “tradizionali”, perchè hanno caratteristiche del tutto assimilabili ai precedenti, tranne, come detto, per un’efficienza leggermente minore. Il modulo policristallino rappresenta infatti un buon compromesso tra: costi, superficie occupata, rendimento produttivo ed efficienza. Un buon compromesso tra moduli monocristallini, da un lato, e pannelli a ‘film sottile’, dall’altro. Anche questo tipo di pannello, come il monocristallino, produce per almeno 25 anni con perdite fisiologiche di rendimento di circa l’1% l’anno, perdite dovute in sostanza all’invecchiamento del pannello ed alla conseguente decadenza dell’effetto fotovoltaico.

Anche questo tipo di pannello, come il precedente, è particolarmente sensibile agli ombreggiamenti, anche parziali, che possono causare improvvisi  o temporanei cali di rendimento sull’intero impianto. Per far fronte ai problemi dell’ombreggiamento, anche temporaneo, vengono utilizzate generalmente due differenti tecnologie: i microinverter o gli ottimizzatori. Entrambe queste soluzioni consentono di bypassare quei “colli di bottiglia” causati dall’effetto delle ombre su parte dell’impianto. Un’ombra che colpisce un pannello, infatti, compromette il rendimento dell’intero impianto. Per superare questo problema i microinverter convertono l’energia a livello del singolo pannello e la convogliano in uscita dall’impianto senza dipendere dagli altri pannelli collegati. 

Le stesse tecnologie “anti-ombreggiamento” vengono utilizzate non solo per questi pannelli policristallini, ma anche per i pannelli in silicio monocristallino.

 

Pannelli fotovoltaici a film sottile

 

Il modulo a film sottile è infine quello con la minore efficienza produttiva: siamo a circa il 6%. Questa tipologia avrà bisogno di superfici mediamente maggiori per produrre un KWp di potenza fotovoltaica: fino a circa 20 metri quadrati (nel caso dell’utilizzo di silicio amorfo). Nonostante la minore efficienza che, ricordiamolo, non è indice di qualità ma è un rapporto tra produzione e superficiequesto tipo di pannello ha una elevata diffusione sul mercato. Questo per un semplice motivo: ha il duplice vantaggio di una maggiore economicità, costa meno produrlo, e di una maggiore versatilità di utilizzo. Il pannello fotovoltaico a film sottile, infatti, è una lastra di pochi millimetri di spessore, può essere flessibile e può essere in grado di ricoprire ed adattarsi perfettamente ad una moltitudine di differenti strutture architettoniche. 

Il “thin film module” può rivestire intere facciate di edifici, può integrarsi a vetrate e ad altri elementi architettonici irregolari. Si integra in maniera efficace anche sui grandi tetti non ben esposti ai raggi del sole, inclinati o orientati in maniera non ottimale. I pannelli fotovoltaici a film sottile possono costituire anche una pellicola flessibile di rivestimento di qualsiasi superficie architettonica. Questo, in effetti, è il requisito ottimale, il suo punto di forza più importante, per favorire un’ampia possibilità di applicazione in edilizia. In altre parole: anche “l’integrazione architettonica è il suo forte”, ma non solo. 

Tra i vantaggi del film sottile vi è anche quello di “lavorare” bene con luce diffusa o con alte temperature. Può essere inoltre installato in posizione orizzontale o verticale senza inficiare sensibilmente sul rendimento. Installando questi pannelli non perfettamente a sud o in posizione verticale avranno comunque un rendimento maggiore rispetto ai pannelli in silicio cristallino installati nella stessa posizione.

 

 

 

Benefici ambientali di un impianto 

 

I vantaggi legati alla produzione di energia sono numerosi a partire dall’impatto positivo che questa soluzione ha sull’ambiente. L’energia elettrica ricavata da un impianto fotovoltaico è pulita poiché non richiede processi inquinanti per la sua produzione, ma  una conversione fisica basata sull’effetto fotovoltaico. Le emissioni sono ridotte a zero: a differenza delle fonti convenzionali di produzione di energia, l’impianto solare non necessita di reazioni chimiche o di combustione, con la conseguenza positiva di non produrre emissioni di gas serra. È stato stimato che per ogni kWh prodotto è possibile evitare la formazione di oltre 500 grammi di CO2: sfruttando le energie rinnovabili è possibile salvaguardare il pianeta dalle dannose emissioni di anidride carbonica grazie a una fonte di energia sempre presente come il sole, nel rispetto di accordi internazionali tra cui la Cop21 di Parigi, che richiede una graduale sostituzione delle fonti fossili verso le soluzioni rinnovabili. Inoltre gli impianti fotovoltaici sono molto più efficienti rispetto un “tradizionale” impianto di distribuzione energetica in quanto con l’autoproduzione di energia si evitano inutili dispersioni.

 

Superbonus: Installazione di impianti solari fotovoltaici

 

L'installazione degli impianti fotovoltaici rientra nel Superbonus 110% come "intervento trainato", se eseguita congiuntamente ad uno degli interventi trainanti come l'isolamento termico, la sostituzione degli impianti di climatizzazione e gli interventi di adeguamento antisismici che danno, essendo interventi trainanti, diritto al Superbonus. Anche l'installazione dei Sistemi di accumulo integrati negli impianti solari fotovoltaici, potranno usufruire dell'aliquota del Superbonus.  

L’applicazione della maggiore aliquota è, comunque, subordinata alla cessione in favore del GSE (Gestore dei Servizi Energetici), con le modalità di cui all’articolo 13, comma 3 del decreto legislativo 29 dicembre 2003, n. 387, dell’energia non auto-consumata in sito ovvero non condivisa per l’autoconsumo (nell’ambito delle comunità energetiche). Con decreto del  ministro dello sviluppo economico emanato ai sensi del comma 9 del medesimo articolo 42-bis, sono individuati i limiti e le modalità relativi all'utilizzo e alla valorizzazione dell’energia condivisa prodotta da impianti incentivati. 

La detrazione è calcolata su un ammontare complessivo delle spese stesse non superiore a euro 48.000, e comunque nel limite di spesa di euro 2.400 per ogni kW di potenza nominale dell'impianto solare fotovoltaico, per singola unità immobiliare. Ridotto ad euro 1.600 per ogni kW di potenza nel caso in cui sia contestuale ad un intervento di ristrutturazione edilizia, di nuova costruzione o di ristrutturazione urbanistica. La detrazione non è cumulabile con altri incentivi pubblici o altre forme di agevolazione di qualsiasi natura previste dalla normativa europea, nazionale e regionale. In caso di installazione, da parte di enti non commerciali o di condomìni, di impianti fino a 200 kW, che aderiscono alle configurazioni dettate dall’articolo 42-bis del decreto legge n. 162 del 2019, il Superbonus si applica alla quota di spesa corrispondente alla potenza massima di 20 kW. Per la quota di spesa corrispondente alla potenza eccedente i 20 kW spetta la detrazione ordinaria prevista dal TUIR, nel limite massimo di spesa complessivo di euro 96.000 riferito all’intero impianto.

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