Solare termico fotovoltaico

Solare termico fotovoltaico: l'energia dal Sole

Il calore e la luce sono le due fonti solari che producono energia. Il sistema solare termico fotovoltaico richiede pannelli differenti, dove gli uni sono progettati per il riscaldamento, grazie al sole che fa aumentare la temperatura di un fluido termovettore, e gli altri, i fotovoltaici, producono energia elettrica, a partire dalla luce. L'ideale, in termini di risparmio energetico, è utilizzare i due tipi di pannelli, che si integrano perfettamente. In Italia il mercato del fotovoltaico è in rapida crescita, con un incremento di circa il 40% di potenza e del 10% di impianti installati nel 2016. Questo piccolo boom è avvenuto grazie a tariffe di feed-in di 30 centesimi per chilowattora e credito d'imposta, concesso ai privati, del 50% del costo dell'investimento. Per molti dei suoi sostenitori, il solare è l'energia del futuro, con una potenzialità diecimila volte superiore all'attuale consumo del genere umano. In parole povere, un impianto fotovoltaico è costituito da moduli di celle composte da strati sottili di materiali semiconduttori, quale, tipicamente, il silicio cristallino, che assorbono la luce e la convertono in energia elettrica.

Come godere dei benefici del fotovoltaico

L'approccio al mondo del solare termico fotovoltaico è ora facilitato dalla disponibilità di moduli inclusi nei materiali da costruzione, come le tegole solari, che sono spesso facili da integrare. Per usufruire di questi strumenti, il proprietario della casa deve avere, naturalmente, accesso al tetto, il quale deve essere esposto alla luce solare, senza ostacoli, con una superficie dai dieci ai trenta metri quadri. Occorre armonizzarsi ai regolamenti comunali e alle norme sulle licenze edilizie. È utile sapere che un impianto fotovoltaico installato nel Sud Italia produce in media il 30%, 40% di energia elettrica in più rispetto ad un impianto simile situato nel Nord. L'irradianza è infatti di circa 160 W/m² in Pianura Padana e di oltre 200 W/m² nella Sicilia sud orientale. Oltre agli aspetti ecologici, il fotovoltaico ha molti vantaggi. Esso può essere utilizzato in aggiunta ad altre fonti d'energia. L’energia prodotta può essere venduta interamente, o solo per la componente in surplus, al distributore, immettendo nella rete pubblica l'eccesso di produzione non consumato per le proprie esigenze, oppure affidando tutta l'energia elettrica generata alla rete e utilizzando, per i propri fabbisogni, quella del distributore.

L'impatto del clima sul fotovoltaico

Un impianto solare termico fotovoltaico non è ostacolato nel suo funzionamento dalla pioggia, in quanto funziona grazie alla luce. Tuttavia, in alcune parti del Nord, con meno sole, i pannelli sono più efficienti in primavera e in estate. Al sud la produzione è buona anche d'inverno. L'irraggiamento medio annuale sfruttabile, in Italia, è di circa 4,7 kWh/m²/giorno. La produzione media, con un sistema policristallino, avente una potenza di 1 kWp, di 9 m², sarà approssimativamente 1200 kWh. Ipotizzando, quindi, di installare 10 metri quadri di sensori, il costo di questa struttura, integrata nella costruzione, sarà intorno agli 8000 €. Sapendo che una casa consuma una media di 3.000 kWh/anno, non considerando il riscaldamento, l'acqua calda e l'energia usata per la cottura, si potranno così ridurre i consumi di circa 1/3.

I pannelli

Se un impianto solare termico fotovoltaico verrà realizzato con pannelli ibridi, gli array fotovoltaici convertiranno la luce solare in differenza di potenziale e corrente elettrica, mentre la parte di sensore termico recupererà, mediante un refrigerante, l'energia inviata dal sole, compresa la radiazione infrarossa, tipicamente persa come calore dissipato dal pannello. Il calore prodotto può essere collegato a qualsiasi sistema di riscaldamento convenzionale. Nell'impianto ibrido l'efficienza energetica complessiva è significativamente aumentata rispetto al pannello fotovoltaico, dal 12% al 20%, principalmente per effetto della componente termica, che valorizza anche l'irradiazione IR. Inoltre, il sensore termico ha effetti favorevoli sulla produzione di elettricità e le celle fotovoltaiche funzionano meglio. Infatti il loro colore scuro facilita l'incremento di temperatura quando esposte al sole, determinando una diminuzione della generazione di energia, particolarmente sensibile al di sopra dei 45°C. In un pannello PV-T il collettore cattura il calore, raffreddando le celle fotovoltaiche e aumentando la produzione, in particolare durante i picchi di soleggiamento.

Domande frequenti

Qual è la differenza principale tra pannelli solari termici e fotovoltaici?

La distinzione fondamentale risiede nell'energia prodotta: i pannelli fotovoltaici convertono la luce solare direttamente in energia elettrica attraverso celle al silicio, mentre quelli termici utilizzano il calore del sole per riscaldare un fluido vettore, destinato principalmente alla produzione di acqua calda sanitaria o al supporto al riscaldamento. Sebbene siano tecnologie diverse, possono coesistere nello stesso edificio per massimizzare l'efficienza energetica complessiva.
Come funzionano i pannelli ibridi fotovoltaico-termici?

I pannelli ibridi combinano entrambe le funzioni in un unico dispositivo. La parte fotovoltaica genera elettricità, mentre il componente termico sottostante recupera il calore disperso (inclusa la radiazione infrarossa) che altrimenti verrebbe sprecato. Questo processo raffredda le celle fotovoltaiche, migliorandone l'efficienza elettrica (soprattutto sotto i 45°C), e permette di utilizzare il calore captato per sistemi di riscaldamento convenzionali, alzando l'efficienza complessiva fino al 20%.
Quanta energia produce un impianto fotovoltaico standard in Italia?

In Italia, un impianto policristallino da 1 kWp, che occupa circa 9 metri quadri, produce mediamente 1.200 kWh annui. La produzione varia geograficamente: al Sud, grazie a un'irradianza superiore (oltre 200 W/m²), si ottiene il 30-40% di energia in più rispetto al Nord (circa 160 W/m²). L'irraggiamento medio nazionale sfruttabile è di circa 4,7 kWh/m² al giorno, rendendo il solare una fonte molto valida per coprire circa un terzo del consumo elettrico domestico medio.
È possibile vendere l'energia prodotta dall'impianto fotovoltaico?

Sì, esistono diverse modalità di gestione dell'energia immessa in rete. Puoi scegliere di vendere esclusivamente l'energia in eccesso rispetto ai tuoi consumi immediati, oppure optare per la cessione totale dell'energia prodotta alla rete elettrica. In quest'ultimo caso, utilizzi l'energia fornita dal distributore per i tuoi fabbisogni, compensando economicamente la tua produzione. Questa flessibilità permette di ottimizzare il ritorno sull'investimento in base alle proprie abitudini di consumo.
Quali sono i requisiti minimi per installare un impianto fotovoltaico?

Per un'installazione efficace, occorrono almeno 10-30 metri quadri di superficie disponibile sul tetto, con esposizione diretta alla luce solare e assenza di ombreggiamenti. È fondamentale verificare l'orientamento e l'inclinazione per massimizzare la resa. Inoltre, bisogna rispettare i regolamenti comunali locali e ottenere le necessarie licenze edilizie. L'integrazione architettonica, tramite tegole solari o pannelli a incasso, è oggi una soluzione comune che facilita l'adesione normativa e estetica.