Come funzionano i pannelli fotovoltaici

Energia rinnovabile, alternativa, ecologica

Con la crisi energetica galoppante e gli alti costi di carburanti e combustibili tradizionali, si è reso necessario trovare una fonte energetica alternativa in grado di coprire il fabbisogno delle famiglie medie in tutte le parti del mondo. In verità esistono diverse energie alternative ma quella che trova più vasto impiego soprattutto ad uso domestico, è senza dubbio l'energia fotovoltaica meglio conosciuta come energia solare. Oltre ad essere rinnovabile, è un tipo di energia pulita, alternativa e soprattutto ecologica dato che l'impatto ambientale è praticamente nullo. Ma è possibile utilizzare questo tipo di fonte energetica anche quando non c'è sole? Si può parlare di pannelli solari in paesi dove ci sono molte ore di buio? La risposta è sempre positiva basta seguire le 'istruzioni per l'uso'.

Come funzionano i pannelli fotovoltaici

Il nome fotovoltaico deriva da 'luce' e Volta, il nome dell'inventore della pila. Questo perchè il silicio, materiale di cui è fatto il pannello, a contatto con la luce del sole, produce energia. Le celle fotovoltaiche vengono assemblate a formare un pannello, ovvero un modulo. Ogni modulo consta di 36 celle e produce circa 50 Watt di elettricità. La temperatura standard è di 25 gradi e l'energia che viene prodotta è denominata potenza di picco. Uscendo dal modulo, l'energia passa da alcuni dispositivi chiamati balance of system. In questo modo viene convertita in corrente e tramite l'inverter diventa corrente alternata che viene introdotta nella rete elettrica e computata grazie ad uno speciale contatore. I pannelli di norma vengono applicati sui tetti delle abitazioni inclusi i condomini oppure su grandi terrazzi e persino appesi alle pareti esterne delle abitazioni. Anche esteticamente sono assolutamente accettabili e, nel caso di terrazzi, non sono nemmeno visibili dall'esterno. Ovviamente, la tecnologia sta cercando di perfezionare ulteriormente i pannelli per cui c'è da aspettarsi che in un futuro non lontano, produrranno ancora di più ad un costo minore e saranno probabilmente più piccoli e discreti.

Vantaggi dei pannelli fotovoltaici

I vantaggi dell'utilizzo dei pannelli solari sono molteplici sia da un punto di vista ecologico, sia da quello economico che pratico. Anzitutto è un'energia non inquinante che non rilascia sostanze tossiche o dannose nell'ambiente, non nuoce a uomini ed animali, è inodore e non è minimamente pericolosa. Ma non è ancora tutto. Questo tipo di energia è inesauribile perchè la fonte è il sole e non c'è luogo al mondo dove non ci sia la luce solare, ragion per cui si può pensare ed auspicare che presto potremmo fare a meno di petrolio e idrocarburi per far posto ai più ecologici pannelli fotovoltaici. Se non è ancora sufficiente a farvi pensare a questa soluzione per la vostra casa, l'energia in più può essere venduta. Ebbene sì, dai pannelli solari si può ottenere anche un notevole profitto. Durante le ore di maggior luce e calore, il pannello accumula energia e normalmente soltanto il 30 - 40% di questa energia viene usata in un'abitazione anche grande. L'energia in più viene ceduta al provider dell'energia elettrica, letteralmente viene venduta alla compagnia di cui ci si serve ed in questo modo si risparmia notevolmente. Attualmente in Italia è consentito vendere l'equivalente della bolletta mensile. Ci sono, inoltre, in commercio delle speciali batterie, ovvero degli accumulatori che provvedono a conservare l'energia in surplus per i momenti di bisogno quali la notte e le ore in cui il sole si vede poco. In questa maniera la continuità del flusso energetico è garantito senza interruzioni. L'energia solare sostituisce qualunque tipo di energia creata per il riscaldamento e la cucina ed è quindi ideale per l'uso quotidiano.

Soluzioni avveniristiche

Si sta studiando un motore aereo in grado di volare grazie all'energia solare e lo stesso tipo di studio verrà condotto anche per sostituire i carburanti dei mezzi di trasporto. Forse è proprio il sole che salverà la terra e la renderà più vivibile.

Domande frequenti

È possibile produrre energia elettrica con i pannelli fotovoltaici anche nelle giornate nuvolose o durante l'inverno?

Sì, i pannelli fotovoltaici continuano a generare elettricità anche in assenza di sole diretto, sfruttando la radiazione diffusa presente nelle giornate nuvolose. Tuttavia, l'efficienza di produzione diminuisce significativamente rispetto alle ore di piena insolazione. Nei paesi con inverni lunghi e poche ore di luce, il sistema funziona comunque, ma la resa annuale complessiva sarà inferiore rispetto a regioni più soleggiate. Per ottimizzare l'autoconsumo in questi periodi, è consigliabile dimensionare l'impianto considerando il fabbisogno medio annuo e valutare l'installazione di batterie di accumulo per immagazzinare l'energia prodotta nei mesi più ricchi di sole.
Come avviene la conversione dell'energia prodotta dai pannelli per essere utilizzata in casa?

I pannelli producono corrente continua (CC) grazie all'effetto fotovoltaico sulle celle di silicio. Questa energia non è direttamente utilizzabile dalla maggior parte degli elettrodomestici domestici, che richiedono corrente alternata (AC). Pertanto, il flusso passa attraverso un dispositivo fondamentale chiamato inverter, che converte la corrente continua in corrente alternata. Una volta convertita, l'elettricità entra nell'impianto elettrico di casa. Un contatore dedicato misura la produzione e i consumi, permettendo di gestire l'eventuale surplus immesso in rete o prelevato dalla rete stessa, assicurando il corretto funzionamento e la fatturazione.
Cosa succede all'energia elettrica prodotta in eccesso rispetto ai miei consumi immediati?

L'energia non consumata istantaneamente può essere gestita in due modi principali. Il primo è l'accumulo: utilizzando batterie dedicate, puoi salvare l'eccesso prodotto durante il giorno per utilizzarlo la sera o di notte, garantendo maggiore indipendenza. Il secondo metodo, molto comune in Italia, è lo scambio sul posto o la vendita diretta. L'energia in surplus viene immessa nella rete elettrica nazionale; in cambio, ricevi crediti economici che vanno ad abbattere il costo della bolletta quando prelevi energia dalla rete (ad esempio di notte). Attualmente, la normativa permette di compensare fino all'equivalente della bolletta mensile media.
Quali sono i principali vantaggi economici e ambientali dell'installazione di un impianto fotovoltaico?

Dal punto di vista ambientale, il fotovoltaico è una fonte pulita e rinnovabile che non emette gas serra né sostanze tossiche durante il funzionamento, riducendo drasticamente l'impronta carbonica della tua abitazione. Economicamente, il vantaggio principale è la riduzione immediata della bolletta elettrica grazie all'autoconsumo. Inoltre, investire nel fotovoltaico protegge dai rincari dei prezzi dell'energia sulla rete. Con il tempo, il risparmio accumulato e i possibili incentivi statali permettono di ammortizzare l'investimento iniziale, trasformando un costo fisso mensile in un investimento che genera ritorno economico e valore immobiliare per l'immobile.
Dove possono essere installati i pannelli fotovoltaici oltre che sul tetto?

Sebbene il tetto sia la soluzione più diffusa per massimizzare l'esposizione solare, i pannelli fotovoltaici possono essere installati in diverse altre posizioni. È possibile montarli su grandi terrazze, balconi o facciate verticali, purché l'orientamento e l'inclinazione siano adeguati per catturare la massima luce. Esistono anche soluzioni a terra per case isolate con ampio spazio circostante. Dal punto di vista estetico, le moderne tecnologie offrono pannelli con design minimalisti e colori scuri che si integrano bene con l'architettura, rendendoli spesso invisibili da strada se posizionati su terrazzi o tetti piani, preservando il decoro urbano.