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Pannelli solari fotovoltaici: come funzionano?

I pannelli solari fotovoltaici sono una soluzione sempre più diffusa in Italia, poiché consentono di minimizzare i consumi di energia elettrica e salvaguardare l’ambiente. Tuttavia, questi impianti vengono spesso confusi con il solare termico, il quale però viene impiegato per altre tipologie di applicazioni. Scopriamo insieme vantaggi e differenze di questi sistemi.

01. Pannelli solari fotovoltaici e solare termico: qual è la differenza?

La luce solare è una fonte energetica ecologica, pulita, gratuita e inesauribile, che può essere utilizzata nelle abitazioni per riscaldare o per produrre elettricità. In base alla finalità con cui l’energia solare viene utilizzata, è possibile scegliere tra due tipologie di impianti differenti:

 

● Pannelli fotovoltaici: servono a produrre energia elettrica,

● Solare termico: scalda l’acqua sanitaria e gli ambienti.

 

Entrambe le soluzioni consentono di risparmiare in bolletta e minimizzare l’impianto ambientale. Continua a leggere per scoprire quali sono i vantaggi e le caratteristiche di questi due sistemi.

02. Pannelli solari: come funzionano?

I pannelli solari o fotovoltaici sono dei collettori che catturano le radiazioni emesse dal sole, per poi trasformarle in energia. In base alla natura dei pannelli, l’energia raccolta può essere utilizzata può essere elettrica oppure termica, ovvero finalizzata a riscaldare e raffreddare gli ambienti.

 

La tabella sottostante evidenzia le principali differenze tra i pannelli fotovoltaici e solari termici.

 

 

 

Pannelli solari fotovoltaici

Pannelli solari termici

Energia prodotta

 Elettrica

 Termica

Impieghi

 Produzione di corrente elettrica

 - Riscaldamento/raffreddamento aria

 - Produzione di acqua calda/sanitaria

Elementi

 Moduli suddivisi in celle cablate

 Pannelli, scambiatore e serbatoio

Materiali

 Silicio, vetro e altri elementi

 Metalli e vetro

Efficienza Tra il 17% e il 25% Circa 80%

 

 

Entrambi i sistemi, quindi, utilizzano la stessa fonte, ovvero i raggi solari, per produrre due tipologie di energia differenti e per farlo impiegano diversi processi. Osserviamoli insieme nel dettaglio.

Pannelli solari fotovoltaici

Gli impianti fotovoltaici catturano l’energia del sole e la trasformano in elettricità. Questo processo avviene quando i fotoni del sole colpiscono gli elettroni presenti nel silicio, un materiale semiconduttore, facendoli passare dalla banda di valenza alla banda di conduzione.

 

I pannelli solari sono formati da moduli di silicio, suddivisi in celle che variano generalmente da 48 a 96 per modulo. Queste celle sono connesse insieme in griglie e configurate in circuiti sia in serie che paralleli. Sotto l’azione delle onde elettromagnetiche del sole, le celle solari liberano elettroni che generano una corrente continua. Questa corrente viene poi convertita in corrente alternata tramite un inverter, rendendola utilizzabile per alimentare apparecchiature elettriche in casa o essere immessa nella rete elettrica.

 

I tre principali tipi di pannelli fotovoltaici sono i seguenti:

  • Pannelli in silicio monocristallino

    Sono i pannelli fotovoltaici più performanti, poiché possono trasformare fino al 20% di energia solare in elettricità. Hanno un costo d’installazione più elevato rispetto alle altre tipologie di collettori.

  • Pannelli in silicio policristallino

    Questi pannelli fotovoltaici, meno costosi dei precedenti, sono costituiti da una gettata di silicio fuso. Sono attualmente i più diffusi in Italia, sebbene vantino un’efficienza massima del 16%, ovvero leggermente inferiore rispetto a quelli in silicio policristallino.

  • Pannelli a film sottile

    I pannelli a film sottile sono realizzati con pellicole di diversi materiali. La loro efficienza è inferiore a quella delle altre due tipologie elencate sopra (tra i 6% e il 10%), tuttavia hanno una maggiore versatilità e costi di produzione inferiore rispetto ai pannelli in silicio.

Il rendimento di un impianto fotovoltaico resta comunque un valore strettamente correlato a diversi fattori:

 

● la posizione geografica dell’immobile

● l’orientamento e al punto dell’edificio in cui vengono installati i pannelli.

 

Questo significa che in caso di assenza di sole, anche la produzione di energia elettrica potrebbe venire meno. Per compensare l’eventuale scarsità di fornitura e continuare a utilizzare l’elettricità anche durante giornate poco soleggiate o di notte, esistono diverse soluzioni.

 

Ecco le più comuni:

 

1. Sistemi di accumulo: consentono di immagazzinare l’energia solare mediante un inverter di accumulo o batterie esterne.

 

2. Impianti grid connected: questi impianti sono allacciati alla rete di distribuzione e rilasciano l’energia in eccesso quando i pannelli non

    sono in funzione.

 

3. Impianto ibrido con sistema di accumulo: questi sistemi permettono di accumulare e consumare l’energia prodotta in modo da

    raggiungere la massima indipendenza a livello domestico.

Pannelli solari termici

Come analizzato in precedenza, gli impianti solari termici si servono di pannelli solari per il riscaldamento e il raffreddamento degli ambienti domestici, nonché per produrre acqua calda o sanitaria. I pannelli solari termici, come per esempio i collettori piani di WOLF, assorbono il calore prodotto dai raggi solari e lo convertono in energia nello scambiatore mediante un fluido termoconvettore. Questo, a sua volta, trasferisce il calore in un serbatoio contenente acqua, la quale viene poi impiegata per regolare la temperatura degli ambienti oppure per uso sanitario. Tali sistemi consentono di utilizzare il calore solare in maniera affidabile e a costo zero, che si traduce in benefici economici e ambientali.

 

Esistono due principali tipologie di impianti solari termici:

  • Impianti a circolazione naturale

    Questi impianti sono i più semplici, compatti e di facile installazione, per questo sono quelli maggiormente indicati per uso domestico. Funzionano mediante un serbatoio di accumulo dell’acqua posizionato sul collettore solare. L’acqua, scaldata dal fluido termoconvettore, raggiunge il serbatoio e poi viene mandata in circolo per l’impiego desiderato.

  • Impianti a circolazione forzata

    Si tratta di impianti medio-grandi che presuppongono l’aiuto di una pompa e l’uso di un serbatoio esterno di accumulo di acqua collegato ai collettori mediante tubature. Di conseguenza, affinché il fluido termoconvettore possa circolare, necessita della spinta di una pompa elettrica.

04. Pro e contro dei pannelli solari

I pannelli solari termici o fotovoltaici hanno diversi vantaggi per chi decide di installarli, ma al contempo potrebbero non essere adatti a tutte le situazioni abitative.

Osserviamo quali sono i pro e i contro di questi sistemi:

 

 

 Pro

 Contro

 Energia gratuita e illimitata

 Pannelli non adatti a tutti i tetti

 Soluzione sostenibile

 Necessitano di superficie ampia e piatta

 Oggetti di bonus e detrazioni fiscali

 Necessità di pulizia costante

 Incremento dell’efficienza energetica

 Efficienza dipendente dal clima

 In Italia, il sole è una fonte molto disponibile

 

 Possibilità di vendere l’energia autoprodotta

 

 

 

Come puoi vedere dalla tabella qui sopra, i pannelli solari offrono molti vantaggi. Sono ecologici e possono anche farti risparmiare sui costi energetici grazie a bonus e detrazioni fiscali. Inoltre, puoi ridurre la tua bolletta elettrica e persino guadagnare vendendo l’energia in eccesso che produci a terzi. Quindi, installare pannelli solari non solo aiuta l’ambiente, ma può anche essere economicamente vantaggioso.

 

Gli unici svantaggi, invece, potrebbero essere costituiti dalla conformazione dell’edificio sul quale viene installato l’impianto, dalla necessità di una pulizia costante al fine di mantenere alto il grado di efficienza e dalle condizioni climatiche. Per fortuna, riguardo questo ultimo punto, la maggior parte delle regioni italiane è particolarmente esposta ai raggi solari e una carenza si verifica solo nelle ore notturne o nella breve stagione invernale. Di conseguenza, è possibile utilizzare in maniera proficua i collettori solari quasi tutto l’anno.

05. Pannelli solari e pompe di calore

Le principali alleate dei pannelli solari sono le pompe di calore, che consentono di prolungare il ciclo di vita degli impianti e garantiscono una fornitura energetica costante. Questo si traduce inoltre in un enorme risparmio sulle bollette di riscaldamento ed elettricità.

 

Per esempio, la pompa di calore CHA monoblocco di WOLF è un componente ideale per formare un sistema di riscaldamento ibrido insieme all’impianto solare termico. Poiché il sole in inverno fornisce poca energia, la pompa di calore garantisce un funzionamento efficiente e costante sia in edifici nuovi sia di costruzione meno recente.

 

Infine, per raggiungere la massima indipendenza degli impianti domestici, è possibile utilizzare l’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico per alimentare la pompa di calore. Questo consente di abbattere ulteriormente i costi delle forniture e contribuisce in maniera significativa alla riqualificazione energetica della propria abitazione.

06. Conclusioni: I pannelli solari fotovoltaici sono la scelta più rispettosa per l’ambiente

I pannelli solari fotovoltaici e termici sono una soluzione sempre più diffusa nelle abitazioni. Questo perché consentono di produrre elettricità e riscaldare o rinfrescare acqua e ambienti utilizzando il sole, una fonte energetica inesauribile, rinnovabile, sostenibile e molto conveniente.

 

I collettori solari sono componenti particolarmente versatili e, scegliendo i prodotti giusti, è possibile produrre energia solare per circa quindici anni. Inoltre, grazie alla loro natura sostenibile, chi decide di installarli può spesso usufruire di bonus e detrazioni fiscali.

 

Infine, gli impianti fotovoltaici e solari termici possono essere associati a delle pompe di calore, per migliorarne le prestazioni, massimizzare il risparmio e avere una fornitura energetica costante anche quando c’è poco sole. Per scoprire come integrare questi sistemi nella tua abitazione, contatta uno dei nostri esperti.

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FAQ

  • Dipende dalle tue esigenze. Se desideri produrre acqua calda sanitaria e riscaldare gli ambienti, il solare termico è la scelta migliore. Con un basso investimento finanziario e uno spazio ridotto, il solare termico può soddisfare in modo significativo il fabbisogno di acqua calda di una famiglia media.

    Se invece hai bisogno di generare elettricità per ottimizzare i costi energetici, il fotovoltaico è la soluzione che fa per te. Se infine punti ad avere una casa a emissioni zero, combina entrambe le soluzioni per ottenere dei risultati ottimali.

  • Considerando che l'energia solare è gratuita e rinnovabile, combinare una pompa di calore con un impianto solare consente di risparmiare e di aumentare notevolmente l'efficienza. Quando l’impianto solare produce acqua calda sanitaria, la pompa di calore utilizza meno energia per fornire acqua all’abitazione.

  • I pannelli solari fotovoltaici e termici durano in media quindici anni. I moduli in silicio policristallino e monocristallino, i più utilizzati negli impianti fotovoltaici in Italia, perdono circa l'1% di efficienza ogni anno, raggiungendo in media il 75% della potenza nominale dopo quindici anni di funzionamento.