Tecnologie

Pannelli fotovoltaici: come funzionano e quanto costano

Il fotovoltaico è la fonte che, più di altre, ha contribuito finora a dare all’Italia energia pulita grazie all’installazione di pannelli in tutta la Penisola. Ecco una breve guida sulle loro peculiarità, sulle tecnologie che li stanno rendendo sempre più efficienti, sulle agevolazioni per cittadini e imprese, sul risparmio che possono generare in bolletta

31 Mar 2022

Carmelo Greco

I pannelli fotovoltaici sono tornati al centro dell’agenda politica italiano e del dibattito sull’approvvigionamento delle fonti energetiche. La dipendenza eccessiva del nostro Paese dal gas russo, emersa drammaticamente a causa della guerra in Ucraina, è una delle criticità che potrebbe dare nuovo impulso all’investimento sulle rinnovabili, di cui il fotovoltaico è una parte preponderante. Secondo quanto si legge sull’ultimo Rapporto statistico pubblicato da GSE il 21 marzo 2022, “gli impianti di produzione elettrica alimentati da fonti rinnovabili installati in Italia risultano, a fine 2020, poco meno di 949 mila; si tratta principalmente di impianti fotovoltaici (98,6% del totale), aumentati di quasi 56 mila unità rispetto al 2019 (+6,0%)”. In termini percentuali, “complessivamente, la potenza degli impianti fotovoltaici rappresenta il 38% di quella relativa all’intero parco impianti rinnovabile nazionale” costituito da impianti FER (Fonti Energia Rinnovabile) quali eolico, idrico, geotermico e bio. Una quota dovuta soprattutto ai meccanismi di incentivazione che fino al 2013, tramite il cosiddetto Conto Energia, hanno determinato ritmi di crescita molto sostenuti nell’installazione dei pannelli fotovoltaici su tutta la Penisola. Ma come funziona esattamente un pannello fotovoltaico e perché può rappresentare uno degli strumenti chiave, non certo l’unico, lungo la strada della nostra indipendenza energetica dall’approvvigionamento proveniente dall’estero?

Cosa fa un pannello fotovoltaico

I pannelli fotovoltaici sfruttano una fonte energetica teoricamente inesauribile, quella del Sole. Non vanno confusi tuttavia con i pannelli solari termici, su cui torneremo più avanti. Il pannello fotovoltaico trasforma l’irraggiamento della luce solare in energia elettrica grazie ai fotoni che interagiscono con gli elettroni che si trovano negli atomi di silicio con cui sono costruite le celle. Un pannello fotovoltaico, infatti, è in grado di produrre energia elettrica attraverso più celle fotovoltaiche collegate all’interno di uno stesso modulo. Un insieme di moduli dà vita a un pannello che, collegato in serie o in parallelo con altri, diventa una stringa. La cella fotovoltaica è quindi l’elemento alla base del modulo, ma è noto anche al di fuori di questo mercato. Calcolatrici e orologi, per esempio, possono essere alimentati proprio grazie a una piccola cella. Il materiale semiconduttore che la contraddistingue, come anticipato, solitamente è il silicio, anche se negli ultimi anni il settore ha registrato un notevole sviluppo tecnologico con il ricorso a materiali con processi produttivi meno costosi. Ciò non toglie che al momento i pannelli fotovoltaici in silicio monocristallino non abbiano rivali dal punto di vista delle prestazioni, cioè nella capacità di trasformare l’energia solare in elettricità. Si tratta di una questione cruciale su cui tutto il mondo delle rinnovabili, e non soltanto il fotovoltaico, si dibatte da tempo: la ricerca di soluzioni che rendano la produzione di energia più sostenibile non soltanto in termini di impatto ambientale e di affrancamento dagli idrocarburi, ma anche dal punto di vista economico.

WHITEPAPER
Rinnovabili in Italia (e nel mondo): come il digitale può supportare il loro utilizzo?
Utility/Energy
Energie Rinnovabili

Pannelli di ultima generazione

Per comprendere l’evoluzione che ha interessato i pannelli fotovoltaici fino a quelli di ultima generazione oggi disponibili sul mercato, bisogna fare una premessa sulle principali tipologie in cui si possono raggruppare i pannelli. Anzitutto, esistono quelli, a cui si è accennato sopra, in silicio monocristallino. Sono i più performanti, poiché hanno la capacità di trasformare il 15-20% di energia solare in elettricità, ma sono anche i più costosi, in quanto soggetti a processi di lavorazione assai laboriosi nella loro componente base, il silicio appunto. Esistono poi i pannelli fotovoltaici in silicio policristallino, realizzati mediante una gettata di silicio fuso che permette di abbatterne i costi di produzione senza però risolvere il problema dell’efficienza che risulta inferiore rispetto a quelli costruiti con silicio monocristallino. Infine, ci sono i pannelli fotovoltaici a film sottile che prevedono l’impiego di diversi materiali, tra cui il silicio amorfo, il tellururo di cadmio e il seleniuro di indio e gallio di rame. A fronte di una maggiore versatilità, visto che possono essere utilizzati anche su piani irregolari, e a costi di produzione più contenuti degli altri, hanno però l’efficacia di conversione dell’energia solare in elettricità tra le più basse in assoluto. Tenuto conto di questa macro classificazione, tra le tecnologie su cui si sta investendo per ottimizzare prestazioni ed efficienza dei pannelli fotovoltaici se ne possono citare almeno due: la tecnologia PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) e le celle half-cut. La prima consiste nel dotare i moduli di uno strato posteriore passivante che riesca a riflettere e recuperare la luce non assorbita dal silicio. Le celle “tagliate a metà”, invece, offrono una maggiore tolleranza all’ombreggiamento, una diminuzione delle perdite resistive e una longevità superiore dovuta all’essere meno soggette a fratture.

Costi dei pannelli fotovoltaici

Differenti opzioni di pannelli fotovoltaici corrispondono a prezzi diversi in commercio. Un pannello che impiega moduli monocristallini o policristallini ha un costo indicativo che si aggira attorno agli 80 euro, mentre quelli ad alta efficienza con tecnologia PERC possono arrivare a superare i 200 euro. Che questi ultimi siano più performanti, e perciò più costosi, non significa però che debbano essere preferiti a discapito degli altri. Significa semplicemente che i metri quadrati che si hanno a disposizione per installarli sono pochi e, quindi, che è necessario sfruttarli al massimo. A governare la scelta deve essere l’esigenza dei chilowattora (Kwh) da installare combinata alla superficie che deve ospitare l’impianto. Se si prende come esempio il fabbisogno medio di una famiglia formata da 3-4 componenti, i consumi annui possono oscillare tra i 2000 e i 2500 Kwh. Il che vuol dire che occorrerà una superficie tra i 18 e i 22 mq per un impianto adeguato composto da circa 20 pannelli. Il costo dei pannelli deve tenere conto anche della tipologia di impianto fotovoltaico tra le due principali oggi esistenti: grid connected e stand alone. I primi, collegati alla rete elettrica nazionale, non richiedono sistemi di accumulo, mentre i secondi, detti anche “a isola”, li prevedono necessariamente. C’è un ulteriore format, sempre più diffuso, lo storage, in cui l’impianto è connesso alla rete di distribuzione elettrica e, contemporaneamente, ha un sistema di accumulo per bilanciare autoconsumo, surplus e immissione in rete. Un sistema di accumulo sostanzialmente fa raddoppiare i costi dei materiali, costi ai quali bisogna aggiungere inverter e cavi, nonché tutti quelli di installazione, manutenzione, sostituzione di parti che si deteriorano nel corso del tempo, pulizia ecc.

Differenza tra pannelli fotovoltaici e solari

I costi determinano anche una netta separazione tra pannelli fotovoltaici e pannelli solari termici. Questi ultimi non producono energia elettrica e sfruttano l’irraggiamento soltanto per scaldare l’acqua per uso sanitario o come fonte di riscaldamento degli ambienti. Le due funzionalità sono associate a due modelli di impianti, a circolazione naturale e a circolazione forzata. Quello a circolazione naturale è il più semplice e si fonda sul moto naturale di risalita del fluido termoconvettore per portare l’acqua ad alte temperature nel boiler che si trova sopra i pannelli. L’impianto a circolazione forzata è più costoso e deve essere collegato a una centralina elettrica affinché si possa integrare con il sistema di riscaldamento generale. L’installazione del solare termico oggi è incentivata in Italia con il Conto Termico in base al quale GSE rimborsa il 65% della spesa sostenuta per gli interventi entro 2 mesi dalla stipula della convenzione. Dei 900 milioni di euro messi a disposizione nell’arco dell’anno, 200 sono destinati alle pubbliche amministrazioni, mentre gli altri coprono le installazioni fatte dai soggetti privati fino a un massimo di 5.000 euro. Queste agevolazioni sono state in qualche modo superate dall’Ecobonus confermato con la Legge di Bilancio 2022 che, per l’installazione di impianti solari termici, ha prorogato la scadenza delle detrazioni fiscali pari al 65% di sgravio Irpef fino al 31 dicembre 2024. Il meccanismo dell’Ecobonus per il solare termico dà la possibilità, fra l’altro, di cedere il credito d’imposta a terzi o di ottenere direttamente lo sconto del 65% in fattura da parte del fornitore.

Incentivi previsti a supporto del fotovoltaico

E per quanto riguarda i pannelli fotovoltaici? Quali sono gli incentivi per chi decide di farvi ricorso per risparmiare sui propri consumi domestici o produttivi? Le detrazioni fiscali che si possono utilizzare, sebbene non si riferiscano esclusivamente all’installazione di un impianto fotovoltaico, sono quelle legate al Bonus ristrutturazione e al Superbonus 110%. In un caso si può recuperare nell’arco di 10 anni il 50% della spesa, nell’altro il 110% in 5 anni. Come per l’Ecobonus, si può optare per la cessione del credito o per lo sconto in fattura. Va sottolineato che non è possibile usufruire del Superbonus 110% per la sola installazione del fotovoltaico, ma è necessario abbinarla ad altri lavori che hanno lo scopo di efficientare l’immobile complessivamente dal punto di vista energetico. Se questi strumenti erano già ampiamente conosciuti, è invece notizia recente il via libera al decreto del ministero delle Politiche agricole alimentari e forestali sulla misura “Parco Agrisolare”. Il provvedimento, notificato alla Commissione europea e in attesa del bando che aprirà alla presentazione delle candidature dei progetti, destina 1,5 miliardi di euro provenienti dai fondi del PNRR per il sostegno alla realizzazione di impianti fotovoltaici su edifici a uso produttivo nei settori agricolo, zootecnico e agroindustriale. Il decreto esclude tassativamente il consumo di suolo e mira a riqualificare le strutture, rimuovendo ad esempio l’eternit qualora presente, e migliorando la loro coibentazione e areazione.

Quanto si risparmia con i pannelli fotovoltaici?

Avere un quadro, seppure sommario, degli incentivi sul fotovoltaico, aiuta a capire l’effettivo risparmio derivante da questa fonte rinnovabile. Se infatti non esistessero delle agevolazioni, la scelta dei pannelli fotovoltaici potrebbe essere rallentata per il timore che i tempi per ammortizzare la spesa siano troppo dilatati. Invece, poter abbattere l’investimento iniziale accorcia il raggiungimento dei benefici in bolletta che sono oggettivi. Teoricamente, in un regime di autoconsumo potrebbero arrivare a coprire in media il 70% dei consumi annui (gli oneri di sistema e i costi fissi come il canone Rai non verrebbero ovviamente intaccati), sempre che si disponga di sistemi di accumulo come quelli di cui si è parlato in precedenza. In alternativa, ci si può indirizzare verso lo scambio sul posto GSE, diventando prosumer che vendono l’energia prodotta in eccesso senza doverla conservare. C’è, infine, una terza strada per ottenere il massimo risparmio dai propri impianti fotovoltaici, quella delle comunità energetiche. Il PNRR prevede investimenti pari a 2,20 miliardi di euro a favore della promozione delle rinnovabili per le comunità energetiche e l’autoconsumo. In particolare, si rivolge a “Pubbliche Amministrazioni, famiglie e microimprese in Comuni con meno di 5.000 abitanti, sostenendo così l’economia dei piccoli Comuni, spesso a rischio di spopolamento, e rafforzando la coesione sociale”. In base alle previsioni contenute nel Piano nazionale di ripresa e resilienza, “la realizzazione di questi interventi, ipotizzando che riguardino impianti fotovoltaici con una produzione annua di 1.250 kWh per kW, produrrebbe circa 2.500 GWh annui”. Con un risparmio assicurato per tutti i soggetti che decidono di costituirsi come comunità energetiche.

@RIPRODUZIONE RISERVATA
G
Carmelo Greco
Argomenti trattati

Approfondimenti

F
fotovoltaico
I
incentivi
P
PNRR
R
rinnovabili

Articolo 1 di 4