L’ultima generazione di pannelli fotovoltaici: la sostenibilità sposa l’efficienza 

Quando si parla di ultima generazione di pannelli fotovoltaici, si parla sostanzialmente di moduli in grado di garantire un altissimo rendimento energetico.

Del resto, la tecnologia ha conosciuto, nel corso degli ultimi anni, un’evoluzione incredibile, riuscendo a produrre pannelli fotovoltaici sempre più efficienti e meno costosi.

Questo ha contribuito notevolemente alla diffusione del fotovoltaico per le installazioni domestiche: è grazie alle migliori performance, alle maggiori capacità di resistenza e ai costi ridotti dei pannelli fotovoltaico, che sempre più persone decidono di fare quel passo in più verso le energie pulite e rinnovabili.

Nel corso di questo articolo affronteremo nel dettaglio l’argomento, guidandoti, paragrafo dopo paragrafo alla scoperta dell’ultima generazione di pannelli fotovoltaici.

Ultima generazione pannelli fotovoltaici: cosa si intende per “Alto rendimento” 

Come abbiamo appena detto, la tecnologia ha compiuto passi da gicanti nel corso degli ultimi trent’anni.

Qualsiasi tecnologia ha dei tempi fisiologici di sviluppo ed evolve strada facendo, attraverso l’uso dei consumatori: di solito viene sviluppato un prodotto innovativo, che contiene al suo interno il nucleo intorno al quale verrano costruite le implementazioni tecnologiche del suo sviluppo futuro.

Nel caso dei pannelli fotovoltaici, il concetto di partenza è rappresentato dal materiale con cui sono realizzati i pannelli fotovoltaici: il silicio.

Il silicio è un materiale semiconduttore, cioè possiede delle caratteristiche peculiari che rendono i suoi atomi capaci muoversi con una certa fluidità al suo interno, generando un flusso di corrente elettrica, quando sono colpiti dai fotoni (questo fenomeno si chiama “effetto fotovoltaico”).

Quindi, nel corso di questi trent’anni è stato proprio il silicio al centro delle ricerche e delle attenzioni dei ricercatori, che hanno cercato, strada facendo, di risolvere le criticità che via via venivano sollevate dall’uso dei primi moduli fotovoltaici.

Visto che, già a partire dal titolo, parliamo di “generazione”, per comodità, suddividiamo la storia dei pannelli fotovoltaici in tre generazioni.

La prima generazione di pannelli fotovoltaici è quella dei tradizionali pannelli in silicio: immaginate la standing ovation per una tecnologia capace di convertire l’energia solare in elettricità, quando il fotovoltaico era ancora ai suoi albori!

L’entusiasmo era però frenato da un dettaglio non proprio trascurabile: questi pannelli fotovoltaici di prima generazione, realizzati in silicio, erano capaci di assorbire solo il 40% delle radiazioni solari.

In pratica, eravamo lontanissimi dai rendimenti che conosciamo oggi.

Criticità da risolvere erano, quindi, gli alti costi di produzione e il rendimento dei moduli, ancora piuttosto scarso.

La soluzione, con la seconda generazione di pannelli fotovoltaici, fu trovata aggiungendo al silicio altri materiali per la produzione dei moduli: silicio amorfo, tellururo di cadmio, seleniuro di rame-indio furono presto adottati come soluzione innovativa e performante: cioè permise di raggiungere una decisiva riduzione dei costi e una maggiore capacità di adattarsi a esigenze diverse.

Ad esempio, il silicio amorfo, grazie alla sua flessibilità e adattabilità, risulta molto utile per quelle installazioni che richiedono il rispetto di determinate forme architettoniche o particolari doti di leggerezza ed elasticità.

Visto che la tecnologia non smette mai di evolvere, si è giunti gradualmente alla terza generazione di pannelli fotovoltaici, realizzati sovrapponendo più strati di materiali semiconduttori, che consentono di incrementare l’efficienza delle celle fotovoltaiche.

In altre parole, la luce del sole, penetrando attraverso diversi strati di materiali semiconduttori, riesce a essere convertità in energia elettrica a diverse profondità: è questo a garantire il maggiore rendimento di questi nuovi ed efficienti pannelli fotovoltaici.

Ovviamente la ricerca non si è arrestata: studi e test continuano strenuamente per risolvere altre criticità legate alla produzione e allo smaltimento dei pannelli fotovoltaici o per incementarne ulteriormente l’efficienza.

Ad esempio, si stanno testando celle in perovskite, che dovrebbero garantire un’efficienza ancora più elevata a costi ancora più bassi, o celle in materiali organici, che dovrebbero ridurre ulteriomente l’impatto ambientale, sia nella fase di produzione, che in quella di smaltimento. 

Ultima generazione pannelli fotovoltaici: che vantaggi offrono i moderni moduli fotovoltaici?

Per parlare dei vantaggi, ha senso suddividere i pannelli fotovoltaici in base ai loro materiali innovativi e spiegarne le specifiche caratteristiche.

Come abbiamo visto, le varie innovazioni hanno favorito l’uso di quattro materiali che oggi sono alla base dei pannelli fotovoltaici più venduti e installati:

• il silicio monocristallino
• il silicio policristallino
• il silicio amorfo 
• la perovskite

Pannelli in silicio monocristallino: caratteristiche e vantaggi

Conosciuti per la loro elevata efficienza di conversione della luce solare in elettricità, i pannelli monocristallini offrono una produzione energetica costante e duratura nel tempo. 

La loro struttura cristallina omogenea garantisce un’eccellente performance anche in condizioni di scarsa illuminazione.

Nonostante un costo di produzione leggermente superiore rispetto ad altri tipi di pannelli, la loro longevità e l’elevata resa energetica li rendono un investimento a lungo termine particolarmente vantaggioso. La stabilità nel tempo e la resistenza agli agenti atmosferici sono ulteriori caratteristiche che li rendono una scelta affidabile per impianti fotovoltaici residenziali e industriali.

Pannelli in silicio policristallino

Rappresentando un buon compromesso tra costo ed efficienza, i pannelli policristallini sono una scelta popolare per molte installazioni fotovoltaiche. Realizzati a partire da lingotti di silicio policristallino, questi pannelli offrono un’efficienza leggermente inferiore rispetto ai monocristallini, ma presentano un costo di produzione più contenuto. La loro flessibilità in termini di dimensioni e forme li rende adatti a diverse tipologie di tetti e installazioni. Inoltre, i pannelli policristallini hanno dimostrato una buona resistenza agli stress termici e meccanici, garantendo una lunga durata nel tempo.

Pannelli in film sottile (CdTe, CIGS, silicio amorfo)

I pannelli in film sottile, come quelli realizzati in CdTe, CIGS e il già citato silicio amorfo, si distinguono per la loro flessibilità e leggerezza, caratteristiche che li rendono ideali per applicazioni su superfici curve o non convenzionali. 

La produzione di questi pannelli richiede meno energia rispetto ai tradizionali pannelli in silicio cristallino, contribuendo a ridurre l’impronta ambientale del processo produttivo. Inoltre, alcuni tipi di pannelli in film sottile, come quelli in CdTe, offrono un’elevata efficienza a un costo competitivo.

Pannelli a perovskite

 I pannelli a perovskite, come abbiamo accennato, rappresentano una delle frontiere più promettenti della ricerca fotovoltaica.

Questi materiali innovativi offrono un eccezionale potenziale in termini di efficienza di conversione e versatilità. 

La loro capacità di assorbire una vasta gamma di lunghezze d’onda della luce solare li rende particolarmente interessanti per applicazioni in ambienti con scarsa illuminazione. Inoltre, i processi produttivi dei pannelli a perovskite sono meno energivori rispetto a quelli tradizionali, contribuendo a ridurre l’impatto ambientale. Nonostante le promettenti prospettive, è necessario condurre ulteriori studi per valutare la stabilità a lungo termine di questi materiali e risolvere alcune questioni legate alla loro produzione su larga scala.

Come funzionano i pannelli fotovoltaici

I pannelli fotovoltaici sfruttano un principio fisico affascinante, che prima abbiamo appena appena menzionato: l’effetto fotovoltaico.

Si tratta di quel fenomeno affascinante che permette di convertire la luce solare direttamente in energia elettrica. 

Al cuore di questo processo troviamo la cella solare, una struttura composta da due strati di materiale semiconduttore: uno di tipo P, con un eccesso di “buche” o assenza di elettroni, e uno di tipo N, con un eccesso di elettroni. 

In pratica, quando la luce colpisce la cella, i fotoni cedono la loro energia agli elettroni del silicio, eccitandoli e liberandoli dal loro legame atomico. Questi elettroni, sotto l’influenza del campo elettrico generato dalla giunzione tra i due strati di silicio, si muovono verso lo strato N, creando una corrente elettrica.

Se vuoi approfondire ulteriormente l’argomento, qui trovi un interessante articolo dedicato ai pannelli solari per energia elettrica: all’interno trovi tante informazioni e consigli per fare un passo in più verso la scelta del tuo impianto fotovoltaico.

Ultima generazione pannelli fotovoltaici: perché sono più efficienti

Le celle solari di ultima generazione hanno portato significativi avanzamenti in questo campo. 

Proprio l’utilizzo di materiali semiconduttori innovativi, come il tellururo di cadmio, il CIGS (rame, indio, gallio e selenio) e le perovskiti, ha permesso di migliorare l’efficienza di conversione della luce in elettricità. 

Anche lo sviluppo di strutture cellulari più complesse, come quelle a eterogiunzione o a tandem, ha consentito di individuare soluzioni tecnologiche capaci di catturare una porzione più ampia dello spettro solare. 

In altre parole, il campo maggiore di innovatività è proprio all’interno della cella fotovoltaica: è proprio lì il cuore del rendimento dell’impianto.

Pannelli fotovoltaici di ultima generazione: perché rendono il passaggio al fotovoltaico ancora più conveniente

Attualmente il mercato mette a disposizione una varietà di soluzioni capaci di adattarsi a qualsiasi esigenza: sia che si tratti di particolari condizioni meterologiche o di installazione, sia che si tratti di contenere il budget, è quasi sempre possibile trovare soluzioni che si sposino perfettamente con le esigenze del consumatore.

Dunque, l’ultima generazione di pannelli fotovoltaici davvero rende accessibili le energie rinnovili a tutti, soprattutto in vista di agevolazioni e incentivi previsti dallo Stato. 

A questo punto, quindi, è davvero quasi solo una questione di scelta, che dipende sostanzialmente dalla piena comprensione dei vantaggi di un impianto fotovoltaico.

Quindi, passiamo ora a capire perché conviene davvero installare pannelli fotovoltaici di ultima generazione.

Risparmi sulla bolletta elettrica

Gli importi delle bollette elettriche sono diventati, nel corso degli ultimi anni, sempre più una fonte di ansia a apprensione da parte dei consumatori.

Complice anche il conflitto tra Russia e Ucraina e i vari cambiamenti all’interno del mercato dell’energia, i costi dell’elettricità sono aumentati: ricorderai, qualche anno fa, l’ondata di bollette salate che ha colpito molti consumatori, specialmente titolari di attività commerciali.

Questo ha contribuito ad accendere la spia di allarme nella mente di molti consumatori, che prontamente hanno cercato soluzioni: molti l’hanno trovata proprio nell’installazione di un impianto fotovoltaico.

Installare un impianto fotovoltaico ti consente di ridurre la tua dipendenza dalla rete di almeno il 30%, in assenza di un sistema di accumulo.

Questa percentuale supera addirittura l’80% se installi un sistema di accumulo, che ti consente di stoccare l’energia elettrica prodotta in surplus, per utilizzarla in un secondo momento.

Il principio del risparmio in bolletta è semplice: maggiore è la tua indipendenza dalla rete elettrica, minore sarà l’importo della tua bolletta elettrica.

Considerando un consumo annuo di 3.000 kWh, un impianto da 3 kW senza accumulo può far risparmiare circa 500 euro all’anno, mentre con un impianto da 6 kW il risparmio può raddoppiare. Aggiungendo una batteria di accumulo, aumenti l’autoconsumo, portando il risparmio annuo di un impianto da 3 kW a 900-1.050 euro e quello di un impianto da 6 kW a cifre ancora più elevate.

Hai un minor impatto ambientale

L’Italia, storicamente legata a fonti energetiche fossili, sta gradualmente abbracciando un futuro più sostenibile grazie all’espansione degli impianti fotovoltaici. A differenza delle centrali termoelettriche alimentate a carbone, gas o petrolio, che rilasciano ingenti quantità di anidride carbonica nell’atmosfera contribuendo al riscaldamento globale, i pannelli solari convertono direttamente la radiazione solare in elettricità pulita, senza produrre emissioni dannose. 

Anche se la produzione dei pannelli solari comporta un’impronta di carbonio iniziale, legata ai processi di fabbricazione e trasporto, questa viene ampiamente compensata dalla produzione di energia pulita nel corso della vita utile dell’impianto. 

L’impatto positivo degli impianti fotovoltaici sulla riduzione delle emissioni di CO2 è quantificabile in modo preciso. Considerando che la produzione di 1 kWh di energia elettrica da fonti fossili comporta l’emissione di circa 0,53 kg di anidride carbonica, ogni kilowattora prodotto da un impianto fotovoltaico equivale ad una riduzione di tale quantità di CO2 nell’atmosfera.

Per illustrare concretamente questo concetto, prendiamo in esame la città di Milano: ipotizzando un impianto fotovoltaici da 1 kWp installato su un tetto, orientato a sud con un’inclinazione di 30°, è possibile stimare l’energia prodotta annualmente e, di conseguenza, la quantità di CO2 evitata. 

In questo caso, un 1 kWp di fotovoltaico produce in media 1167,4 kWh all’anno, evitando così l’emissione di circa 619 kg di CO2. Moltiplicando questo valore per la durata stimata dell’impianto (30 anni), si ottiene un risparmio complessivo di oltre 18.500 kg di CO2.

Impressionante, vero?

Aumenti il valore del tuo immobile 

L’installazione di un impianto fotovoltaico rappresenta un investimento sempre più strategico per aumentare il valore di un immobile. In un contesto normativo in continua evoluzione, che spinge verso una maggiore efficienza energetica degli edifici, le case dotate di pannelli solari sono sempre più richieste sul mercato. La direttiva europea sulle case green, che mira a rendere tutti gli edifici dell’Unione Europea a emissioni zero entro il 2050, sta accelerando questa tendenza. Le nuove costruzioni e quelle ristrutturate con impianti fotovoltaici stanno registrando un apprezzamento significativo del loro valore, mentre le abitazioni più vecchie e energivore faticano a rivalutarsi. 

Questa crescente disparità tra le diverse classi energetiche è destinata a consolidarsi nei prossimi anni. 

Inoltre, le banche stanno sempre più riconoscendo il valore aggiunto degli immobili green, offrendo condizioni di mutuo più vantaggiose per le case dotate di impianti fotovoltaici. 

Come Scegliere l’Impianto Fotovoltaico Giusto per Te: consigli pratici

Come abbiamo visto, l’ultima generazione di pannelli fotovoltaici offre una certa varietà di soluzioni, che differiscono sia per costi, che per caratteristiche.

Può diventare complesso, per il consumatore ancora poco esperto, discernere tra la soluzione più idonea alle proprie esigenze.

A questo punto, una piccola puntualizzazione è d’obbligo.

Anzi, più che di una puntualizzazione, parliamo di un vero e proprio consiglio: rivolgiti sempre a un consulente esperto.

Di seguito, ti proponiamo alcuni consigli utili per comprendere quali sono le variabili e i fattori che convergono nella progettazione del tuo impianto fotovoltaico.

Nella realtà dei fatti, si tratta, però, di un’analisi complessa e articolata, che va sempre affidata a un professionista capace, grazie all’esperienza e all’opportuna formazione, di analizzare le tue esigenze specifiche e progettare la soluzione più idonea a rendere il tuo investimento davvero sensato e vantaggioso.

Dimensioni dell’impianto: come calcolare la potenza necessaria in base ai consumi?

Dimensionare un impianto fotovoltaico correttamente è fondamentale per garantire la massima efficienza e redditività dell’investimento. 

Questo processo richiede un’analisi attenta di diversi fattori, tra cui il consumo energetico dell’abitazione, l’irradiazione solare nella zona, la disposizione del tetto e la presenza di eventuali ombreggiamenti. 

Generalmente gli installatori adoperano software specifici che permettono di simulare il comportamento dell’impianto e ottimizzare la sua configurazione. 

Per utilizzarli, è necessario, in prima istanza, valutare i propri consumi energetici annuali per determinare la quantità di energia elettrica che l’impianto dovrà produrre. 

Successivamente, si analizzano le caratteristiche del sito di installazione, come l’orientamento e l’inclinazione del tetto, per calcolare la radiazione solare incidente sui pannelli. 

Questi software, grazie a modelli matematici sofisticati, sono in grado di simulare la produzione energetica dell’impianto in funzione delle condizioni climatiche locali. 

Infine, si dimensionano i componenti dell’impianto, come i pannelli fotovoltaici, l’inverter e, se previsto, il sistema di accumulo, in modo da garantire un funzionamento ottimale e un rapido ritorno dell’investimento. 

Come vedi, il dimensionamento di un impianto fotovoltaico è un processo complesso, che richiede competenze specifiche e un bel quid di esperienza: non a caso, ti abbiamo consigliato di affidarti a un professionista del settore per ottenere un impianto su misura e garantirti la massima efficienza energetica.

Ultima generazione pannelli fotovoltaici: come installarli correttamente 

L’installazione accurata dei pannelli fotovoltaici, tenendo conto dei fattori climatici e ambientali, è la chiave per ottenere il massimo beneficio da questa tecnologia e contribuire alla riduzione dei consumi energetici.

In tal senso, orientamento e inclinazione sono fattori determinanti per garantirti il massimo rendimento.

L’ideale è posizionare i pannelli verso sud, con un’inclinazione compresa tra 25° e 35° rispetto all’orizzontale: questa configurazione permette di captare la maggior quantità di radiazione solare durante l’anno. Tuttavia, molto dipende anche dalla latitudine del luogo: nelle regioni più a nord, ad esempio, un’inclinazione leggermente maggiore potrebbe essere più vantaggiosa nei mesi invernali. 

Molto importante è  evitare ombreggiamenti causati da edifici, alberi o altri ostacoli, poiché questi riducono significativamente la produzione di energia termica. 

Per quanto riguarda la tipologia di installazione, la scelta tra un sistema fisso o uno orientabile dipende da vari fattori, tra cui il budget e le tue esigenze specifiche.

I sistemi orientabili, sebbene più costosi, offrono una maggiore flessibilità e possono aumentare la produzione di energia, soprattutto nei periodi dell’anno in cui la radiazione solare è meno intensa

Accumulo o non accumulo? Questo è il dilemma

Come abbiamo già detto, un sistema di accumulo rappresenta una componente fondamentale per ottimizzare l’utilizzo dell’energia prodotta da un impianto fotovoltaico. 

Si tratta di un dispositivo, solitamente costituito da batterie, che immagazzina l’energia elettrica in eccesso generata dai pannelli solari durante le ore diurne, rendendola disponibile per il consumo nelle ore notturne o nei periodi di scarsa insolazione. L’installazione di un sistema di accumulo è particolarmente consigliata in situazioni specifiche: ad esempio, per coloro che risiedono in zone soggette a frequenti interruzioni di corrente, le batterie rappresentano una fonte di energia di riserva preziosa, garantendo continuità operativa anche in caso di black out. Inoltre, per chi desidera massimizzare l’autoconsumo e ridurre al minimo la dipendenza dalla rete elettrica, l’accumulo è una soluzione ideale, parchè consente di ridurre notevolmente l’importo delle tue bollette elettriche.

Tuttavia, non sempre l’installazione di un sistema di accumulo è economicamente vantaggiosa, poiché decidedere di installare un sistema di accumulo rende il tuo investimento decisamente più impegnativo.

In altre parole, la decisione di investire in questa tecnologia deve essere valutata attentamente in base al proprio profilo di consumo, alle caratteristiche dell’impianto fotovoltaico e alla possibilità di usufruire di bonus e incentivi.

Un altro fattore che è bene considerare è la durata delle batterie: sebbene i sistemi di accumulo moderni abbiano una vita utile piuttosto lunga, è utile tener conto del costo di sostituzione delle batterie nel lungo termine, considerando che dovrai sostituirle, nei casi migliori, ogni 10-15 anni.

Se stai valutando la possibilità di dotare il tuo impianto fotovoltaico di un sistema di accumulo, puoi farti guidare dai calcoli e dalle stime del consulente a cui richiederai supporto: generalmente il preventivo riporta anche un calcolo del rientro dell’investimento e di tutte le variabili del caso.

Magari richiedi un preventivo sia per la soluzione con accumulo, che senza accumulo: ragionare su numeri e cifre ti darà sicuramente più contezza del reale valore dell’investimento, indicandoti con più chiarezza quale soluzione può risultare più conveniente.

Ultima generazione pannelli fotovoltaici: di che manutenzione necessitano?

Come abbiamo visto, l’ultima generazione di pannelli fotovoltaici, grazie all’impiego di materiali innovativi e celle solari ad alta efficienza, è in grado di convertire una quantità sempre maggiore di energia solare in elettricità, garantendo un rendimento energetico superiore e una durata nel tempo prolungata rispetto ai modelli tradizionali.  Inoltre, i pannelli di ultima generazione sono spesso coperti da garanzie più lunghe rispetto ai modelli tradizionali, a testimonianza della fiducia dei produttori nella qualità dei loro prodotti.

Tuttavia, anche questi sistemi più efficienti e duraturi richiedono una manutenzione regolare per assicurare prestazioni ottimali e una lunga vita operativa.

Nonostante la loro robustezza e resistenza agli agenti atmosferici, i pannelli di ultima generazione necessitano di una pulizia periodica, specialmente se sono installati in zone particolarmente inquinate o polverose. Si tratta di un’operazione semplice, che non richiede particolari competenze: ti basta munirti di straccio e detergente delicato, per rimuovere lo sporco accumulato sulla superficie dei pannelli, ricordando che lo sporco depositato potrebbe coprire la superficie del pannello, compromettendone l’efficienza. 

Ricorda anche di effettuare controlli regolari sull’integrità dei moduli, poiché eventuali crepe o scheggiature potrebbero comprometterne la tenuta stagna e l’efficienza.

Grazie ai sistemi di monitoraggio integrati, puoi verificare in tempo reale le prestazioni dei pannelli fotovoltaici e individuare eventuali anomalie nel loro funzionamento: in questo modo puoi rilevare tempestivamente eventuali cali di produzione energetica, che potrebbero essere causati da fattori esterni come l’ombreggiamento o da problemi interni all’impianto. 

Un ultimo consiglio è quello di dare periodicamente un’occhiata ai connettori e ai cablaggi che collegano i pannelli all’inverter, assicurandoti che siano ben serrati e privi di ossidazioni o danneggiamenti.