Il riscaldamento globale e i recenti aumenti dell’energia e del gas stanno spingendo sempre più privati a installare un impianto fotovoltaico residenziale sul tetto di casa. I costi di un impianto di questo tipo sono ormai contenuti e sfruttando i contributi statali è possibile ridurre di molto la spesa. I pannelli fotovoltaici, magari abbinati a un sistema di accumulo, consentono sia di ridurre la propria impronta ambientale sia di risparmiare sulla bolletta grazie all’autoconsumo. Per autoconsumo intendiamo l’energia elettrica prodotta e utilizzata direttamente nel luogo di produzione, quindi non immessa nella rete di trasmissione o di distribuzione dell’energia elettrica. Maggiore è l’autoconsumo maggiore è la quota di energia prodotta che viene utilizzata in proprio e di conseguenza minore è la spesa in bolletta.
Pannelli, inverter e servizi integrati per la gestione e l’autoconsumo
In estrema sintesi, un impianto fotovoltaico residenziale è costituito dai pannelli solari, dall’inverter e da un eventuale sistema di accumulo. A completamento dei moderni impianti, ormai tutti i produttori di inverter forniscono servizi aggiuntivi e app, così l’utente può controllare il sistema, anche da remoto, e avere una misura della produzione di energia, dei consumi e del risparmio.
Fotovoltaico residenziale – Pannelli
I pannelli solari sono costituiti da un sottile strato di silicio o di un altro materiale capace di convertire in elettricità la luce che proviene dal sole. Lo strato fotosensibile è costituito da silicio policristallino, silicio monocristallino, film sottile o altri materiali. Le celle policristalline sono le più efficienti per la conversione della luce in energia elettrica, mentre i pannelli a film sottile hanno rendimenti più bassi ma prezzi più convenienti e maggiore versatilità di utilizzo. I film sottili sono realizzati tramite evaporazione su supporti rigidi o flessibili (vetro, plastica, lamiera) di composti costituiti da silicio e idrogeno, diselenurio di indio e rame (CIS), telloruro di cadmio (CdTe). I film possono essere fatti con celle multigiunzione, in cui vari strati sovrapposti di materiale fotovoltaico sfruttano parti diverse dello spettro luminoso solare, con un aumento dell’efficienza totale.
Lo strato fotosensibile è protetto dalle intemperie e dagli urti da una lastra di vetro frontale, mentre il pannello posteriore può essere metallico o ancora di vetro. Gli sviluppi tecnologici portano a pannelli sempre più grandi. Se un paio di anni fa le dimensioni tipiche erano di 1.500 – 1.700 mm, oggi è normale arrivare a 2.000 – 2.300 mm. Inoltre gli spessori dei pannelli sono sempre più ridotti: da 40 – 45 mm si è ormai arrivati a meno di 30 mm.
L’efficienza di un pannello fotovoltaico è uno dei parametri più importanti. Per efficienza si intende la percentuale di energia luminosa incidente convertita in energia elettrica. 10 anni fa i pannelli avevano un’efficienza di conversione intorno al 15%, oggi i moduli più performanti superano il 21%.
Per quanto riguarda il posizionamento, nel caso di impianti residenziali si sfrutta praticamente sempre il tetto dell’abitazione, con l’accortezza di orientare i pannelli verso sud (nel nostro Paese) e con un’inclinazione che tiene conto della latitudine della località (circa 30° nel sud Italia fino a circa 40° al nord). I tetti delle case possono essere parzialmente ombreggiati (a causa di comignoli, antenne paraboliche, alberi): in questi casi è fondamentale che il pannello sia costruito con circuiti che consentano di far scorrere l’energia anche quando parte delle celle non è illuminata. Le piste elettriche possono includere diodi di bypass, per escludere le celle in ombra, oppure le celle possono essere tagliate a metà (half-cut) o in più parti, collegate in modo da ottenere due o più sezioni gemelle indipendenti.
Un altro fattore a cui sono sensibili i pannelli è la temperatura di esercizio. In genere, più è alta minore è l’efficienza. Moduli di qualità standard possono perdere lo 0,5% di efficienza per ogni grado centigrado di aumento della temperatura. LG dichiara una perdita di 0,33% / grado centigrado per la sua linea NeON H+.
I moduli richiedono pochissima manutenzione, in pratica solo la pulizia da foglie e altri oggetti che impediscono che la luce arrivi allo strato fotosensibile. La durata dei pannelli è elevata: si misura in decine di anni, con un limitato e progressivo deterioramento delle prestazioni. FuturaSun dichiara una potenza in uscita pari al 90% di quella iniziale dopo 20 anni, con un calo all’87% dopo 25. I pannelli LG NeON H+ sono garantiti per funzionare al 90,6% delle loro prestazioni originali dopo 25 anni di uso.
Inverter
Un inverter, nella sua forma più semplice, è un dispositivo che trasforma la corrente continua in ingresso in corrente alternata in uscita. Ma un inverter per il fotovoltaico è molto di più, è il vero e proprio cuore del sistema. Il dispositivo si occupa infatti di bilanciare i carichi elettrici e i flussi di corrente, in modo che i pannelli possano lavorare sempre alla massima efficienza e che la quantità di energia prelevata dalla rete sia la minore possibile, così da sfruttare appieno quella prodotta dai moduli solari. Se poi è presente anche un sistema di accumulo, le cose per l’inverter si complicano ancora di più, perché l’apparecchio deve essere capace di gestire in maniera corretta anche la carica e la scarica delle batterie, sempre ottimizzando tutti i flussi di corrente tra i diversi elementi collegati.
Più in dettaglio, un inverter per fotovoltaico implementa la tecnica MPPT (Maximum Power Point Tracking) per ottenere dai pannelli solari la massima potenza possibile. L’operazione non è affatto banale, perché le celle solari hanno un comportamento complesso, influenzato da irradiazione solare, temperatura, resistenza elettrica totale. L’efficienza in output è quindi variabile ed è compito dell’inverter controllare l’uscita delle celle e determinare il carico resistivo ottimale per far lavorare i pannelli al loro massimo.
L’evoluzione più recente degli inverter è la possibilità di collegare – anche successivamente all’installazione – elementi elettrici di terze parti, per esempio un sistema di accumulo, una pompa di calore, wallbox e colonnine di ricarica. Questo implica la capacità per l’apparecchio di interfacciarsi con i dispositivi a livello sia hardware sia software. Un’altra tendenza del mercato è l’inclusione nell’inverter stesso di una batteria di capacità contenuta, utile per tamponare brevi interruzioni della corrente di rete e per assorbire surplus di produzione da parte dei pannelli.
Servizi
Un moderno impianto fotovoltaico residenziale non può essere composto da solo hardware, serve anche una sezione software che consenta al proprietario di monitorare il sistema per sapere l’energia prodotta, i consumi, lo stato di carica della sezione di accumulo, il prelievo e l’immissione di energia in rete, il livello di autoconsumo, il risparmio ottenibile in bolletta. In altre parole, il software deve permettere di conoscere in dettaglio tutti gli scambi di energia.
Un controllo di questo livello deve essere possibile anche da remoto, grazie ad app dedicate e a servizi Web ad hoc, fatti per essere semplici da usare e completi a livello di funzionalità e di informazioni fornite.
Il fotovoltaico residenziale in Italia
Secondo i dati pubblicati dal Gestore Servizi Energetici (GSE) nel maggio 2022, relativi alla situazione in Italia a fine 2021, il settore fotovoltaico nel nostro Paese continua a crescere, sia come numero di installazioni sia come potenza.
Più in dettaglio, nel corso del 2021 sono stati installati in Italia 80.491 impianti fotovoltaici, in grande maggioranza di taglia inferiore a 20 kW, per 938 MW di potenza. Alla fine dell’anno, la potenza installata complessiva è stata di 22.594 MW, con un incremento del 4,4% rispetto al 2020. La produzione registrata nel 2021 è stata di 25.039 GWh, valore appena superiore a quello del 2020 (un aumento dello 0,4%). Il settore residenziale ha fatto registrare, in totale a fine 2021, 812.610 impianti, 3.727 MW di potenza, 3.762 GWh di energia lorda prodotta, 1.328 GWh di autoconsumo.
Per quanto riguarda la tipologia dei pannelli fotovoltaici installati, il 69,8% della potenza è ottenuto con moduli in silicio policristallino, il 24,7% in silicio monocristallino, il 5,5% in film sottile o altri materiali.
Evoluzione del Superbonus
L’aiuto del Governo per favorire l’efficientamento delle abitazioni (compresa l’installazione di sistemi fotovoltaici residenziali), il cosiddetto Superbonus 110%, ha dato una scossa ai settori dell’edilizia e degli impianti solari. Purtroppo, però, ci sono state anche distorsioni del mercato, come un innaturale aumento dei prezzi dei materiali necessari per i lavori. Per cercare di risolvere il problema, il Governo Meloni ha modificato il Superbonus, cominciando con il ridurre la quota del rimborso, dal 110% al 90% a partire dal primo gennaio 2023.
Più in dettaglio, con il DL 176/2022 Aiuti quater, il Superbonus è stato rimodulato al 90% per le spese sostenute nel 2023 per i condomini, con l’introduzione della possibilità, anche per il 2023, di accedere al beneficio per i proprietari di singole abitazioni. Questo a condizione che si tratti di prima casa e che il reddito non sia superiore a 15.000 euro l’anno (il limite è innalzabile in base a un quoziente familiare).
Nel caso delle villette unifamiliari, il Superbonus si applica al 110% per le spese sostenute fino al 31 marzo 2023, a patto di aver raggiunto il 30% dei lavori alla data del 30 settembre 2022. Per quanto riguarda i condomini, rimane il regime del 110%.per quelli che al 24 novembre 2022 hanno già deliberato in assemblea condominiale l’intervento e hanno presentato entro il 25 novembre la comunicazione di inizio lavori asseverata (Cila).
Con il decreto Aiuti quater viene introdotta anche la possibilità di fruire, in 10 quote annuali di pari importo, dei crediti d’imposta non ancora utilizzati, crediti derivanti dalle comunicazioni di cessione o di sconto in fattura inviate all’Agenzia delle Entrate entro il 31 ottobre 2022. Il fornitore o il cessionario dovrà preventivamente inviare una comunicazione telematica alle Entrate, secondo modalità definite dall’Agenzia stessa. La quota di bonus non utilizzata nell’anno non potrà essere usufruita negli anni successivi, né richiesta a rimborso.