Impianto fotovoltaico: come funziona? quali sono i costi - prezzi di installazione e di manutenzione dei pannelli, i vantaggi e gli svantaggi, le detrazioni e gli incentivi per il risparmio energetico dell'Agenzia delle entrate? Guida completa 2018 sulla stima dei consumi e il calcolo della potenza dei pannelli fotovoltaici (dimensionamento). Quanti metri quadri di superficie occorrono per generare 3 6 9 kw? Approfondimento sulle tipologie di impianto: diretta, stand alone, grid connected. Infine, raccolta delle opinioni dai forum, per capire la reale convenienza.Impianto fotovoltaico costo funzionamento vantaggi svantaggi

Negli ultimi anni c'è stato un vero e proprio boom di impianti fotovoltaici (sigla FV) installati. Ad oggi, in Italia, se ne contano quasi 800.000, per una potenza totale di 19.283 MW (1MW=1.000.000 Watt). Gli impianti installati, nel corso dell’ultimo anno, sono per la grande maggioranza di piccole dimensioni.

Veneto, Lombardia ed Emilia Romagna, hanno quasi il 35 % dei pannelli fotovoltaici montati. La maggiore concentrazione di impianti si rileva nelle regioni del Nord (54% circa del totale), mentre nel Centro è installato circa il 17% e nel Sud il restante 29%.

Ulteriore spinta si prevede quest'anno, visto che gli edifici di nuova costruzione dovranno coprire, tramite il ricorso a energia prodotta da fonti rinnovabili, il 50% dei consumi previsti per l’acqua calda sanitaria, il riscaldamento ed il raffrescamento.

L'andamento dello sviluppo dei pannelli fotovoltaici è conseguenza diretta dei costi, dei vantaggi, degli svantaggi e delle detrazioni fiscali messe in campo dall'Agenzia delle entrate. Nell'articolo, oltre ad approfondire questi aspetti, cercheremo di spiegarvi il funzionamento dell'impianto, come calcolare il numero di pannelli necessari per il vostro fabbisogno e infine segnaleremo le recensioni e le opinioni raccolte nei forum su questi impianti.

Prima di entrare nel dettaglio, vorrei segnalarvi la differenza tra impianto fotovoltaico (oggetto del presente articolo) e impianto solare termico: entrambi utilizzano l’energia solare, attraverso dei pannelli che ne ricevono le radiazioni luminose, ma se il fotovoltaico converte direttamente questa energia in corrente elettrica, il solare termico sfrutta l’energia del sole per riscaldare l’acqua utilizzabile per il riscaldamento e/o per l'acqua calda della cucina e del bagno.

Che cos'è un impianto fotovoltaico e come funziona?

L’impianto fotovoltaico è l’insieme di componenti meccanici, elettrici ed elettronici, che captano l’energia solare, la trasformano in energia elettrica, sino a renderla disponibile all’utilizzazione da parte dell’utenza. Un impianto fotovoltaico trasforma direttamente ed istantaneamente l’energia solare in energia elettrica, senza l’utilizzo di alcun combustibile.

La sorgente energetica di un sistema fotovoltaico è quindi rappresentata dal sole.  Per irraggiamento solare si intende l'energia emessa dal sole su una superficie di area unitaria (W/mq), mentre la radiazione solare è l’energia emessa dal Sole.

schema impianto fotovoltaico

Un impianto fotovoltaico (vedi figura in alto) è essenzialmente costituito da:

1. un generatore (dispositivo che produce energia) costituito da moduli o pannelli  fotovoltaici: l'elemento base del pannello è la cella realizzata in silicio, materiale che ha la proprietà, tipica di alcuni materiali semiconduttori, di generare elettricità se colpiti da radiazione luminosa (effetto fotovoltaico).

Il silicio, elemento molto diffuso in natura, è quindi il materiale base per la cella fotovoltaica, dispositivo elementare in grado di produrre circa 1,5 Watt in corrente continua, normalmente insufficiente per gli usi comuni. Per sopperire a ciò, vengono collegate più celle e incapsulate in una struttura a formare il modulo, componente base commercialmente disponibile. Più moduli formano le sezioni di un impianto, la cui potenza può arrivare a migliaia di kW.

Ricordiamo che la corrente può essere continua (DC) o alternata (AC). Quella continua, caratterizzata da un flusso continuo di intensità e con direzione costante, è prodotta dalle pile, dalle batterie delle auto, dalle batterie ricaricabili o dall'impianto fotovoltaico. Mentre, la corrente alternata è quella disponibile "in casa", caratterizzata da un alternarsi di pulsazioni positive e pulsazioni negative.

I pannelli possono essere orientati verso il sole su strutture fisse o su strutture in grado di seguirne il movimento, allo scopo di incrementare la captazione solare (impianto ad inseguimento). In Italia l’esposizione ottimale per moduli fissi è verso Sud, con un’inclinazione di circa 30-35 gradi.

2. a valle del pannello possiamo avere il regolatore di carica:apparecchio elettronico che regola la ricarica e la scarica delle batterie. Uno dei suoi compiti è di interrompere la ricarica ad accumulatore pieno;

3.dopo il regolatore, abbiamo l'accumulatore di energia o batterie: sono i magazzini di energia di un impianto fotovoltaico. Essi forniscono l’energia elettrica quando i moduli non sono in grado di produrne per mancanza di irraggiamento solare;

4.a seguire è posto l’inverter, che trasforma la corrente continua, generata dalle celle, in corrente alternata, direttamente utilizzabile dagli utenti o riversabile in rete. Se l’apparecchio da alimentare necessita di corrente continua (es. cartello stradale) si può fare a meno di questa componente. 

5. infine, l'altro componente è il quadro elettrico contenente le apparecchiature di manovra-protezione e i cavi di collegamento. In esso avviene la distribuzione dell'energia.

In caso di consumi elevati o in assenza di alimentazione da parte dei moduli fotovoltaici la corrente viene prelevata dalla rete pubblica (Enel). In caso contrario, l’energia fotovoltaica eccedente viene di nuovo immessa in rete. Il quadro misura, inoltre, la quantità di energia fornita dall'impianto fotovoltaico alla rete Enel.

Quali sono le tipologie di impianto: diretta, stand alone, grid connected?

Tutti gli impianti fotovoltaici sono classificabili nelle seguenti categorie:

  • alimentazione diretta;

  • funzionamento ad Isola;

  • funzionamento per immissione in rete.

Alimentazione diretta: l’apparecchio da alimentare (es. pompa idraulica) viene collegato direttamente al modulo fotovoltaico. Il grande svantaggio di questo tipo di impianti è che l’apparecchio collegato non funziona in assenza di sole (di notte).

Applicazioni: piccole utenze come radio, piccole pompe, calcolatrici tascabili, ecc.

Funzionamento ad isola (detti stand alone): il modulo FV alimenta uno o più apparecchi elettrici. L’energia fornita dal modulo, ma momentaneamente non utilizzata, viene usata per caricare degli accumulatori (impianto fotovoltaico con accumulo). Quando il fabbisogno aumenta, o quando il modulo fotovoltaico non funziona (per esempio di notte), viene utilizzata l’energia immagazzinata negli accumulatori. Applicazioni: zone non raggiunte dalla rete di distribuzione elettrica e dove l’installazione di essa non sarebbe conveniente. Esempi applicativi sono l’alimentazione domestica di rifugi e casolari di campagna.

Funzionamento per immissione in rete (detti grid connected): come nell’impianto ad isola, il modulo solare alimenta le apparecchiature elettriche collegate. L’energia momentaneamente non utilizzata viene immessa nella rete pubblica (Enel). Il gestore di un impianto di questo tipo fornisce dunque l’energia eccedente a tutti gli altri utenti collegati alla rete elettrica, come una normale centrale elettrica.

Nelle ore serali e di notte la corrente elettrica può essere nuovamente prelevata dalla rete pubblica. Naturalmente il gestore (es. proprietario di casa) di un impianto fotovoltaico di questo tipo verrà pagato dall’impresa erogatrice di energia elettrica per l’energia immessa in rete. Tutto ciò aiuta ad ammortizzare gli investimenti in tempi relativamente brevi.

Applicazioni: in qualsiasi posto che disponga di un allacciamento standard alla rete pubblica, come abitazioni, uffici, stabilimenti industriali, officine artigianali, banche, scuole, edifici pubblici, ecc.

Ricapitolando, negli impianti per immissione in rete, l’energia viene convertita direttamente in corrente elettrica alternata, che può alimentare le normali utenze oppure essere immessa nella rete, con la quale lavora in regime di interscambio (linea elettrica - casa). In quest’ultimo caso, presso l’utente sono installati due contatori: uno che contabilizza l’energia elettrica fornita dall’impianto fotovoltaico alla rete ed uno che contabilizza l’energia elettrica che l’utente preleva dalla rete. Nell’ipotesi in cui le due tariffe coincidano, l’utente paga all’ente erogatore dell’energia elettrica GSE (Gestore dei servizi energetici) solo la differenza tra l’energia consumata, prelevata dalla rete, e quella fornita alla rete.

Tipi di pannelli fotovoltaici (monocristallini, policristallini e film sottile).

Le dimensioni dell'impianto fotovoltaico dipendono dalla potenza richiesta dalla richiesta e dal tipo di cella utilizzata (quindi dal rendimento). 

Le tecnologie utilizzate per le celle dei pannelli fotovoltaici sono:

  • monocristallino: celle caratterizzate dal più alto grado di purezza del silicio. Di conseguenza sono le più efficienti con rendimenti (luce solare che viene convertita in energia elettrica) intorno al 12-19 %. I pannelli sono i più costosi e vengono utilizzati se non si dispone di molto spazio.

  • policristallino: ottenute per fusione degli scarti dei moduli monocristallini. Il costo, rispetto ai monocristallini, è minore così come il rendimento (10, 12%). Circa il 45% dei pannelli solari di oggi sono realizzati con questa tecnologia.

  • film sottile: realizzate da un pellicola sottile di materiale fotovoltaico. Questo tipo di cella ha il rendimento minore (4 - 8%) ma è più economica. Sono moduli meno efficienti ma abbastanza diffusi vista l'economicità e la versatilità (può essere flessibile e può essere in grado di ricoprire ed adattarsi perfettamente ad una moltitudine di differenti strutture architettoniche).

Attenzione!!! Un’efficienza minore non significa minore qualità dei pannelli, ma una maggiore superficie necessaria per kWh prodotto

L'immagine sotto ci fornisce con estrema chiarezza di quanti metri quadri di superficie abbiamo bisogno per generare un kW di picco.

1kwp monocristallino occorrono 5,65 mq

1kwp policristallino occorrono 7,24 mq

1kwp film sottile occorrono 11,71 mq

La potenza di picco (espressa in Kwp) rappresenta la potenza massima erogabile dall’impianto in determinate condizioni (ottimali) di riferimento. La potenza effettivamente erogata dall’impianto, invece, è inferiore ,per i seguenti motivi:  inclinazione non perfetta del pannello fotovoltaico, condizioni atmosferiche avverse, stato di manutenzione, decadimento delle prestazioni nel tempo delle celle;

A titolo di esempio un impianto per generare 3 kwp necessita di: 16 mq di pannelli monocristallino o 21 mq di pannelli in policristallino oppure 33 mq di film sottile; 

Stima dei consumi e calcolo della potenza dei pannelli fotovoltaici. Quanti metri quadri di superficie occorrono per generare 3 6 9 kw? Dimensioni appartamento

La prima operazione da eseguire per il dimensionamento di un impianto fotovoltaico è quella di quantificare, con la massima precisione possibile, tutte le utenze elettriche da collegare all’impianto, al fine di conoscere il valore di potenza di consumo (Watt) e le ore di accensione (h).

Per aiutarsi in questa fase, è possibile realizzare una tabella riepilogativa ,dove inserire, per ciascun apparecchio, la potenza (Watt) indicata sull'etichetta e le ore (h) presunte di funzionamento giornaliero. Il risultato finale che occorre conoscere, sono i “Wattora giornalieri consumati” (Wh), che si ottengono sommando per ogni apparecchio elettrico le ore presunte di accensione quotidiana moltiplicate per la potenza (Watt).

Dall'esempio, abbiamo bisogno di 2,12 Kwh al giorno x 365 giorni =775 Kwh all'anno per mantenere in funzione questi elettrodomestici.

Con questo esempio ho cercato di spiegarvi il concetto di kwh consumate. Più in generale, per stimare il consumo annuo in kWh di una famiglia, non occorre questa procedura. E' sufficiente utilizzare la seguente formula:

Consumo annuo = 500 kWh + (500 kWh x numero di persone che vivono in casa)

Il che significa:
1000 kWh per una persona;
1500 kWh per un nucleo di due persone;
2000 kWh per un nucleo di tre persone;
2500 kWh per un nucleo di quattro persone;
... e così via

Ora che conosciamo i nostri consumi, occorre determinare i kw del nostro impianto fotovoltaico attraverso la produzione energetica giornaliera (kWh) di un impianto fotovoltaico.

Diciamo che in Italia la produzione di energia fotovoltaica per kW picco di potenza può variare da un minimo di 1000 kWh a un massimo 1500 kWh all'anno a seconda della località. Il che significa per esempio che un impianto di 3 kWp di potenza collocato in Italia produce generalmente più di 3.000 kWh e meno di 4.500 kWh all'anno.

Quindi, il rendimento di un impianto fotovoltaico da 3 kw è mediamente di:

  • 3.000 kwh l’anno nel nord Italia;

  • 3.750 kwh l’anno nel centro Italia;

  • 4.500 kwh l’anno nel sud Italia.

Ora abbiamo tutti gli elementi per dimensionare il nostro impianto

Prendiamo ad esempio una famiglia di 4 persone che vive nel nord Italia. Secondo la formula per la stima dei consumi, i familiari necessitano di circa 2500 Kwh ogni anno. Sarà sufficiente un impianto da 3kw che genera 3000 Kwh all'anno. Se vogliono utilizzare delle celle policristalline avranno bisogno di una superficie di pannelli pari ad almeno 21 mq.

4 FAMILIARI 2.500 kwh consumati < 3.000 kwh generati  ---> 21 mq di pannelli con celle policristalline

Altro esempio. Famiglia di 8 persone del centro italia. Secondo la formula, i familiari consumano circa 4.500 Kwh all'anno.  Sarà sufficiente un impianto da 4.5 kw che genera 5.625 Kwh all'anno. Se vogliono utilizzare delle celle monocristalline avranno bisogno di una superficie di pannelli pari ad almeno 25 mq.

8 FAMILIARI 4.500 kwh consumati < 5.625 kwh generati  ---> 25 mq di pannelli con celle monocristalline

Quali sono i vantaggi e gli svantaggi di un impianto fotovoltaico? Convenienza

I principali vantaggi degli impianti fotovoltaici possono riassumersi in:

  • generazione distribuita nel luogo dove serve (soluzione ottimale per abitazioni isolate);

  • assenza di emissione di sostanze inquinanti (soluzione ecologica);

  • risparmio di combustibili fossili (metano, gpl, gasolio);

  • affidabilità degli impianti, poiché non vi sono parti in movimento (vita utile di norma superiore ai 20 - 25 anni);

  • ridotti costi di esercizio e manutenzione;

  • modularità del sistema (per incrementare la potenza dell’impianto è sufficiente aumentare il numero di moduli) secondo le reali esigenze dell’utente;

  • Più importante: risparmio economico e guadagni nel caso di impianto grid connected.

Svantaggi

  • costo iniziale per la realizzazione di un impianto fotovoltaico ancora piuttosto elevato a causa di un mercato che non ha ancora raggiunto la piena maturità tecnica ed economica. È comunemente noto che negli ultimi due decenni i prezzi degli impianti fotovoltaici «chiavi in mano» sono calati vertiginosamente. Oggi, un impianto fotovoltaico costa circa dieci volte di meno rispetto a venti anni fa;

  • produzione di elettricità discontinua a causa della variabilità della fonte energetica solare (sopperita in parte dagli accumuli).

Recensioni nei forum e convenienza

Nei forum, i consumatori che hanno installato i pannelli,  sono sostanzialmente soddisfatti. Alcune lamentele si riscontrano sui kwh generati, che, in alcuni casi, risultano inferiori rispetto a quelli previsti.

Al di là di questo e facendo due calcoli, mediamente in 8 anni l'investimento viene ripagato. Considerando la vita utile a 25 anni, restano 17 anni di corrente "gratuita".

Basti pensare che, mentre l’energia in bolletta costa da 0,19 a 0,27 €/kwh, l’energia autoprodotta (detta autoconsumo) col fotovoltaico costa meno di 0,09 €/kwh. Con le detrazioni fiscali i costi effettivi possono scendere a 4-5 centesimi per kWh prodotto. Ma vediamo quali sono le detrazioni fiscali in vigore quest'anno.

Quali sono le detrazioni fiscali per gli impianti fotovoltaici da parte dell'Agenzia delle entrate? Ecobonus risparmio energetico - incentivi. Permessi e pratica comunale, manutenzione ordinaria o straordinaria

L'installazione dei pannelli fotovoltaici ricade tra gli interventi di manutenzione ordinaria (art. 6 del Testo Unico sull'Edilizia). La manutenzione ordinaria, a oggi e in generale,  non richiede alcun permesso in comune (consiglio di verificare il regolamento edilizio del luogo di ubicazione della casa, per eventuali deroghe).

Bisogna prestare particolare attenzione nei luoghi di particolare pregio paesaggistico (edifici vincolati) dove potrebbero essere richieste delle pratiche in soprintendenza (ufficio cui spetta il compito della tutela dei beni culturali del paese) per l'installazione dell'impianto. Non sempre è possibile collocare i pannelli in zone vincolate.

L'installazione dei pannelli fotovoltaici rientra tra le opere soggette a detrazione fiscale per le ristrutturazioni al 50 % o per il risparmio energetico, sempre al 50%. L’importo massimo di spesa ammessa al beneficio delle detrazioni per ristrutturazione è di euro 96.000,00. Per cui l’ammontare massimo della detrazione è di 48.000 euro in 10 rate annuali. 

Inoltre, solo se la fornitura dell'impianto è posta in essere nell’ambito del contratto di appalto, quindi l'impianto viene acquistato dalla ditta installatrice, avete diritto ad un'iva al 10% e non al 22%.  L'impresa, in questo caso, acquisterà i prodotti dal fornitore  con l'IVA al 22% e poi applicherà al committente l'IVA al 10% (andando quindi in "credito d'IVA" nei confronti dello Stato);

I pagamenti dovranno avvenire attraverso bonifico parlante. Molte banche hanno predisposto dei bonifici pre-compilati. Sicuramente attraverso la home-banking troverete questo servizio. Comunque, le corrette diciture delle causali sono le seguenti:

Causale bonus 50 % ristrutturazione edilizia

Bonifico relativo a lavori edilizi che danno diritto alla detrazione prevista dall’articolo 16-bis del Dpr 917/1986 – Pagamento fattura n. ___ del___ a favore di ___ partita Iva ___”.

Causale ecobonus risparmio energetico

“Bonifico relativo a lavori di riqualificazione energetica che danno diritto alla detrazione prevista dall’articolo 1, commi 344-347, legge 27 dicembre 2006, n. 296. – Pagamento fattura n. ___ del___ a favore di ___ partita Iva ___”.

Quali sono i costi di manutenzione ed esercizio dell'impianto fotovoltaico?

Tra le spese più rilevanti abbiamo : manutenzione, riparazioni, sostituzioni degli inverter, moduli, fusibili, scaricatori di sovratensioni, interruttori e spese per la pulizia dell’impianto.

La manutenzione di un impianto fotovoltaico, consiste principalmente nel monitoraggio periodico:

  • della superficie vetrata dei pannelli e della loro eventuale pulizia, in caso di evidenti aree di sporco;

  • della tensione degli accumulatori di energia presenti nell’impianto, con particolare attenzione qualora vi fossero collegate più batterie, in modo da individuare eventuali accumulatori con valori di tensione molto più bassi, rispetto alle altre batterie dell’impianto. Tale controllo permette di individuare l’accumulatore eventualmente danneggiato, in modo da poterlo isolare e sostituire al più presto ed evitare che tutte le altre batterie risentano come prestazioni e durata;

  • del serraggio di viti e bulloni di fissaggio meccanico dei pannelli (sempre se possibile), e di quelle dei morsetti dei collegamenti elettrici, con particolare attenzione a quelli delle batterie. Per tutti i serraggi (meccanici ed elettrici), vale la raccomandazione di non eccedere mai nella loro stretta, onde evitare di rovinare i filetti e rendere inservibile il morsetto;

  • della polvere, che si sia eventualmente accumulata in prossimità delle aperture di areazione del regolatore di carica e dell’eventuale inverter, nonché di un controllo delle ventole di raffreddamento presenti soprattutto negli inverter.

costi di esercizio medi di un impianto fotovoltaico costruito a regola d’arte e gestito in modo efficiente oscillano tra i 2–6 centesimi ogni kWh. L'ampio range è dovuto al fatto che i costi di esercizio ordinari di un impianto dipendono da molteplici fattori. Una parte di essi può essere influenzata, altri fattori invece sono tipicamente legati a particolari eventi e condizioni di esercizio.

Un costo medio relativo alla manutenzione, ma molto variabile, si aggira intorno ai 2500 € in 25 anni.

Quali sono i prezzi o costi di installazione dell'impianto fotovoltaico? Preventivi Impianti da 3, 6, 9, 18 kw

Premettiamo che un impianto fotovoltaico produce elettricità per 20-25 anni, con poche necessità di manutenzione e una buona resistenza agli agenti atmosferici.

Gli impianti fotovoltaici possono avere le seguenti taglie nominali: 1,5 kWp, 3 kWp e da 6 a 18 kWp.

I prezzi tipici sono:

Impianto fotovoltaico 3 KW, 1 famiglia in appartamento ( n. 12 moduli fotovoltaici policristallino, n.1 inverter, struttura di sostegno tetto a falda, materiale per installazione standard, installazione, pratica completa Enel, Comune € 4.990,00 iva compresa).

Impianto fotovoltaico 4.5 KW, 1 famiglia in villa ( n. 18 moduli fotovoltaici policristallino, n.1 inverter, struttura di sostegno tetto a falda, materiale per installazione standard, installazione, pratica completa Enel-Comune costo: € 7.400,00 iva compresa).

Impianto fotovoltaico 6.0 KW, 2 famiglie ( n. 25 moduli fotovoltaici policristallino, n.1 inverter, struttura di sostegno tetto a falda, materiale per installazione standard,  installazione, pratica completa Enel-Comune costo: € 9.900,00 iva compresa).

Madera Ing. Vincenzo
Author: Madera Ing. VincenzoEmail: Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Ingegnere Civile

Laureato all'Università degli Studi di Firenze, dal 2014 co-titolare dello Studio Madera.
Esperto in strutture, impianti, urbanistica ed edilizia.
Tra i clienti annovera: Unicef, Coca Cola, Credit Suisse.

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