Come dimensionare un impianto fotovoltaico

Calcolo del fabbisogno energetico

Per comprendere come si dimensiona un impianto fotovoltaico in maniera corretta, il primo step da seguire riguarda il calcolo del fabbisogno energetico domestico. Questo processo consiste nel determinare quanta energia effettivamente consumi la propria abitazione annualmente, così da poter stabilire la dimensione dell'impianto necessaria per soddisfare tali esigenze.

Come procedere? Innanzitutto, è utile consultare le bollette dell'elettricità degli ultimi 12 mesi. Solitamente, il consumo annuo è indicato in kilowattora (kWh). Per esempio, una famiglia di quattro persone potrebbe consumare tra 3.000 e 5.000 kWh all'anno, a seconda del numero e del tipo di elettrodomestici utilizzati.

In assenza delle bollette, oggi, sono disponibili diversi software online che permettono di stimare il proprio consumo, utilizzando variabili come il numero di abitanti, la superficie dell'abitazione e gli elettrodomestici presenti.

Ciò che è certo, in ogni caso, è che conoscere il proprio fabbisogno energetico è il primo passo per dimensionare correttamente un impianto fotovoltaico, garantendo che la produzione di energia sia sufficiente per coprire il consumo domestico e massimizzare l'efficienza dell'investimento.

Potenza dei pannelli fotovoltaici

Anche la potenza dei pannelli fotovoltaici rappresenta un parametro chiave per poter dimensionare correttamente il proprio impianto fotovoltaico. Questa misura, in particolare, viene espressa in kilowatt di picco (kWp), che rappresenta la massima potenza erogata dal pannello in condizioni ideali di irraggiamento solare.

Mediamente, un kilowatt di picco di pannelli fotovoltaici produce tra 1.000 e 1.500 kWh di energia all'anno. Tale variazione dipende sia dalla posizione geografica che dall'orientamento degli stessi pannelli.

In quest’ottica, per poter determinare la potenza necessaria dell’impianto, è essenziale considerare il proprio fabbisogno energetico annuale. Un esempio concreto? Se il proprio consumo totale è di circa 4.000 kWh e la propria abitazione è situata in una zona con buona esposizione solare, un impianto da circa 3-4 kWp dovrebbe essere sufficiente.

Un’ulteriore variabile da prendere in considerazione riguarda la tipologia di pannelli solari selezionati. Oggi, in commercio, s’incontrano diversi modelli, ognuno realizzato con materiali differenti e con caratteristiche specifiche:

• Pannelli in silicio monocristallino: offrono un'alta efficienza (15-20%) e occupano meno spazio, ma sono generalmente più costosi.
• Pannelli in silicio policristallino: leggermente meno efficienti (13-16%) ma più economici.
• Pannelli a film sottile: meno efficienti (6-12%) ma più flessibili e leggeri, adatti a superfici ampie.

Scegliere il giusto tipo di pannello e calcolare correttamente la potenza necessaria permette di ottimizzare il proprio investimento e assicurare che l'impianto fotovoltaico copra efficacemente l’intero fabbisogno energetico.

Come funzionano i pannelli fotovoltaici

Per comprendere come si dimensiona un impianto fotovoltaico, poi, occorre anche conoscere come effettivamente funzionino i pannelli solari. Conosciuti anche come moduli, essi trasformano la luce solare in energia elettrica attraverso un processo noto come “effetto fotovoltaico”. 

Tale fenomeno avviene all'interno delle celle fotovoltaiche, che sono i componenti fondamentali dei pannelli. Le celle sono realizzate principalmente in silicio, un semiconduttore che possiede proprietà ideali per la conversione dell'energia solare.

Com’è semplice intuire, dunque, un modulo fotovoltaico è composto da numerose celle solari collegate tra loro. Quando la luce del sole ne colpisce una, l'energia dei fotoni solari eccita gli elettroni presenti nel silicio, liberandoli dai loro atomi. Questo movimento di elettroni genera una corrente elettrica continua (CC).

Successivamente, la corrente continua prodotta dalle celle fotovoltaiche viene raccolta e trasportata all'interno dell'edificio tramite cavi elettrici. Tuttavia, dato che la maggior parte degli elettrodomestici e dei sistemi elettrici domestici utilizza corrente alternata (CA), è necessario un inverter, un dispositivo che rende possibile la conversione. 

Una volta stabilito come funzionano i pannelli, è utile comprendere i vari componenti di un sistema fotovoltaico completo. In particolare, include:

• Moduli fotovoltaici: i pannelli che raccolgono l'energia solare.
• Inverter: trasforma la corrente continua (CC) in corrente alternata (CA).
• Strutture di montaggio: supporti che fissano i pannelli sul tetto o su altre superfici.
• Sistemi di accumulo: batterie che immagazzinano l'energia prodotta in eccesso per un uso successivo.

L'energia prodotta dai pannelli, quindi, può essere utilizzata immediatamente per alimentare la propria abitazione, immagazzinata in apposite batterie per un uso futuro o immessa nella rete elettrica, ottenendo un compenso economico.

Quando si tratta di comprendere come dimensionare un impianto fotovoltaico con accumulo, invece, è necessario effettuare alcune considerazioni extra. Infatti, è fondamentale stimare non solo il consumo energetico giornaliero, ma anche quando esso avviene. 

Successivamente, occorre selezionare le batterie che meglio rispondono alle proprie esigenze, insieme alla loro capacità. Quest’ultima, in particolare, dipende dal consumo energetico previsto durante le ore senza produzione solare. Inoltre, è essenziale dimensionare correttamente l'inverter, che deve essere compatibile sia con la potenza dei pannelli solari sia con il sistema di accumulo.

Pannelli fotovoltaici: altre cose da tenere a mente prima di procedere all'acquisto 

Dopo aver stabilito il proprio fabbisogno energetico e calcolato la potenza necessaria per i propri pannelli, è fondamentale considerare una serie di fattori che influenzano sia l'efficienza del sistema sia il ritorno economico dell'investimento. Fra i principali, possiamo ricordare:

• Orientamento e inclinazione del tetto. L'orientamento ideale per i pannelli fotovoltaici è verso sud, in modo da massimizzare l'esposizione solare durante il giorno. Anche gli orientamenti a sud-est e sud-ovest possono essere efficienti. L'inclinazione, allo stesso modo, influisce direttamente sulla quantità di energia che i pannelli possono raccogliere. Un'inclinazione compresa tra 30° e 45° è generalmente ottimale per la maggior parte delle località. 
• Ombreggiamento. Le ombre causate da alberi, edifici vicini o altri ostacoli possono ridurre significativamente la resa dei pannelli fotovoltaici. È essenziale effettuare una valutazione accurata del sito per identificare e, se possibile, eliminare le fonti di ombreggiamento. 
• Superficie disponibile. La quantità di spazio disponibile sul tetto determina il numero di pannelli che è possibile installare. Mediamente, per ogni kilowatt di potenza installata sono necessari circa 5-7 metri quadrati. Un'analisi accurata dello spazio disponibile, considerando eventuali ostacoli come lucernari o comignoli, è cruciale per ottimizzare l'installazione.
• Aspetti normativi e permessi. Chiaramente, è essenziale verificare le normative locali prima di procedere con l'installazione. Nella maggior parte delle situazioni, non vi sono vincoli particolari. Tuttavia, per edifici storici o aree soggette a vincoli paesaggistici, potrebbero essere necessari permessi specifici. 
• Consigli pratici per l'installazione e la manutenzione. L'installazione di un impianto fotovoltaico dovrebbe essere eseguita da professionisti qualificati per garantire sicurezza ed efficienza. Bisogna accertarsi di rivolgersi a installatori con esperienza e buone referenze. Anche la manutenzione, seppur generalmente minima, è essenziale per mantenere i propri pannelli in uno stato ottimale.