L'impianto fotovoltaico termico
La maggior parte degli impianti che permettono di sfruttare l'energia solare sono di due tipi ben diversi: a pannelli fotovoltaici e i pannelli termici. Alcune aziende da anni propongono anche dei pannelli per predisporre un impianto fotovoltaico termico: allo stesso tempo permettono di recuperare dai raggi del sole sia l'energia elettrica, sia il calore che producono. In questo modo si ottiene un doppio vantaggio, pur non occupando ulteriormente la superficie del tetto. I pannelli sono costituiti infatti da comuni celle fotovoltaiche, sotto cui è montata una serpentina per il recupero del calore per irraggiamento. Le due tecnologie non sono in perfetta sintonia, perché le temperature ottimali di funzionamento dei due sistemi sono diverse, occorre quindi in genere cercare di prediligere il solare termico, oppure il prelievo fotovoltaico.
Come funzionano i pannelli solari
Fino ad alcuni anni fa in commercio si potevano trovare esclusivamente i pannelli per il solare termico e le celle fotovoltaiche. Le due tecnologie sono ben diverse tra loro. Da un lato ci sono le celle fotovoltaiche, ormai ben note a tutti: l'esposizione ai raggi solari dei pannelli permette di trasformare buona parte dell'energia prodotta in elettricità, per poi utilizzarla per tutti gli usi industriali e domestici che si conoscono, inserendola nella rete elettrica dell'edificio. Il solare termico funziona in modo più semplice e richiede delle strutture molto meno tecnologiche: si tratta di pannelli scuri, dipinti di nero, entro cui è disposta una serpentina piena di un fluido, che non modifica mai le sue proprietà fisiche alla variazione del calore. Il calore assorbito dal fluido viene poi trasferito all'acqua calda sanitaria di casa, per il riscaldamento domestico o per usi di altro genere.
Pro e contro del fotovoltaico termico
Un pannello fotovoltaico termico riunisce in sè le due tipologie di pannelli fino ad oggi utilizzate. Lo strato superiore è costituito dalle classiche celle fotovoltaiche, mentre al di sotto di esse passa la serpentina per l'assorbimento del calore prodotto dai raggi solari. Il vantaggio è estremo: non solo si può produrre energia elettrica, ma anche scaldare l'acqua all'interno degli impianti della casa. Gli svantaggi sono dovuti essenzialmente alle diverse temperature di esercizio dei due impianti. Il solare termico infatti dà i massimi vantaggi solo quando si riesce a mantenere l'acqua a temperature superiori ai 40-50°C; i pannelli fotovoltaici invece devono essere perennemente a temperature inferiori ai 25°C, o riescono a prelevare quote progressivamente minori di energia. I moderni pannelli fotovoltaici termici sono utilizzati come sonde delle pompe di calore, cosa che permette una temperatura di esercizio bassa, pur ottenendo buone quantità di calore dall'impianto.
Il costo di un impianto
Rispetto ai classici pannelli fotovoltaici, il fotovoltaico termico ha un costo superiore di circa il 25%, si deve però tenere conto del fatto che consente di ottenere maggiori vantaggi da un punto di vista energetico. Un impianto fotovoltaico termico di nuova generazione, con pompa di calore, per la produzione di circa 3 Kw di energia elettrica e acqua calda per una famiglia di 4 persone costa intorno ai 15.000€-16.000€, considerando di ottenere dai pannelli tutta la risorsa necessaria per i bisogni quotidiani. In genere però si preferiscono impianti più piccoli, con un costo intorno agli 8.000€, da utilizzare insieme ad una caldaia a gas e all'energia prelevata dalla rete elettrica cittadina. Si deve considerare però che tale spesa può godere degli sgravi fiscali pari al 65%, in quanto permette di migliorare l'efficienza energetica dell'edificio in cui viene installato l'impianto.
Domande frequenti
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Cos'è esattamente un pannello fotovoltaico termico e come funziona?Il pannello ibrido fotovoltaico-termico, spesso chiamato PVT, è un dispositivo unico che combina due tecnologie in un'unica struttura. Sulla superficie esterna sono presenti le classiche celle fotovoltaiche, responsabili della conversione della luce solare in energia elettrica. Sotto queste celle è installata una serpentina metallica attraverso cui circola un fluido termovettore. Questo fluido assorbe il calore generato dall'irraggiamento solare e dalle stesse celle (che altrimenti surriscaldandosi perderebbero efficienza), trasportandolo verso uno scambiatore per riscaldare l'acqua sanitaria o alimentare il riscaldamento. In sintesi, produce contemporaneamente corrente elettrica e acqua calda senza occupare spazio aggiuntivo rispetto a un normale pannello.
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Quali sono i principali vantaggi di installare un impianto ibrido?Il vantaggio principale è l'ottimizzazione dello spazio: si ottengono due forme di energia rinnovabile (elettricità e calore) utilizzando la stessa superficie del tetto, ideale per chi ha poco spazio disponibile. Inoltre, il raffreddamento delle celle fotovoltaiche grazie al passaggio del fluido termico migliora l'efficienza del modulo elettrico, poiché i pannelli tradizionali perdono rendimento con l'aumento della temperatura. Questo sistema riduce i consumi di gas per l'acqua calda e aumenta l'autoconsumo di elettricità, abbattendo significativamente la bolletta energetica. È particolarmente efficace se integrato con pompe di calore, sfruttando il calore a bassa temperatura prodotto dai pannelli.
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Esistono problemi tecnici legati alla coesistenza di due tecnologie diverse?Sì, esiste un conflitto intrinseco nelle temperature di esercizio. I pannelli fotovoltaici lavorano al massimo della resa quando sono freschi (sotto i 25°C), mentre il solare termico tradizionale richiede fluidi caldi (spesso sopra i 40-50°C) per essere efficiente nel riscaldamento dell'acqua. Sebbene il pannello ibrido cerchi di bilanciare questi aspetti, non è perfetto: il recupero termico serve principalmente a raffreddare le celle per preservare la produzione elettrica, piuttosto che a generare acqua bollente come farebbe un pannello termico puro. Per questo motivo, l'ibrido è spesso accoppiato a pompe di calore che possono lavorare efficacemente anche con fonti di calore a bassa temperatura, massimizzando il rendimento complessivo dell'impianto.
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Quanto costa un impianto fotovoltaico termico e conviene economicamente?I costi sono generalmente superiori rispetto a un impianto fotovoltaico standard, stimabili in una percentuale aggiuntiva del 25% circa. Un impianto completo di nuova generazione, capace di coprire i fabbisogni di una famiglia media, può costare tra i 15.000 e i 16.000 euro. Esistono anche soluzioni più piccole, intorno agli 8.000 euro, da affiancare a una caldaia esistente. Tuttavia, l'investimento risulta ammortizzabile grazie alle detrazioni fiscali del 65% (Ecobonus), applicabili poiché l'impianto migliora l'efficienza energetica dell'edificio. Il ritorno sull'investimento dipende dai consumi specifici e dagli incentivi locali, ma la doppia produzione energetica offre un risparmio costante sulla bolletta.
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È possibile installare un pannello ibrido su qualsiasi tipo di tetto?L'installazione richiede una valutazione preliminare della struttura e dell'orientamento. Poiché il pannello ibrido è leggermente più pesante e complesso di un normale modulo fotovoltaico, il tetto deve sostenere il carico aggiuntivo. L'orientamento a Sud (o comunque ben soleggiato) rimane fondamentale per massimizzare la produzione elettrica, ma l'inclinazione ideale può variare leggermente per ottimizzare anche il captaggio termico. Non tutte le coperture sono adatte: tetti piani richiedono supporti specifici per l'inclinazione, mentre i tetti inclinati permettono un montaggio più diretto. È essenziale farsi visitare da un tecnico qualificato per verificare l'idoneità statica e la presenza di ombre che potrebbero ridurre l'efficacia della componente termica ed elettrica.