Pannelli solari e pannelli fotovoltaici permettono di risparmiare sui consumi e al tempo stesso di dare una grossa mano all’ambiente. In entrambi i casi si tratta di impianti che sfruttano l’energia solare e che, tra l’altro, godono di ottimi incentivi governativi.
Allo stesso tempo l’impianto solare termico e l’impianto fotovoltaico presentano differenze sostanziali: a partire dalle tecnologie e i materiali utilizzati, fino ad arrivare all’efficienza e al costo.
Come funzionano i pannelli solari
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Quelli che generalmente vengono chiamati pannelli solari, andrebbero nominati in maniera più completa. La dicitura corretta èpannello solare termico, anche se in alternativa è possibile anche parlare di collettore solare.
In entrambi i casi si tratta di pannelli solari che raccolgono delle radiazioni emesse dal sole, per poi trasformarle in energia termica. L’energia accumulata da questo genere di pannelli solari può essere utilizzata tanto per il riscaldamento quanto per il raffrescamento di un ambiente. Ma anche per la produzione di acqua calda di processo o sanitaria.
Il pannello solare termico ha una storia antichissima: basti pensare che pare sia stato ideato ai tempi degli Antichi Romani. Successivamente anche Leonardo Da Vinci elaborò un’idea di parabola in grado di concentrare l’energia solare.
I pannelli solari termici come li intendiamo oggi sarebbero però stati inventati da Horace-Bénédict de Saussure nel 1767. Lo scienziato svizzero ricorreva a una specie di pentola foderata, che riusciva a portare alla temperatura di ben 109 °C.
I pannelli solari termici sono composti da pannello, scambiatore e serbatoio. La circolazione del fluido può essere naturale o forzata
In linea generale la tecnologia dei sistemi solari tecnici è fatta da tre elementi principali: il pannello, lo scambiatore e il serbatoio. Il pannello riceve l’energia solare, mentre lo scambiatore permette la circolazione del fluido che poi verrà trasferito nel serbatoio.
La circolazione dei fluidi è un elemento caratterizzante dell’intero sistema. La distinzione più canonica è quella tra circolazione naturale a termosifone e circolazione forzata. La circolazione naturale sfrutta il concetto fisico della convenzione e tendenzialmente comporta una maggiore perdita di carico.
La circolazione forzata sfrutta l’azione di sensori elettrici che valutano la temperatura del fluido per attivare o meno delle pompe. Una sottocategoria della circolazione forzata è la circolazione a svuotamento: in questo caso l’impianto funzionerà soltanto nel caso in cui splenda il sole, a patto che il serbatoio non sia ancora arrivato alla temperatura desiderata.
Come funzionano i pannelli fotovoltaici
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Il concetto di impianto fotovoltaico può essere compreso ricorrendo alla terminologia dell’ingegneria energetica. Tecnicamente parlando i pannelli fotovoltaici sono dispositivi optoelettronici, ovvero capaci di interagire con la luce.
Nel dettaglio i pannelli fotovoltaici assorbono l’energia solare e la convertono in energia elettrica. Per farlo utilizzano il cosiddetto effetto fotovoltaico: un fenomeno che si realizza nel momento in cui un elettrone viene assorbito da un fotone, passando dalla banda di valenza di un semiconduttore alla banda di conduzione.
Le prime scoperte che avrebbero reso possibile l’ideazione di impianti fotovoltaici risalgono alla seconda metà del 1800. La Scienza aveva iniziato ad avvicinarsi alle reazioni chimiche indotte dalla luce e l’americano Charles Fritz realizzò una cella solare con efficienza di conversione di circa l’1%.
I moduli fotovoltaici commerciali sarebbero arrivati soltanto negli anni ’60 del Novecento. La prima azienda a realizzarli fu la Sharp e venne seguita a stretto giro da altri grandi player della tecnologia.
I pannelli fotovoltaici spesso richiedono l’uso di silicio purificato. Questo procedimento ha una ripercussione diretta sul loro costo
Un impianto fotovoltaico è costituito da moduli, che a loro volta si basano su celle solari (anche note come celle fotovoltaiche). I pannelli fotovoltaici in commercio in linea di massima sono costituiti da un minimo di 48 a un massimo di 96 celle ciascuno.
I moduli fotovoltaici prevedono che le celle siano cablate su una griglia che deve canalizzare i loro elettroni. Ogni cella è connessa alle altre: in questo modo si possono realizzare dei circuiti in serie e in parallelo.
Per realizzare i moduli è necessario ricorrere a silicio molto più puro rispetto a quello generalmente in natura. Proprio il procedimento di purificazione dell’ossido di silicio ha un impatto considerevole sul prezzo del prodotto finito.
Allo stesso modo le diverse tipologie di lavorazione del silicio permettono di fare una distinzione netta tra le varie tecnologie realizzative dei pannelli fotovoltaici. Quelli con celle in silicio monocristallino sono i più efficienti (18-21%) e costosi. Quelli con celle in silicio policristallino riducono l’efficienza al 15-17%, ma sono di più facile realizzazione.
Come scegliere tra pannelli solari e pannelli fotovoltaici?
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La prima differenza tra pannelli solari e pannelli fotovoltaici è già stata approfondita nei capoversi precedenti e riguarda l’utilizzo che fanno della luce del sole. L’impianto solare termico trasforma l’energia solare in energia termica, mentre l’impianto fotovoltaico la trasforma in energia elettrica.
Dunque i pannelli solari sono ideali per chi ha bisogno di riscaldamento o raffreddamento, mentre i pannelli fotovoltaici permettono di attivare elettrodomestici vari ed eventuali.
Un altro elemento da tenere a mente per scegliere è l’efficienza, che nei pannelli solari termici si stabilizza mediamente attorno all’80%. Nei pannelli fotovoltaici invece è variabile in base alla tecnologia utilizzata: si va da un minimo di circa l’8% a un massimo di circa il 25%.
Il ciclo vitale di un impianto fotovoltaico è mediamente superiore rispetto a quello del solare termico. Nel primo caso si parla di più o meno 30 anni di garanzia; nel secondo di più o meno 20 anni.
Allo stesso modo il fotovoltaico è tendenzialmente più costoso. I prezzi vengono calcolati al metro quadro e i pannelli fotovoltaici hanno un costo che parte da un minimo di 5.000 euro m². Al contrario i pannelli solari hanno un costo di anche 1.200 euro m².
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Fonte Fastweb.it