Il fotovoltaico si è diffuso notevolmente dalla sua comparsa, indice di buona volontà e di normative a favore della generazione di energia da fonti rinnovabili. I costi hanno visto una riduzione notevole, ma resta un impianto la quale installazione e messa in opera richiede diverse competenze e non è alla portata di tutti. Se i materiali necessari, quindi, possono essere acquistati senza necessariamente ricorrere a finanziamenti o prestiti, la spesa per gli installatori non è indifferente.
Gli appassionati del fai da te, inoltre, potrebbero trovare non poco giovamento nel mettere insieme un sistema fotovoltaico completo e farlo funzionare al meglio. Certo sarebbe impossibile anche solo acquistare singolarmente pezzo per pezzo e fare in modo di collegarli insieme; servirebbero schede elettroniche progettate appositamente le quali richiedono competenze elettroniche avanzate. È possibile tuttavia acquistare dei kit già completi da poter assemblare e mettere in funzione in autonomia.
A Cosa Serve un Impianto Fotovoltaico
Ci sono numerosi vantaggi nel possedere un impianto fotovoltaico all’interno della proprietà, a cominciare dal risparmio sulla bolletta della luce. È difficile stimare quanto si possa risparmiare, ma per dare un’idea, è spesso possibile arrivare tranquillamente ad azzerare la bolletta dell’energia elettrica. Dati alla mano, infatti, si può notare come mediamente una famiglia di italiani con contatore da 3 kW consumi circa 10 kWh di energia ogni giorno. Un sistema fotovoltaico compatibile con questo specifico impianto elettrico è in grado di generare dai 3000 ai 4500 kWh annui, ovvero poco più di 10 kWh giornalieri di energia, più che sufficienti per coprire tutti i consumi.
Naturalmente dipende da molti fattori: posizione e direzione dei pannelli, efficienza, stagione, condizioni meteo e via dicendo. Tuttavia (e qui di scopre un secondo vantaggio) l’energia in eccesso è possibile immetterla nella rete, vendendola al relativo operatore. Perciò, più realisticamente, si potrebbero alternare bollette di credito e bollette di debito. Alcuni impianti consentono anche di accumulare l’energia in eccesso a seconda delle condizioni di consumo e di rete, così da non sprecare l’energia ricavata dal sole.
Materiali Necessari, Scelta della Batteria e Prezzi
I materiali necessari non sono effettivamente molti, ma potrebbero essere utili tanti strumenti di supporto per realizzare un impianto a regola d’arte (scatole di derivazione, canaline, cavi, morsetti, diodi, ecc.). I componenti essenziali sono naturalmente le celle fotovoltaiche, le batterie utili all’accumulo dell’energia in eccesso da poter sfruttare durante le ore notturne o nei giorni nuvolosi, un regolatore di carica che consenta di proteggere tutto il sistema di accumulo e di caricarlo correttamente, e l’inverter, componente essenziale e cuore dell’impianto, senza il quale non sarebbe possibile sfruttare correttamente l’energia in corrente continua derivante dalle celle.
La scelta delle batterie prevede tre tipi tecnologie: al piombo-acido, batterie AGM o batterie a gel. Le prime sono le più economiche e accessibili, tuttavia hanno una bassissima capacità di carica a parità di dimensione e sono molto pesanti. Soffrono di una pesante auto-scarica e possono esplodere in caso di caricamento errato o sovraccarico. Le batterie più comuni per il solare sono le AGM, decisamente più costose ma infinitamente più efficaci. Una batteria da 150 Ah costa mediamente 200 euro e sono molto robuste (sono immuni da cortocircuiti, hanno una lunghissima vita, mantengono la carica più a lungo, possono erogare correnti di picco molto elevate e via dicendo). Le batterie a gel, infine, sono altrettanto valide e il loro costo è poco inferiore a quello delle batterie AGM. Sono meno robuste e sono incline a rovinarsi in caso di errato collegamento; vengono impiegate più spesso negli UPS piuttosto che in impianti fotovoltaici.
Come Costruire l’Impianto
Non resta che inoltrarsi nella scelta di tutto il necessario per costruire un impianto fotovoltaico atto all’auto-generazione di energia elettrica. Si comincia dalle celle fotovoltaiche; a seconda del contatore installato (3 kW o 6 kW) si possono raggiungere dimensioni massime relativamente di 25 metri quadri e 50 metri quadri. Una cella, tuttavia, ha dimensioni ridotte e potrebbe essere necessario collegarne molteplici assieme. Generalmente si possono trovare pannelli da 150 Watt ciascuno a un costo variabile fra 100 euro e 250 euro a seconda del marchio, dell’efficienza e della tecnologia usata; pertanto nel caso l’obiettivo fosse il raggiungimento dei 3 kW potrebbero essere necessari 20 pannelli. Questi generano energia in corrente continua, perciò avranno due poli: positivo e negativo. La generazione prevede una tensione di 12 V.
Considerate le caratteristiche, collegare assieme le varie celle è un’operazione abbastanza semplice e può avvenire in serie o in parallelo. Nel primo caso l’obiettivo è quello di innalzare la tensione a parità di corrente prodotta da entrambi i pannelli (nel caso si disponesse di batteria/inverter a 24/48 volt o superiori). Nel secondo caso, invece, l’obbiettivo è ottenere una maggiore corrente a parità di tensione. Potrebbe essere utile, quindi, configurare i pannelli in modo da collegare 4 file in parallelo e le file in serie fra loro. In questo modo si ottiene una tensione più alta (48 volt) e si riduce il carico (Ampere) sui cavi, responsabile del riscaldamento degli stessi; naturalmente devono essere correttamente dimensionati all’impianto.
Il collegamento in serie prevede l’unione del polo positivo di una cella con il negativo dell’altra e via dicendo. I due poli da collegare alla batteria saranno agli estremi della fila. Fra il polo positivo e il negativo dello stesso pannello deve essere installato un diodo di bypass utile a limitare l’effetto hotspot della luce. Perciò se si collegano in serie due pannelli da 12 Volt e 12 Ampere, si ottiene una tensione di 24 V e una corrente di 12 A.
Il collegamento in parallelo, invece, prevede che il positivo di una cella sia collegato al positivo di un’altra e il polo negativo di una con il negativo dell’altra. In questo modo, avendo due pannelli da 12 V e 12 A, si ottengono 12 V e 24 A. anche in questo caso, in ogni polo positivo di ogni cella va installato un diodo di bypass (diodo Schottky) utile a impedire che l’energia accumulata nella batteria si scarichi nei pannelli stessi rovinandoli.
Il collegamento delle batterie deve essere effettuato in parallelo e devono essere tutte identiche fra loro. Due batterie in parallelo consentono di raddoppiare la capacità mantenendo la tensione costante. Non si possono collegare direttamente i pannelli alle batterie. È necessario un regolatore di carica che abbia almeno un 20% di capacità in più rispetto a quella totale dell’impianto. Questo consentirà di caricare tutto il pacco batterie in modo costante e regolare, preservandone la vita. Il costo è di circa 200 euro.
A questo punto è necessario l’intervento di un inverter. Questo componente consente di convertire la tensione costante derivante dalle batterie in alternata, rendendola compatibile con l’impianto domestico e tutti i dispositivi connessi. Un inverter adeguatamente dimensionato (da 3000 W) ha un costo che va dai 150 ai 500 euro e spesso sono in grado di sincronizzare l’onda sinusoidale in uscita con quella della rete.
Come accennato precedentemente, la scelta dei cavi deve essere proporzionata alla potenza dell’impianto. Devono essere più corti possibile sia nelle celle, sia nelle batterie. È importante che anche la loro lunghezza sia sempre uguale. Con un impianto da 3 Kw (distribuiti in 54 celle, con una tensione di 24 Volt) sono necessari cavi abbastanza spessi da sopportare picchi di 125 Ampere, perciò un cavo con sezione di 10 mmq dovrebbe essere più che sufficiente.
Obblighi di legge
A livello legislativo non vi sono particolari limitazioni. A livello meramente burocratico, è necessario notificare il comune solo nel caso in cui i pannelli vengano fissati sul tetto dell’abitazione. Se i pannelli si possono rimuovere con facilità e spostare, invece, è possibile procedere senza necessariamente chiamare in causa il comune.
Discorso diverso per l’allacciamento alla rete domestica. La corrente generata deve essere consumata tutta sul momento oppure accumulata in apposite batterie, ma il contatore deve sempre restare acceso e non è possibile sfruttare solamente l’energia prodotta dalle celle fotovoltaiche. Per poter immettere l’energia in surplus nella rete elettrica così da avere un ricavo, è necessario l’intervento degli operatori Enel, così che predispongano l’impianto per tale scopo e modifichino il contratto di fornitura dell’energia.