27
Thu, Jun

Impianto a tegole fotovoltaiche: caratteristiche e prezzi

Efficienza energetica

In questo articolo vedremo cosa sono le tegole fotovoltaiche ed esamineremo le caratteristiche delle varie tipologie , vantaggi e svantaggi rispetto a un impianto fotovoltaico classico.

Le tegole fotovoltaiche, anche dette tegole solari, rappresentano forse la soluzione più elegante al problema dell'integrazione architettonica degli impianti a pannelli fotovoltaici, impiegati per la produzione di energia elettrica a partire dal sole.

Cosa sono i pannelli fotovoltaici

I pannelli fotovoltaici, sono dispositivi in grado di generare energia elettrica a partire dalla radiazione solare. IL principio fisico su cui si basa tale tipologia di pannelli è l'effetto fotovoltaico, il quale, è una sotto categoria dell'effetto fotoelettrico. Quest'ultimo, stabilisce che, in certi atomi, nello specifico nei semiconduttori, un elettrone che si trova a essere nella banda di valenza, nella quale è legato al nucleo, può passare alla banda di conduzione, in cui è libero di muoversi, grazie all'assorbimento di un fotone, il quale, deve possedere abbastanza energia da permettere, all'elettrone di cambiare banda. Allora, secondo tale principio, una cella fotovoltaica, è costituita dalla sovrapposizione di due strati molto sottili di semiconduttore, in genere silicio. Collegando in parallelo e in serie un numero più o meno grande di celle fotovoltaiche, viene realizzato il pannello fotovoltaico, il quale, esposto alla luce del sole, riesce a generare una tensione continua. Tale tensione, può essere facilmente trasformata in corrente alternata tramite un apposito inverter e può quindi essere utilizzata per il fabbisogno energetico domestico.

Esistono varie tipologie di celle fotovoltaiche, vediamo le più diffuse:
  • Celle a silicio monocristallino. Sono realizzate con l'impiego di silicio di elevata purezza e, per tale motivo, assicurano le migliori prestazioni. Si tratta purtroppo della tipologia più costosa.
  • Celle a silicio policristallino. Sono caratterizzate da minore purezza e minore efficienza, rispetto alla tipologia poc'anzi vista. Per contro hanno anche un costo minore.
  • Celle a silicio amorfo. Vengono realizzate disponendo, su un supporto di diverso materiale, uno strato molto sottile di atomi di silicio. La resa è sensibilmente inferiore rispetto alle precedenti ma si adattano a ricoprire, in maniera continua, superfici molto ampie.
  • Celle a CIS o GCIS. Sono celle fotovoltaiche che, come semiconduttore, utilizzano, al posto del silicio, Seleniuro di Rame Indio o Seleniuro di Rame Indio Gallio. Sono realizzate con un film sottile di questi composti, distribuiti, uniformemente su una lastra di plexiglas. Assorbono molto bene la luce solare e questo permette di avere un elevato rendimento in termini di energia prodotta.

Volendo quindi semplificare, le tegole fotovoltaiche, altro non sono che elementi architettonici utilizzati nell'edilizia con una duplice funzione:

  • Copertura impermeabilizzante.
  • Dispositivi che permettono di generare energia elettrica a partire dalla radiazione solare.

Sul mercato, è disponibile un'ampia gamma di tegole fotovoltaiche. Queste, infatti, possono differire tra di loro per forma e materiale utilizzato per la loro realizzazione.

La caratteristica comune che troveremo in ogni tipologia, è l'inserzione nel manufatto la quale serve per realizzare la copertura di materiale fotovoltaico.

In base a esso potranno esserci:

  • Tegole fotovoltaiche marsigliesi. Ricalcano la forma classica delle tegole marsigliesi dove, la parte piana centrale, è ricoperta di materiale fotovoltaico. Possono essere realizzate sia in plastica che in laterizio.
  • Tegole fotovoltaiche portoghesi. Riprendono la classica forma di tale tipologia di tegole e sono realizzate in plastica o cotto. Il materiale fotovoltaico trova posto nella loro area piana.
  • Coppi fotovoltaici. La forma è quella del classico coppo. Vengono realizzate in coppo, il quale, può anche essere antichizzato per integrarsi al meglio con le coperture di edifici antichi, i quali sono sottoposti a vincoli di natura paesaggistica. Il materiale fotovoltaico che troviamo su di esse, è realizzato con lastre di materiale flessibile sul quale viene spalmato un sottilissimo strato di silicio amorfo. In questo modo è possibile sagomare la cella fotovoltaica facendole assumere la classica forma curva del coppo.
  • Tegole fotovoltaiche trasparenti. Si tratta di tegole fotovoltaiche realizzate con l'utilizzo di sali organici trasparenti, i quali, lasciano passare quasi la totalità della luce visibile ma assorbono le frequenze nell'ultravioletto e nell'infrarosso. A causa di detto assorbimento, i sali organici di cui questa tipologia di tegole fotovoltaiche sono costituite, emettono una luminescenza vicina all'infrarosso. Tale emissione, viene indirizzata sul borgo della tegola. In quest'area, è presente una sottile striscia di materiale fotovoltaico, il quale, ha il compito di captare la luminescenza e convertirla in elettricità. Appare evidente che, tale tipologia di tegole fotovoltaiche ha una bassa resa ma, di contro, permette alla luce di filtrare e illuminare gli ambienti tramite luce naturale producendo, in ogni caso, una piccola dose di energia.
  • Scandole fotovoltaiche. Sono in tutto e per tutto simili alle scandole bituminose. Il film di materiale fotovoltaico, è incollato su un supporto in resina.

Caratteristiche delle tegole fotovoltaiche

Basandoci su quanto fin qui detto, possiamo ipotizzare che, le celle fotovoltaiche, cumulano le caratteristiche delle normali tegole a quelle di un impianto fotovoltaico. Dovranno pertanto garantire:

  • Perfetta impermeabilizzazione degli edifici su cui sono poste e protezione dagli agenti atmosferici.
  • Resistenza meccanica sia sollecitazione di tipo statico, per esempio il peso esercitato su di esse da neve o ghiaccio; sia a sollecitazioni di tipo dinamico per esempio all'azione di vento, grandine ecc.
  • Buon isolamento termoacustico.
  • Buona integrazione architettonica. Questa caratteristica è fondamentale visto che, le tegole fotovoltaiche, trovano spesso impiego nei centri storici in cui vigono vincoli di natura paesaggistica.

Tutte le caratteristiche appena viste, sono assicurate dal materiale di base con cui sono realizzate, il quale, è spesso cotto o resina.

A queste caratteristiche, bisogna aggiungere quelle che un impianto fotovoltaico efficiente deve possedere.
In ogni caso, come già detto, le tegole fotovoltaiche, avranno sempre un rendimento inferiore rispetto a un impianto fotovoltaico tradizionale.

I motivi sono molteplici:

  • Ombreggiamenti. Sono dovuti a tutte una serie di cause: forma delle tegole, comignoli, antenne ecc. I coni d'ombra, ovviamente, non consentono alla luce solare di colpire la cella fotovoltaica e vanno quindi ad abbassare la resa dell'impianto. Gli ombreggiamenti, inoltre, possono costituire anche un potenziale rischio per la sicurezza dell'impianto. Una cella fotovoltaica in ombra, infatti, aumenta la sua resistenza. Questa condizione può portare a pericolosi surriscaldamenti.
  • Difficoltà di ventilazione del materiale fotovoltaico posizionato su ciascuna tegola. La scarsa ventilazione conduce a un surriscaldamento della cella. Tale condizione porta a una perdita in termini di efficienza e a una riduzione del rendimento.
  • Perdite nel circuito elettrico, inconveniente dovuto al grande numero di connessioni necessarie per realizzare l'impianto , ogni tegola viene infatti connessa alle altre.

Vantaggi e svantaggi delle tegole solari

Rispetto l'installazione di un impianto fotovoltaico tradizionale, le tegole fotovoltaiche hanno i seguenti vantaggi:

  • Maggiore integrazione architettonica. Questo permette di ottenere un aspetto più gradevole e ne permette l'installazione anche su edifici storici sottoposti a vincoli di tipo paesaggistico. Negli anni passati, tale caratteristica, ha permesso, a coloro che hanno installato un impianto con tegole fotovoltaiche, di ottenere un surplus di incentivi statali. Attualmente, a seguito della chiusura del V Conto Energia, l'unico incentivo di cui gode colui che decide di installare un impianto a tegole fotovoltaiche, sono delle detrazioni fiscali spalmabili su un periodo di 10 anni pari a un importo massimo del 50% del costo dell'impianto.
  • Facilità di posa in opera. Il montaggio è molto semplice e veloce non differendo molto da quello di comuni tegole. Unica differenza sarà il dover effettuare le connessioni elettriche tra tegola e tegola.
  • Possibilità di disporle in ordine sparso. Al fine di evitare ombreggiamenti, le tegole fotovoltaiche, possono essere disposte anche in ordine sparso senza inficiare l'efficienza dell'impianto.

Gli svantaggi derivanti dalla loro installazione, invece sono:

  • Maggior costo. Questo è determinato dalla grande quantità di connessioni e dalla maggiore complessità circuitale, rispetto a un impianto fotovoltaico classico.
  • Rendimento minore.

Quanto costa di un impianto a tegole fotovoltaiche?

Il costo di una tegola fotovoltaica varia ala variare di materiali, forme, dimensioni. In ogni caso il prezzo si attesta tra le 50 e le 100€. Facendo quindi due rapidi calcoli, per un impianto fotovoltaico da 3 KWp, saranno necessarie circa 500 tegole fotovoltaiche. La spesa sarà quindi compresa, all'incirca, tra 25.000 e 50.000€. A tale costo, si dovrà poi aggiungere quello della posa in opera.