Al giorno d’oggi, i pannelli solari offrono una soluzione energetica affidabile. Non solo riducono la tua dipendenza dalla rete, ma possono anche farti risparmiare un sacco di soldi sulle bollette dell’elettricità.
Questo articolo introduce i concetti di base dei pannelli solari, le loro categorizzazioni, tendenze e sfide e suggerimenti su come scegliere la varietà migliore per le tue esigenze.
Sommario
Una panoramica sui pannelli solari
Dimensioni e crescita del mercato
Categorie di pannelli solari
Tendenze e sfide
Alcuni consigli prima dell'acquisto
Una panoramica sui pannelli solari
Pannelli solari utilizzare celle fotovoltaiche (PV) per convertire la luce solare in elettricità, offrendo agli utenti l’opportunità di alimentare le proprie case o aziende fuori dalla rete riducendo allo stesso tempo le bollette elettriche.
I sistemi di pannelli solari sono costituiti da più celle fotovoltaiche individuali comprendenti uno strato di silicio, uno strato di fosforo (che fornisce una carica negativa) e uno strato di boro per l'energia rinnovabile (che fornisce una carica positiva).
Nel frattempo, le celle fotovoltaiche sono un sottile foglio di semiconduttori fotovoltaici che generano elettricità direttamente dal sole e tensione di uscita purché vi sia sufficiente luce solare.
Pannelli solari sono generalmente classificati nei seguenti tipi: pannelli solari monocristallini, pannelli solari policristallini, pannelli solari a film sottile, pannelli solari PERC e pannelli solari bifacciali. I pannelli solari possono essere distribuiti in diverse aree di una proprietà a seconda del tipo di pannello solare.
I pannelli solari residenziali misurano tipicamente 1.6×1 metri (circa 5.25×3.25 piedi) e ciascun pannello produce tipicamente tra 250 e 400 watt di potenza. I pannelli solari commerciali possono essere più grandi e corrispondentemente più potenti.
Pannelli solari in genere hanno una durata compresa tra 25 e 30 anni, ma ciò dipende in gran parte dalla marca e dalla qualità. La maggior parte dei pannelli solari rigidi fornirà una prestazione garantita per un minimo di 20 anni.
Dimensioni e crescita del mercato
Grandview stima che il valore del mercato globale di pannelli solari ha raggiunto i 170.25 miliardi di dollari nel 2023. Si prevede che questa cifra raggiungerà un CAGR del 7.7% su base annua grazie ai continui aumenti della domanda.
La domanda di pannelli solari in Cina è salita al 36.4%, mentre la domanda in Europa, Nord America, Asia-Pacifico e India è aumentata rispettivamente del 16.8%, 17.6%, 13.2% e 6.9%. Europa e Nord America rappresentano il 34.4% della domanda mondiale.
La domanda in Germania, Spagna, Polonia, Paesi Bassi e altri paesi europei è addirittura raddoppiata nel corso degli anni. Gli Stati Uniti, la Germania e altre parti dell’Europa occidentale si trovano ad affrontare un sostanziale aumento dei costi residenziali dell’elettricità e del gas naturale, portando questi paesi ad adottare l’energia solare a un ritmo più rapido.
Categorie di pannelli solari
Pannelli solari sono principalmente classificati in pannelli solari in silicio monocristallino, pannelli solari in silicio policristallino, pannelli solari a film sottile (silicio amorfo), pannelli solari PERC e pannelli solari bifacciali.
Pannelli solari monocristallini
Pannelli solari in silicio monocristallino presentano una struttura cristallina continua e uniforme, il che significa che gli elettroni fluiscono attraverso il materiale più facilmente, con conseguente maggiore efficienza.
Queste celle sono tagliate da un unico grande cristallo di silicio, conferendo loro un aspetto arrotondato e quadrato. I pannelli solari in silicio monocristallino sono relativamente costosi da produrre, in gran parte a causa del minore utilizzo di materiali di silicio durante la produzione e della complessità del processo di produzione stesso.
I pannelli solari in silicio monocristallino hanno in genere efficienze di conversione comprese tra il 15% e il 22%, che è una delle efficienze più elevate disponibili oggi nelle celle solari commerciali.
Questo tipo di pannello solare presenta i seguenti vantaggi:
Alta efficienza: i pannelli solari in silicio monocristallino sono generalmente più efficienti dei pannelli solari in silicio policristallino perché hanno una migliore mobilità degli elettroni.
Durata: i pannelli monocristallini hanno in genere una durata di vita più lunga, spesso fino a 25 anni o più.
Prestazioni ad alta temperatura: i pannelli solari in silicio monocristallino mostrano un minore calo delle prestazioni in ambienti ad alta temperatura rispetto ad altri tipi di celle solari.
Scenario di applicazione:
Tetti residenziali: grazie alla loro elevata efficienza ed estetica, i pannelli monocristallini sono comunemente utilizzati per i sistemi solari sui tetti residenziali.
Edifici commerciali: i pannelli solari monocristallini sono spesso scelti per quei progetti che hanno elevati requisiti di efficienza e utilizzo dello spazio.
Grandi parchi solari: in questi progetti, sebbene il costo iniziale possa essere più elevato, i pannelli monocristallini forniscono un migliore ritorno sull’investimento nel lungo periodo grazie alla loro elevata efficienza e durata.
Portatili e micro-applicazioni: i pannelli monocristallini sono adatti anche per applicazioni legate a caricabatterie solari e sistemi di alimentazione portatili grazie alla loro elevata efficienza.
Pannelli solari policristallini
Pannelli solari in silicio policristallino sono realizzati in silicio policristallino, un materiale costituito da più piccoli cristalli di silicio. In queste celle ci sono dei confini tra i cristalli di silicio, che riducono leggermente la mobilità degli elettroni, influenzando così l'efficienza della cella.
La superficie dei pannelli solari in silicio policristallino è solitamente di colore blu ed è possibile vedere la struttura irregolare dei cristalli. I pannelli policristallini hanno tipicamente efficienze comprese tra il 13% e il 16%, inferiori rispetto ai pannelli monocristallini.
Questo tipo di pannello solare presenta i seguenti vantaggi:
Conveniente: i pannelli solari in silicio policristallino sono meno costosi da produrre rispetto ai pannelli in silicio monocristallino perché hanno un processo di produzione più semplice e un maggiore utilizzo del materiale di silicio.
I pannelli solari policristallini hanno in genere una durata di circa 20-25 anni, leggermente inferiore rispetto ai pannelli monocristallini. I pannelli solari policristallini sono generalmente meno costosi dei pannelli monocristallini, il che li rende più popolari per progetti con budget limitato.
Basso inquinamento ambientale: grazie al processo di produzione più semplice, la produzione di pannelli in silicio policristallino ha un impatto ambientale relativamente basso.
Migliore applicabilità: anche se leggermente meno efficienti, rappresentano comunque un’opzione economicamente vantaggiosa per applicazioni su vaste aree, come i parchi solari.
Scenari applicativi:
Progetti di energia solare su larga scala: i pannelli policristallini vengono solitamente utilizzati per progetti energetici su larga scala a causa del loro costo inferiore.
Tetti residenziali e commerciali: i pannelli solari policristallini rappresentano un'opzione conveniente per i clienti residenziali e commerciali con budget limitati.
Sistemi off-grid: i pannelli in polisilicio sono anche una scelta popolare per alcune applicazioni off-grid come i sistemi di energia solare in aree remote.
Pannelli solari a film sottile
Pannelli solari a film sottile in silicio amorfo utilizzare silicio amorfo come materiale fotovoltaico. A differenza del silicio monocristallino o policristallino, il silicio amorfo non ha una struttura cristallina distinta.
Questi pannelli solari sono realizzati depositando uno strato molto sottile di silicio amorfo su un substrato, come vetro o plastica, rendendoli sottili e flessibili. Grazie al loro aspetto unico e alla loro flessibilità, i pannelli solari a film sottile in silicio amorfo presentano vantaggi in termini di estetica e versatilità di progettazione.
La durata dei pannelli solari a film sottile in silicio amorfo è generalmente compresa tra 10 e 15 anni, inferiore a quella dei pannelli solari in silicio cristallino. L'efficienza dei pannelli a film sottile in silicio amorfo è solitamente compresa tra il 6% e il 10%, che è inferiore a quella dei pannelli in silicio cristallino.
I pannelli solari a film sottile in silicio amorfo in genere costano meno dei pannelli solari in silicio cristallino, principalmente a causa della loro procedura di produzione più semplice.
Questo tipo di pannello solare presenta i seguenti vantaggi:
Sottili, leggeri e flessibili: i pannelli solari a film sottile possono essere utilizzati su un'ampia gamma di superfici grazie alle loro proprietà sottili e leggere e sono adatti anche per quelle strutture che non possono sopportare carichi pesanti.
Prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione: i pannelli solari a film sottile in silicio amorfo in genere funzionano meglio dei pannelli solari in silicio cristallino in condizioni di scarsa illuminazione (ad esempio durante le giornate nuvolose o in inverno).
Scenari applicativi:
Fotovoltaico integrato nell'edificio (BIPV): i pannelli solari a film sottile sono particolarmente adatti per il fotovoltaico integrato nell'edificio, come finestre solari o tegole solari.
Dispositivi portatili e indossabili: grazie alle loro caratteristiche sottili e flessibili, sono adatti anche per dispositivi solari portatili e tecnologie solari indossabili.
Grandi parchi solari: in alcuni casi, i pannelli a film sottile di silicio amorfo vengono utilizzati anche per i grandi parchi solari a causa dei loro bassi costi di produzione.
Emettitore passivato e pannelli solari a celle posteriori
Pannelli solari con emettitore passivo e cella posteriore (PERC). presentano uno speciale strato di materiale, come l'ossido di alluminio, sul retro della cella solare, che ne aumenta l'efficienza. Questo design aiuta a catturare più luce solare e a ridurre al minimo la perdita di elettroni.
La durata dei pannelli solari PERC è in genere simile a quella dei tradizionali pannelli solari in silicio cristallino, che varia da circa 25 a 30 anni. Tuttavia, il costo di produzione dei pannelli solari PERC è leggermente superiore rispetto ai tradizionali pannelli in silicio cristallino.
Tuttavia, con la maturità della tecnica e la produzione su larga scala, il costo sta gradualmente diminuendo. L'efficienza dei pannelli solari PERC è solitamente compresa tra il 18% e il 22%, ovvero superiore a quella dei tradizionali pannelli in silicio cristallino.
Questo tipo di pannello solare presenta i seguenti vantaggi:
Alta efficienza: i pannelli solari PERC sono più efficienti dei tradizionali pannelli solari in silicio cristallino perché utilizzano la luce solare in modo più efficiente e riducono la perdita di elettroni.
Migliori prestazioni in condizioni di scarsa illuminazione: la tecnologia PERC consente ai pannelli di funzionare meglio in condizioni di scarsa illuminazione, come nel tardo pomeriggio o nelle giornate nuvolose.
Scenari applicativi:
Tetti residenziali e commerciali: i pannelli solari PERC sono particolarmente adatti per uso residenziale e progetti su tetti commerciali in cui lo spazio è limitato grazie alla loro elevata efficienza.
Parchi solari su larga scala: l’elevata efficienza rende anche i pannelli solari PERC popolari per i parchi solari su larga scala, soprattutto dove lo spazio sul terreno è limitato.
Regioni climatiche estreme: i pannelli solari PERC sono adatti anche grazie alle loro eccellenti prestazioni in regioni con temperature elevate o condizioni di scarsa illuminazione.
Pannelli solari bifacciali
Pannelli solari bifacciali sono in grado di catturare la luce solare da entrambi i lati e generare elettricità. Questi pannelli sono dotati di celle fotovoltaiche sia sulla parte anteriore che su quella posteriore, che catturano la luce solare diretta e quella riflessa sul retro del pannello.
La durata di vita di un pannello solare bifacciale è paragonabile a quella di un pannello solare convenzionale monofacciale di alta qualità, solitamente dai 25 ai 30 anni. I pannelli solari bifacciali hanno in genere costi di produzione più elevati rispetto ai tradizionali pannelli monofacciali, principalmente a causa del loro complesso processo di produzione e dell’utilizzo di materiali attivi bifacciali.
Allo stesso tempo, i costi di installazione potrebbero essere leggermente superiori a quelli dei tradizionali pannelli monofaccia, soprattutto se è necessario massimizzare la produzione di energia su entrambi i lati.
L'efficienza complessiva dei pannelli solari bifacciali dipende da una varietà di fattori, tra cui l'angolo di montaggio, la riflettività del terreno e le condizioni ambientali. Teoricamente possono essere dal 10% al 30% più efficienti dei pannelli singoli.
Questo tipo di pannello solare presenta i seguenti vantaggi:
Maggiore produzione di energia: grazie alla loro capacità di catturare la luce solare da entrambi i lati, i pannelli solari bifacciali producono generalmente più elettricità rispetto ai pannelli singoli convenzionali.
Maggiore efficienza: l'efficienza dei pannelli bifacciali può essere notevolmente aumentata rispettando determinati criteri, ad esempio quando installati su superfici altamente riflettenti (ad esempio tetti o pavimenti bianchi).
Migliore utilizzo dello spazio: per applicazioni con vincoli di spazio, come negli ambienti urbani, i pannelli solari bifacciali possono consentire un utilizzo più efficiente dello spazio disponibile.
Scenari applicativi:
Grandi parchi elettrici solari: i pannelli solari bifacciali possono aumentare la produzione di potenza per unità di superficie, specialmente in aree con elevata riflettività del suolo.
Sistemi su tetto commerciali: sui tetti degli edifici commerciali, in particolare quelli con materiali di copertura altamente riflettenti come quelli delle aziende, i pannelli solari bifacciali possono fornire ulteriore generazione di energia.
Parcheggi e coperture di edifici: i pannelli solari bidirezionali sono adatti anche per strutture come parcheggi, coperture di corridoi, ecc. e sono in grado di catturare la luce solare sia dal lato superiore che da quello inferiore.
Tendenze e sfide
tendenze
L’efficienza dei pannelli solari continua a migliorare
Tecnologia PERC: la tecnologia PERC riduce la perdita di ricombinazione degli elettroni e migliora l'efficienza di conversione fotoelettrica delle batterie aggiungendo uno strato di passivazione e uno strato riflettente sul retro delle convenzionali batterie solari al silicio cristallino. Questa tecnologia è diventata il metodo di produzione tradizionale.
Pannelli solari bifacciali: utilizzando la luce solare riflessa dal suolo o da altre superfici, i pannelli bifacciali possono catturare ulteriore luce solare dal lato posteriore. Questa tecnologia è particolarmente utile nelle aree in cui l'intensità della radiazione solare è debole e può aumentare significativamente la potenza erogata.
Celle solari a eterogiunzione (HJT): combinando i vantaggi del silicio amorfo e cristallino, la tecnologia HJT migliora la mobilità degli elettroni e l'efficienza complessiva della cella aggiungendo uno strato di silicio amorfo alla superficie del silicio cristallino. Le batterie HJT funzionano bene a basse temperature e in condizioni di scarsa illuminazione.
TopCon: la tecnologia dei contatti passivati con ossido di tunnel (TopCon) è un metodo avanzato di produzione di batterie solari. Migliora significativamente l'efficienza e la stabilità della cella formando uno strato di ossido a tunnel e uno strato di contatto passivato sul retro di una cella di silicio cristallino. La tecnologia TopCon è particolarmente adatta per applicazioni che richiedono alta efficienza ed elevata affidabilità.
Celle solari alla perovskite: la tecnologia alla perovskite è una tecnologia emergente delle celle solari nota per il suo basso costo e l'elevata efficienza. Queste celle utilizzano materiali di perovskite (un tipo di alogenuro metallico) come strato che assorbe la luce, offrendo un vantaggio in termini di costi nella produzione pur mantenendo un’elevata efficienza di conversione dell’energia rinnovabile. Le celle di perovskite mostrano un grande potenziale nel campo dei pannelli solari flessibili e stampabili.
I costi continuano a diminuire
Con una migliore tecnologia di produzione, il costo di produzione dei pannelli solari continua a diminuire. Ad esempio, la produzione automatizzata e migliori tecniche di crescita dei cristalli di silicio possono ridurre l’utilizzo di materie prime e il consumo di energia.
Le sfide
Equilibrio tra tecnica e costi: lo sviluppo di nuove tecnologie per migliorare l'efficienza deve essere accompagnato dal controllo dei costi per garantire la competitività sul mercato dei prodotti fotovoltaici.
Sostenibilità e inquinamento ambientale: è necessario esaminare l’intero processo di produzione delle batterie solari, compresa l’estrazione delle materie prime, il processo di produzione e lo smaltimento finale del riciclo.
Ad esempio, il consumo di energia e lo smaltimento dei rifiuti durante la raffinazione del silicio e la produzione di pannelli sono questioni cruciali.
Stoccaggio dell’energia e reti elettriche: lo sviluppo di tecnologie di stoccaggio dell’energia rinnovabile efficienti e a basso costo è fondamentale per affrontare il carattere intermittente della produzione di energia solare. Allo stesso tempo, l’infrastruttura della rete deve essere ottimizzata per consentire l’accesso a quantità significative di energia solare distribuita.
Sostegno al mercato e alle politiche: le politiche governative, i sussidi e gli incentivi fiscali sono fondamentali per la promozione delle tecnologie solari. Allo stesso tempo, gli investimenti pubblici e privati in ricerca e sviluppo rappresentano un fattore chiave per promuovere l’innovazione tecnologica.
Catena di fornitura: mantenere elevati standard di qualità del prodotto ottenendo al contempo una produzione su larga scala. Allo stesso tempo, esiste il rischio di fluttuazioni dei costi delle materie prime e di interruzioni nella catena di approvvigionamento globale, come problemi con la disponibilità di silicio e argento.
Alcuni consigli prima dell'acquisto
Valutare il fabbisogno energetico
Stimare la produzione teorica di energia considerando la posizione geografica e il clima locale (ad esempio, ore medie di luce solare, modelli meteorologici). Selezionare l'angolo e l'orientamento della luce solare in una posizione specifica per determinare l'angolo ottimale di posizionamento del pannello.
Scegli il giusto tipo di pannello solare
Se lo spazio è limitato, è necessaria un’elevata efficienza e il budget è sufficiente, i proprietari di case dovrebbero scegliere il monocristallino pannelli solari. Se il budget è limitato o lo spazio disponibile è maggiore, tuttavia, i pannelli policristallini potrebbero essere più adatti, anche se leggermente meno efficienti.
I pannelli solari a film sottile (ad esempio CIGS, CdTe) sono adatti per applicazioni con superfici irregolari o dove è richiesto un montaggio flessibile. I pannelli solari bifacciali possono fornire una maggiore resa di energia rinnovabile in luoghi che possono utilizzare la luce riflessa dal suolo o da altre strutture.
Analizzare il rapporto costo-efficacia
- Calcolare il costo di installazione iniziale dei pannelli solari, compreso il costo delle apparecchiature come pannelli, inverter e scaffalature, nonché i costi di installazione.
- Valutare la produzione prevista di energia rinnovabile e i costi operativi a lungo termine, compresi la manutenzione e i possibili costi di sostituzione dei pannelli.
- Prendere in considerazione i sussidi governativi disponibili, gli incentivi fiscali e altri tipi di sostegno politico.
- Stimare la produzione annuale di energia rinnovabile del sistema e calcolare il periodo di ammortamento e il tasso di rendimento.
Scegli un installatore di sistemi solari esperto e rispettabile
- Assicurarsi che il team di installazione sia a conoscenza delle normative edilizie locali e dei requisiti di accesso alla rete.
- Organizzare ispezioni e pulizie regolari per garantire prestazioni ottimali dei pannelli solari.
- Utilizza un sistema di monitoraggio intelligente per monitorare le prestazioni del sistema e identificare i problemi in tempo.
- Stabilire un programma di manutenzione regolare che includa la pulizia dei pannelli solari e il controllo dei collegamenti elettrici.
- Per progetti più grandi, prendi in considerazione l'utilizzo di un sistema di monitoraggio remoto per verificare le prestazioni del sistema in tempo reale.
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