Fotovoltaico

La classica cella solare in silicio cristallino è composta da due strati di silicio sovrapposti, fra i quali si crea una differenza di potenziale elettrico. Con la radiazione solare gli elettroni liberi si spostano dallo strato con il potenziale più basso a quello con il potenziale più alto. Questa differenza di potenziale può essere sfruttata come energia elettrica mediante un circuito elettrico collegato. Si ottiene così corrente continua. L'inverter trasforma poi quest'ultima in corrente alternata che può essere consumata presso l'abitazione o immessa in rete.

Empiricamente, per l'Altopiano svizzero si può considerare un rendimento energetico di 200 kWh all'anno per metro quadrato. 18 m² di moduli coprono approssimativamente il fabbisogno di corrente di una tipica famiglia di 3 o 4 persone. Scoprite il potenziale energetico del vostro edificio con il calcolatore solare!

La maggior parte delle celle solari sono composte da semiconduttori al silicio, come quelli utilizzati per la produzione di chip per i computer. Questi semiconduttori trasformano radiazioni elettromagnetiche (luce) in corrente elettrica: le particelle di luce incidenti (fotoni) vengono assorbite nel semiconduttore, cioè gli elettroni del semiconduttore vengono portati ad un livello di energia più elevato e possono dunque muoversi nel materiale. I semiconduttori sono concepiti in modo tale (strati adiacenti, drogati in modo differente) da provocare una separazione delle cariche (elettroni risp. lacune di elettroni). La corrente elettrica così generata viene raccolta per mezzo di contatti metallici.

Negli ultimi anni l’energia solare è diventata una delle forme più economiche di produzione di elettricità. Oggi si può costruire un grande impianto al costo di circa 1300 CHF/kW o anche meno. In 10 anni, i costi dell’energia fotovoltaica riferiti al chilowattora sono diminuiti dell’80%.

Ogni superficie su tetto priva di ombreggiamenti per tutto l'anno e orientata a non più di 45° dal sud è perfetta per gli impianti fotovoltaici. Anche i tetti con esposizione est-ovest e le facciate sono sempre più spesso sfruttati per la produzione fotovoltaica grazie alla diminuzione dei prezzi dei moduli FV. Nel caso dei collettori solari termici, l'orientamento e l'inclinazione dipendono dalla tecnologia utilizzata e dallo scopo dell'impianto (viene prodotta esclusivamente acqua calda o anche riscaldamento?). Per il riscaldamento servono un orientamento a sud e un'elevata inclinazione che consenta di sfruttare al massimo il sole invernale.

La percentuale dell'elettricità solare consumata in proprio (autoconsumo) può essere aumentata mediante la cosiddetta gestione del carico, ad esempio mediante l'attivazione automatica della pompa di calore per il riscaldamento dell'acqua in presenza di una sufficiente radiazione solare. Un'ulteriore possibilità di aumentare la quota di autoconsumo è l'accumulo in loco tramite batterie al piombo o agli ioni di litio. In un'abitazione monofamiliare si possono raggiungere in questo modo livelli di autoconsumo fino al 60%. Ulteriori informazioni nella scheda tecnica «Impianti FV con accumulatori». Una volta in Svizzera gli accumulatori venivano utilizzati soprattutto presso impianti FV non connessi alla rete (funzionamento a isola). Oggigiorno sempre più spesso essi trovano applicazione anche negli impianti allacciati alla rete. A fine 2021 erano installati circa 35'000 accumulatori di questo tipo.

Per il futuro approvvigionamento energetico invernale occorre in primo luogo ridurre i consumi per il riscaldamento grazie a un migliore isolamento termico. Il fabbisogno di calore potrà così essere coperto tramite pompe di calore, solare termico ed energia del legno. Per quanto riguarda l'elettricità, in inverno saranno l'energia idroelettrica ed eolica e le centrali a biomassa a integrare il fotovoltaico. Swissolar confida in un'espansione del fotovoltaico in Svizzera fino a raggiungere una potenza di 50 gigawatt entro il 2050 (12 volte in più di oggi), con una produzione annua di 45 terawattora. I picchi di produzione estivi possono essere convertiti in idrogeno (Power to Gas).