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Guida ragionata all’ultimo decennio di fotovoltaico

Oggi ci occupiamo di una delle tecnologie che rappresenta statisticamente uno degli interventi più frequenti grazie ad anni di incentivo (conto energia) e grazie alla “relativa facilità” con la quale si installa un impianto fotovoltaico.

Ci piace anche raccontare il perché di questa scelta: ci è ricapitato in mano, con un po’ di doverosa pulizia di archivio cartaceo, qualche scheda tecnica, come si direbbe per il vino, “d’annata”.

Il rinvenimento è stato l’inizio di una riflessione che ci ha ricordato quanto, in una decina d’anni, è cambiato sia il modo di ragionare sulla posa del fotovoltaico che la lenta ma costante evoluzione tecnologica dei dispositivi.

Ciascuno dei due componenti principali dell’impianto, moduli ed inverter, infatti, ha avuto evoluzioni anche consistenti.

In questa prima puntata ci occupiamo dei moduli, nella prossima, invece, rivolgeremo la nostra attenzione agli inverter.

Per eventuali termini di difficile comprensione rimandiamo al nostro glossario fotovoltaico.

Moduli: dal 2006 al 2016 : quanti cambiamenti

Qualsiasi aspetto dei moduli fotovoltaici è stato soggetto a lento ma costante cambiamento:

1. Dimensioni geometriche
2. Aspetto estetico
3. Pesi e resistenza meccanica
4. Efficienza energetica o di conversione
5. Potenze di picco e tolleranze
6. Architettura della cella
7. Costi

Cambiamento che, in molti di questi aspetti ha individuato una tendenza: netta, se guardata a posteriori.

Dimensioni dei moduli

Partiamo da un dato: negli anni, al di là di pochissime variazioni, per quanto concerne moduli poli o monocristallini, ha “vinto” un formato: moduli da 60 celle, con dimensione circa 1 x 1,6 m. Alcuni anni fa, si trovavano moduli, più “quadrati”, sempre larghi 1 m circa, ma alti 30 cm meno circa e a 48 celle.

Realizzando centrali fotovoltaiche era uso vedere a listino anche moduli da 90 e passa celle di grandi dimensioni.
Oggi, complice il forte cambiamento di mercato dovuto ai conti energia  è pressoché impossibile trovare moduli che non siano da 60 celle.
Fanno, come si suol dire, “eccezione che conferma la regola”, alcuni moduli: triangolari per applicazione da integrazione architettonica, oppure da 72/96 celle di noto produttore statunitense.

Dal punto di vista delle soluzioni, un po’ di limitazione, ma maggiore standardizzazione ed economie di scala migliori per prezzi più abbordabili.

Aspetto dei moduli

L’aspetto estetico dei moduli più installati è il medesimo da anni, rettangolari, con cornice in alluminio, con celle visibili. Possiamo però individuare alcuni trend:

1. Policristallino sempre più simile al monocristallino: Le celle policristalline, da screziate e multicolore sono diventate molto uniformi dal punto di vista ottico.
2. Monocristallino nero su fondo nero: il foglio di tedlar/eva con cui è realizzato il sandwich FV è colorato in foglio in modo da avere moduli esteticamente molto uniformi.
3. Celle colorate: oltre al solito blu esistono ormai (dal 2011 circa in verità), celle serigrafate con colori differenti (verde, rosso, ecc.)
4. Cornici in alluminio anodizzato nero per avere una maggiore uniformità estetica complessiva.

Insomma la tendenza di questi 10 anni è avere moduli, di base policristallina/monocristallina molto uniformi dal punto di vista estetico, con possibile integrazione estetica sul costruito.

Il miglioramento dei moduli dal punto di vista estetica può essere importante in alcuni contesti. Senz’altro, essendo Italiani e, quindi, si dice, amanti del Bello, avere un oggetto che per molti anni sarà parte integrante delle nostre abitazioni che sia anche più gradevole di aspetto rappresenta un plus.

Pesi dei moduli e loro resistenza alle sollecitazioni

Nel tempo si è assistito ad un lento aumento della resistenza a carico (carico neve, di solito) dei moduli in commercio, grazie all’adozione di vetri più resistenti, ma anche ai telai più robusti.
Sul lato dei pesi, si può dire che il trend è quello di ridurre il peso dei singoli moduli, ma, anche in questo caso, ci sono eccezioni (moduli i cui primi modelli erano più leggeri degli attuali).

Qui la considerazione da fare è la seguente: meglio avere moduli leggermente più pesanti, ma con resistenza a carico e deformazione migliori che avere moduli più leggeri, ma meno prestazionali. Il peso di un modulo è sempre sui 22 kg circa, spostamenti di 2-3 kg non sono solitamente fonte di preoccupazioni in ambito di statica della copertura; inoltre maggiore la resistenza, migliore la durabilità alle sollecitazioni meccaniche durante la “vita” del prodotto.

Efficienza di conversione energetica

Veniamo al dato maggiormente significativo di questi ultimi anni. Chiariamo subito: ebbene sì, i moduli di oggi, (sempre i 60 celle da 1 x 1,6 m circa), sono più efficienti di quelli di qualche anno fa. Cosa significa essere più efficienti in questo contesto? Che a parità di area (il modulo non è più grande) le celle sono migliori e la potenza di picco sviluppata più alta.

Un dato su tutti. Allo stato dell’arte di oggi, luglio 2016, prendendo la fascia medio alta di mercato dei moduli policristallini, si ha una potenza di picco di 270 / 275 W_p. Agli inizi del mercato, primo conto energia, 2007, lo stesso modulo faceva fatica ad arrivare a 230 W_p; anzi diciamo che lo standard era 220 Wp. In meno di 10 anni l’efficienza è cresciuta tra il 20 ed il 25% circa.

Cosa comporta questo dal punto di vista pratico? Moduli fotovoltaici con potenze di picco superiori permettono di occupare meno spazio. Un impianto da 6 kW con i moduli da 220 Wp era realizzato con 27 pezzi. Lo stesso impianto, oggi, viene realizzato con 22. 8 m² in meno.

Meno staffature, meno peso, minore manodopera e costi ma soprattutto più possibilità di installare su coperture “piccole”.

Potenze di picco e tolleranze di targa

Strettamente correlata alla migliore efficienza, c’è il dato di potenza sviluppata. Prima ci siamo concentrati sull’efficienza standard di un policristallino. Ora apriamo il discorso al monocristallino, da sempre più efficiente. Oggi possiamo avere moduli ad “alta efficienza” da 300-320 W_p cadauno, contro moduli da 230, sempre monocristallini, degli albori del mercato italiano. (non parliamo se andiamo oltre con gli anni).

Inoltre, un altro dato è importante, ai fini della nostra analisi. Ciascun modulo fotovoltaico è unico; possiede caratteristiche diverse da tutti gli altri. Non c’è da stupirsi, quindi, se il dato di potenza dichiarato nella targhetta del modulo, sia dato “a meno di una tolleranza”. Un dato è certo e chiaro nel mercato. La pressoché totalità dei produttori vende ormai solo moduli con tolleranza positiva. Cosa vuol dire? Il modulo è targato con il minimo di potenza ammessa. Esempio: un modulo targato 270 W_p, può dare minimo 270 W, ma è facile che possa arrivare fino a 275.

Dal punto di vista di chi acquista questo è un benefit chiaro e assai gradito.

Architettura delle cella fotovoltaica

Il componente più importante di tutti ha subito molte mutazioni e migliorie. In questa sede ne elenchiamo alcune, in quanto una trattazione esaustiva meriterebbe un articolo a parte:

1. Dimensioni: ormai lo standard è quello delle celle 156 x 156 mm, non era così agli inizi, non è così anche oggi per alcuni produttori.
2. Bus Bar: da 3 a 4 o multipli: i connettori metallici depositati sulla superficie della cella sono diventati di più, semplicemente per asportare meglio gli elettroni prodotti al centro della cella. Lo sviluppo dei miglioramenti passa anche per questo dettaglio.

Il resto delle differenze delle celle non individuano un trend evidente, bensì sono la base su cui ogni produttore di celle e di moduli basa la propria specifica differenza competitiva.

Costi

In un  articolo precedente avevamo affrontato già il tema. I prezzi dei moduli sono diminuiti in modo molto consistente. Questo fatto determina che oggi, a parità di prezzo, si può installare un impianto più grande (maggiore potenza), o che, più banalmente, si spende meno nel realizzare un impianto di uguale potenza.

L’unico commento in merito è il seguente: incrociamo la convenienza economica con le considerazioni fatte sulla migliore efficienza e potenza sviluppata dai moduli e ci rendiamo conto che, per una volta, mercato, ricerca tecnologica, e prodotti ne hanno beneficiato in modo considerevole. Come si dice, siamo sul lato della forbice prezzi/potenza in cui si beneficia di entrambi i fattori. Realizzare un impianto oggi è non solo più conveniente, ma ha caratteristiche migliori.

Vi aspettiamo per la prossima puntata: inverter.