Cosa sono le tegole fotovoltaiche? Esaminiamo le caratteristiche delle varie tipologie ed i vantaggi e gli svantaggi rispetto ad un tradizionale impianto fotovoltaico.
Le tegole fotovoltaiche, chiamate anche tegole solari, costituiscono una delle possibili soluzioni, e probabilmente anche la più elegante, al problema dell’integrazione architettonica degli impianti di pannelli fotovoltaici, utilizzati per la produzione di energia elettrica, installati sugli edifici.
In parole più semplici quindi le tegole fotovoltaiche sono elementi architettonici che vengono usati nell’edilizia con la duplice funzione di:
Il funzionamento delle tegole fotovoltaiche è del tutto simile a quello di piccoli pannelli fotovoltaici. I pannelli fotovoltaici convertono l’energia irradiata dal sole direttamente in energia elettrica. Il principio fisico che è alla base di tale processo è l’effetto fotovoltaico che è una sottocategoria dell’effetto fotoelettrico. Questo stabilisce che in alcuni atomi e precisamente nei semiconduttori, un elettrone che si trova nella banda di valenza (dove è legato al nucleo) può passare nella banda di conduzione (dove è libero di muoversi) per assorbimento di un fotone di luce che abbia abbastanza energia da permettergli di superare il gap della banda proibita. Una cella fotovoltaica è secondo tale principio costituita da una giunzione ossia dalla sovrapposizione di due sottili strati di semiconduttore (generalmente silicio). Collegando in serie ed in parallelo un opportuno numero delle celle fotovoltaiche si realizza il pannello fotovoltaico che esposto ai raggi solari fornisce ai suoi capi una tensione continua. Questa poi può essere trasformata in alternata con un opportuno dispositivo (inverter) ed alimentare le utenze presenti in un appartamento.
Le tipologie di celle fotovoltaiche più diffuse sono:
Esistono in commercio molti e differenti tipi di tegole fotovoltaiche. Esse, infatti, possono differire sia per forma che per il materiale con cui sono realizzate.
La caratteristica che comunque accomuna tutte le differenti tipologie è l’inserzione nel manufatto che serve a realizzare la copertura di materiale fotovoltaico (una o più celle o anche un supporto su cui è stato distribuito un film sottile di silicio amorfo o di seleniuro di rame indio o ancora di seleniuro di rame indio gallio).
Hanno la classica forma delle tegole marsigliesi con la parte centrale piana ricoperta da materiale fotovoltaico. Possono essere realizzate sia in laterizio che in plastica.
Approfondisci le caratteristiche delle tegole marsigliesi.
Hanno la classica forma di questa tipologia di tegole e sono realizzate in cotto o plastica col materiale fotovoltaico collocato nella loro regione piana.
Puoi approfondire le caratteristiche delle tegole portoghesi.
Hanno una forma che è quella classica del coppo.Sono realizzati in cotto che può anche essere antichizzato per meglio integrarsi con le coperture di edifici storici sottoposti a vincoli paesaggistici. Il materiale fotovoltaico è invece realizzato con lastre di materiale flessibile su cui viene spalmato un film sottilissimo (poche file di atomi sovrapposti) di silicio amorfo. In tal maniera si potrà sagomare la cella facendole assumere la classica forma ricurva del coppo.
Sono tegole fotovoltaiche che nonostante l’apparente contrasto (le celle fotovoltaiche assorbono la luce e quindi non dovrebbero essere trasparenti) lasciano passare circa l’80% della luce visibile che incide su di esse. Sono costruite con sali organici trasparenti che quindi lasciano passare la maggior parte della luce visibile ma che assorbono radiazioni con frequenze nell’infrarosso e nell'ultravioletto. Per effetto di tale assorbimento i sali organici che compongono la tegola emettono una luminescenza con frequenza nel vicino infrarosso. La luminescenza viene indirizzata sul bordo della tegola dove è realizzata una sottile striscia di materiale fotovoltaico che costituisce una cella fotovoltaica convenzionale che converte la luminescenza captata in energia elettrica. Ovviamente queste tegole fotovoltaiche hanno una bassa efficienza ma fanno filtrare la luce solare consentono l’illuminazione naturale di sottotetti ed in più producono energia elettrica.
Sono simili alle scandole bituminose (tegole piatte con un'anima in resina e ricoperte di materiale bituminoso). Sono costituite da celle a film sottile incollate su un supporto di resina.
Appare abbastanza ragionevole, sulla base di quanto fin qui detto sulle tegole fotovoltaiche, ipotizzare che le loro caratteristiche cumulano quelle delle tegole e di un impianto fotovoltaico. Esse pertanto dovranno garantire:
Tutte queste caratteristiche sono assicurate dal materiale di base con cui sono realizzate le tegole che è comunemente o cotto o resine.
Ad esse bisogna aggiungere quelle che deve possedere un buon impianto fotovoltaico la cui principale peculiarità dovrà ovviamente essere un rendimento il più elevato possibile.
Rispetto ad un impianto fotovoltaico convenzionale le tegole fotovoltaiche hanno i seguenti vantaggi:
Condizione che permette di poter installare un siffatto impianto anche su edifici soggetti a vincoli paesaggistici. Negli anni trascorsi questa caratteristica ha comportato anche un surplus di incentivi economici che venivano elargiti a coloro che installavano un impianto fotovoltaico integrato con caratteristiche innovative (impianto a tegole solari) rispetto ad un impianto tradizionale. Allo stato attuale, con la chiusura del Conto energia, l’unico incentivo di cui potrà godere colui che installa tegole fotovoltaiche sono detrazioni fiscali da spalmare in 10 anni per un importo complessivo pari al 50% del costo dell’impianto.
Si montano come delle comuni tegole e poi si effettuano i collegamenti elettrici che si dispongono in apposite canaline. Possibilità, date le loro ridotte dimensioni (quelle di una tegola), di disporle ovunque sulla superficie del tetto e quindi di evitare l’ingombro creato da oggetti come comignoli di canne fumarie, abbaini, lucernari, antenne. Possono essere disposte anche in maniera non continuativa ed in ordine sparso.
Sempre rispetto ad un impianto fotovoltaico convenzionale le tegole fotovoltaiche hanno i seguenti vantaggi:
Rispetto ad un impianto tradizionale, però, un impianto di tegole fotovoltaiche ha un rendimento inferiore.
I motivi sono molteplici e precisamente.
L’impianto dato il gran numero di connessioni ha una maggiore complessità circuitale. Il costo di una tegola fotovoltaica varia in funzione di dimensioni, forma e materiale costruttivo, ma, qualunque sia la tipologia, è compreso tra un minimo di circa 50€ ed un massimo di 100€. Considerando quindi che per un impianto medio di 3 KWp occorreranno all’incirca 500 tegole la spesa sarà compresa tra i 25000 ed i 50000 €. Spesa a cui si dovrà poi aggiungere l’importo occorrente per la posa in opera.
Le tegole fotovoltaiche si montano come le comuni tipologie di tegole e poi si effettuano i collegamenti elettrici con i fili che si dispongono in apposite canaline.
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