Tipologie pannelli solari ibridi: costi, efficienza e durata

I pannelli solari ibridi sono pannelli fotovoltaici collocati sulla superficie assorbente di un collettore solare termico. Tale soluzione ha un triplice vantaggio: riuscire a produrre energia elettrica, recuperare energia termica da utilizzare nell’impianto di climatizzazione o per la produzione di calda sanitaria e al contempo garantire il raffreddamento del modulo solare. Quest’ultimo passaggio permette un incremento del rendimento elettrico di circa il 15-16% , rispetto a un pannello tradizionale.

In generale un pannello ibrido si presenta più o meno come il classico pannello fotovoltaico per la produzione di corrente elettrica, ossia i moduli possono essere a silicio cristallino, sia mono che poli cristallino. Sulla parte inferiore del modulo fotovoltaico trova collocato il collettore solare termico per la produzione di acqua calda costituito essenzialmente da una serpentina incaricata di assorbire e trasferire il calore accumulato all’impianto di riscaldamento.

Nel periodo estivo, durante il periodo di massimo irraggiamento solare, i moduli solari ibridi possono raggiungere temperature anche di 50-60°C. Il raffreddamento costante permette anche di allungare la vita del pannello, garantendo prestazioni accettabili anche dopo 20 anni.

Tipologie di pannelli solari ibridi

Esistono varie tipologie di pannelli fotovoltaici ibridi come specificato nell'elenco seguente:
 

Pannelli solari ibridi ad aria

L’energia termica recuperata dal pannello fotovoltaico viene utilizzata per riscaldare l’aria che viene utilizzata come vettore di riscaldamento per l’edificio. Purtroppo, la ridotta capacità termica dell'aria di asportare calore, riduce il recupero termico e di conseguenza si riduce anche il rendimento delle celle solari.
 

Pannelli solari ibridi ad acqua

In questo caso il calore recuperato attraverso l’acqua  permette un'efficiente trasmissione del calore e di scambio termico, aumentando anche l’efficienza del pannello fotovoltaico.
 

Pannelli solari ibridi vetrati

Sono pannelli con un’intercapedine di ventilazione tra il pannello fotovoltaico e il pannello solare termico. In questi moduli il vetro riduce le dispersioni energetiche frontali. All’interno dell’intercapedine d’aria la temperatura può salire molto fino a raggiungere la temperatura di stagnazione[1] del pannello solare, con tutti i problemi connessi, oltre al fatto che si riduce notevolmente anche il rendimento di produzione elettrico del pannello stesso.
 

Pannelli solari ibridi non vetrati

In questi pannelli la resa elettrica è minore rispetto alle altre tipologie di pannello.

 

Pannelli solari ibridi a collettori piani e a concentrazione

Sono pannelli caratterizzati da elevate prestazioni nell'assorbimento dell'irraggiamento solare, sia per la  generazione di energia che per la produzione di calore per il riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria.

 

Pannelli solari ibridi sotto vuoto

Sono caratterizzati da celle fotovoltaiche inserite all’interno di tubi solari sottovuoto. Hanno un’elevata capacità di assorbimento della radiazione solare. Data l’elevata temperatura che può essere raggiunta dall’acqua, è possibile utilizzarli anche in impianti di solar-cooling.
 

Pannelli solari ibridi a idrogeno

 

I costi

Ovviamente i costi di un pannello solare termico fotovoltaico sono maggiori rispetto ad un normale pannello fotovoltaico, ma va considerato che al prezzo del pannello fotovoltaico va aggiunto il costo del pannello solare termico. A parità di condizioni impiantistiche, come per esempio un fabbricato nel quale deve essere installato un impianto fotovoltaico da 3,0 kWp con moduli di media qualità e un impianto solare termico in grado di coprire i fabbisogni termici per una famiglia media di quattro persone, i pannelli ibridi necessari hanno un costo leggermente inferiore rispetto ad un impianto con moduli separati, oltre al fatto che la superficie richiesta sulla copertura è nettamente inferiore.

Le applicazioni eseguite danno come risultato che l’uso di pannelli solari ibridi comporta tempi di ritorno dell’investimento simili agli impianti tradizionali, ossia circa 7-10 anni in funzione della località di installazione e dell’orientamento dei pannelli stessi.

Non va dimenticato inoltre che, in caso di interventi di ristrutturazione edilizia o di riqualificazione energetica, i pannelli solari ibridi, possono accedere alle agevolazioni fiscali, riducendo ulteriormente il tempo di ammortamento dell’investimento effettuato.
Per gli interventi di riqualificazione energetica eseguiti sui fabbricati, esistono differenti aliquote in base alla tipologia di intervento che il contribuente avente diritto, va ad effettuare.

 

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[1] Temperatura di stagnazione: Temperatura alla quale la miscela acqua a glicole presente all’interno del pannello solare inizia a bollire con conseguente dissociazione tra i due componenti. Il vapore risultante provoca uno svuotamento quasi completo dei collettori, spingendo il liquido termovettore nelle condotte del circuito di circolazione solare con conseguente danneggiamento del pannello e dei componenti di circuito