Da kWp a kWh: calcolare la produzione solare

1kWp e kWh: due grandezze spesso confuse

Il chilowatt di picco, abbreviato kWp, è un'indicazione di potenza. Descrive ciò che un modulo fornisce in condizioni di prova standardizzate: 1.000 watt di radiazione per metro quadrato, una temperatura del modulo di 25 gradi Celsius e uno spettro luminoso definito. In pratica queste condizioni si verificano raramente tutte insieme, perciò il kWp non è una previsione ma un metro di paragone per confrontare moduli di produttori diversi.

Il chilowattora, kWh, è invece una quantità di energia: potenza per tempo. È la grandezza che compare in bolletta e quella che vuoi sostituire con l'impianto. Un modulo da 500 watt di picco che funziona per un'ora in condizioni di prova fornisce 0,5 chilowattora.

Tra le due sta la resa specifica annua in kWh per kWp. Riassume quanto spesso e con quale intensità il sole splende sulla tua superficie nel tuo luogo e quanto ne arriva al contatore dopo tutte le perdite. È l'unico valore che serve conoscere per passare dalla potenza dell'impianto alla resa.

Il calcolo è quindi semplice: potenza dell'impianto in kWp per resa specifica annua dà la resa annua in kWh. Un impianto da 5 kWp a Berlino con circa 1.000 kWh per kWp fornisce quindi circa 5.000 chilowattora all'anno.

2Il luogo determina il valore di base

La resa specifica annua dipende prima di tutto dal luogo. SolarFinder la calcola con dati orari di irraggiamento di PVGIS, il servizio del Centro comune di ricerca della Commissione europea, esattamente per il tuo luogo e il tuo orientamento. Con esposizione a sud e 35 gradi di inclinazione, PVGIS dà in media sugli anni 2005-2020: Vienna 1.121 chilowattora per chilowatt di picco, Monaco di Baviera 1.065, Berlino 1.007, Colonia 987, Amburgo 928.

Tra Amburgo e Monaco di Baviera ci sono quindi circa 15 punti percentuali. È più della differenza tra un tetto a sud e uno a sud-ovest: il luogo è dunque la leva più forte, purtroppo anche quella che non si può cambiare.

Per una prima stima basta una suddivisione grossolana: Germania settentrionale e area Reno-Ruhr circa 930-990, centro ed est 1.000-1.030, Germania meridionale intorno a 1.070, Austria 1.070-1.150. Se vuoi più precisione, inserisci in SolarFinder la località o il codice postale: l'app calcola allora con i dati PVGIS di quel luogo. I valori per 13 città, anche per est, ovest e moduli verticali, sono nelle pagine delle città (in tedesco).

Come regola pratica, orientamento e inclinazione agiscono come fattori su questo valore di base; così funziona anche la stima immediata del calcolatore prima che i dati PVGIS siano caricati. Un tetto a sud-ovest con 0,96 e una pendenza di 30 gradi con 0,99 danno a Berlino 1.007 per 0,96 per 0,99, cioè circa 960 chilowattora per chilowatt di picco. Come determinare questi due valori per il tuo tetto è spiegato nella guida su orientamento e inclinazione del tetto.

3Dalla potenza al numero di pannelli e alla superficie

Un modulo standard oggi ha 400-500 watt di picco e misura circa 1,76 per 1,13 metri, quindi poco meno di 2,0 metri quadrati. Compresi telaio e distanze di montaggio, nella pratica si calcolano circa 2,2 metri quadrati per modulo.

Il numero di pannelli segue direttamente: potenza dell'impianto in watt divisa per la potenza del modulo. Per 5 kWp con moduli da 500 watt sono dieci pannelli, per 3 kWp sei, per 10 kWp venti. La superficie risulta dal numero di pannelli per 2,2 metri quadrati: rispettivamente 13, 22 e 44 metri quadrati.

Sui tetti a falde la superficie utilizzabile è inferiore alla superficie del tetto. Distanze da colmo, gronda e bordi laterali, lucernari, abbaini, camini e distanze di sicurezza si mangiano di solito dal 15 al 30 per cento. 60 metri quadrati di tetto diventano in fretta 45 utilizzabili: abbastanza per circa 20 pannelli e quindi 10 kWp.

Per i tetti piani vale un'altra regola. Lì i supporti sono liberi, ma le file non devono farsi ombra a vicenda. Come regola pratica serve da due a tre volte la superficie dei moduli se li si inclina verso sud; con una disposizione piatta est-ovest molto meno, perché i moduli possono stare vicini.

4Quanto deve essere grande l'impianto per il mio consumo?

L'idea più ovvia, installare quanto consumo, è fuorviante. Un impianto che sulla carta copre il consumo annuo non lo copre nel corso della giornata: a mezzogiorno d'estate produce troppo, a dicembre troppo poco.

Per il dimensionamento si è quindi affermata un'altra regola pratica: circa 0,3-0,4 watt di picco per chilowattora di consumo annuo, se non è prevista una batteria. Una famiglia con 3.500 chilowattora arriva a 1,0-1,4 kWp, cioè la taglia di un impianto da balcone, che copre soprattutto il carico di base.

Con batteria, pompa di calore o auto elettrica il valore sale nettamente. Allora si calcolano 1,0-1,5 watt di picco per chilowattora di consumo annuo, perché una quota maggiore dell'eccedenza estiva può essere effettivamente usata.

E infine c'è la visione opposta: coprire semplicemente tutto il tetto. Poiché i costi di montaggio per modulo scendono con la taglia dell'impianto e la tariffa di immissione paga almeno l'eccedenza, l'impianto più grande è spesso quello più economico, anche se la quota di autoconsumo cala. Quale strada sia migliore dipende da se ottimizzi per il massimo rendimento o per la massima indipendenza.

5L'andamento annuale: perché l'inverno contribuisce così poco

La resa annua è distribuita in modo estremamente disomogeneo. La stima immediata di SolarFinder usa quote mensili del 2,2 per cento a gennaio, 4,0 a febbraio, 8,3 a marzo, 10,5 ad aprile, 12,5 a maggio, 13,5 a giugno, 13,3 a luglio, 12,1 ad agosto, 9,1 a settembre, 6,9 a ottobre, 4,8 a novembre e 2,6 a dicembre. Con i dati PVGIS la distribuzione deriva dai valori orari del tuo luogo e se ne discosta un po' a seconda dell'anno meteorologico.

Ciò significa che i quattro mesi da novembre a febbraio forniscono insieme il 13,6 per cento della resa annua, esattamente quanto il solo giugno. Chi spera nell'autosufficienza a dicembre conta su un ventesimo della produzione di giugno.

In pratica, per un impianto da 5 kWp a Berlino con circa 5.000 chilowattora all'anno, significa circa 675 chilowattora a giugno, quindi più di 22 al giorno, e circa 130 a dicembre, quindi poco più di quattro al giorno. E quel valore di dicembre è una media: in una giornata coperta è meno di un chilowattora, in una limpida giornata di gelo molto di più.

Questa distribuzione è il motivo per cui un impianto fotovoltaico in Europa centrale non può garantire un'autonomia completa e per cui l'accumulo stagionale con batterie non funziona. Una batteria supera la notte, non l'inverno.

6Cosa si mangia il performance ratio

Tra la radiazione che cade sui moduli e l'elettricità che passa dal contatore ci sono diverse fonti di perdita. Si riassumono in un solo numero: il performance ratio. La stima immediata di SolarFinder usa 0,82, che corrisponde a un impianto su tetto ben progettato. Con i dati PVGIS l'app applica il 18 per cento di perdite di sistema (cavi, inverter, sporcizia, invecchiamento); PVGIS calcola inoltre le perdite per temperatura e riflessione dal meteo di ogni ora.

La quota maggiore è la temperatura. I moduli perdono circa lo 0,35 per cento di potenza per ogni grado sopra i 25 gradi Celsius. In una giornata estiva molto calda il retro del modulo raggiunge 60-70 gradi, il che costa dal 12 al 16 per cento. Proprio per questo molti impianti producono di più a maggio che a luglio.

A questo si aggiungono il rendimento dell'inverter del 96-98 per cento, perdite nei cavi dell'uno-due per cento, sporcizia dall'uno al tre per cento a seconda di inclinazione e luogo, e le tolleranze di accoppiamento nella stringa quando i moduli hanno potenze diverse.

Gli impianti con cattiva ventilazione posteriore, come i sistemi integrati nel tetto o i moduli incollati piatti sulla lamiera, tendono a 0,78; impianti a terra molto ben ventilati arrivano a 0,85. Chi confronta una previsione dovrebbe quindi sempre chiedere con quale performance ratio è stata calcolata. La differenza tra 0,78 e 0,85 vale quasi il nove per cento della resa annua.

7Dimensionamento dell'inverter e la regola del 60 per cento

Due cose limitano quanta dell'energia prodotta arriva davvero al contatore: il dimensionamento dell'inverter e i limiti normativi all'immissione.

Sottodimensionare l'inverter è comune e sensato. Un apparecchio da 4 kW su un impianto da 5 kWp, un rapporto di 0,8, taglia solo i rari picchi. Poiché in Europa centrale il pieno carico non si raggiunge quasi mai, costa meno dell'uno per cento della resa annua e fa risparmiare sensibilmente sull'acquisto. SolarFinder lo rappresenta: se inserisci la potenza dell'inverter, vedi il taglio direttamente nel risultato.

Il secondo limite è di legge. In Germania, dall'inizio del 2025, i nuovi impianti possono immettere al massimo il 60 per cento della potenza installata finché non è installato un sistema di misura intelligente. Con uno smart meter o nella commercializzazione diretta il limite non si applica. È la norma che molti cercano come «regola del 60 per cento»; la precedente regola del 70 per cento, in vigore fino al 2023, non vale più per i nuovi impianti. Altri paesi hanno regole proprie: verifica con il tuo gestore di rete.

La distinzione importante: è limitata l'immissione, non la produzione. Ciò che consumi tu non conta ai fini del limite. Per una famiglia con alto autoconsumo o con batteria la perdita è quindi piccola. Le norme cambiano regolarmente, però: fatti confermare lo stato attuale dal gestore di rete prima di dimensionare in base a esse.

8Perché i calcolatori danno cifre diverse

Inserisci lo stesso tetto in tre calcolatori e ottieni tre risultati. Raramente dipende da errori, quasi sempre da ipotesi diverse.

La prima fonte sono i dati di irraggiamento. Alcuni strumenti usano dati satellitari come PVGIS, altri calcolano con un modello climatico basato sulla latitudine. Entrambi sono legittimi, ma per lo stesso luogo differiscono dal cinque al dieci per cento, anche solo perché mediano periodi di riferimento diversi. SolarFinder mostra una stima immediata da un modello di latitudine e la sostituisce automaticamente non appena sono caricati i valori orari PVGIS per il tuo luogo: una simulazione ora per ora con l'anno meteorologico 2019 e il 18 per cento di perdite di sistema. Solo senza connessione a PVGIS resta la stima. Il 2019 è stato un po' più soleggiato della media; sul periodo 2005-2020 i valori sono fino al cinque per cento più bassi a seconda del luogo. La stampa indica quale base dati è stata usata, e in una discussione su un preventivo andrebbe sempre detto.

La seconda fonte è il performance ratio. Tra 0,78 e 0,85 ci sono quasi nove punti percentuali, e molti calcolatori non indicano il loro valore.

La terza è il trattamento dell'ombreggiamento. Nessun calcolatore può capire da un codice postale se davanti al tetto c'è un albero. Alcuni applicano forfettariamente il cinque per cento di perdita per ombra, altri niente. Per un tetto davvero ombreggiato sbagliano entrambi.

Come utente ti aiuta una regola semplice: non confrontare mai le cifre assolute di due calcolatori, ma usa un solo calcolatore per confrontare varianti dello stesso tetto. Sud o sud-ovest, 4 o 6 kWp, con o senza batteria: confronti del genere sono affidabili all'interno di un modello, anche se la cifra assoluta resta una stima.

9Un esempio dall'inizio alla fine

Una famiglia a Colonia consuma 4.200 chilowattora all'anno. Il tetto è esposto a sud-ovest, ha una pendenza di 35 gradi e offre circa 40 metri quadrati di superficie utilizzabile.

Primo passo, la resa specifica: con esposizione a sud e 35 gradi di inclinazione, Colonia fornisce nella media PVGIS circa 990 chilowattora per chilowatt di picco. Il sud-ovest porta un fattore pratico di 0,96, e 35 gradi di pendenza sono praticamente all'ottimo con 1,00. Restano circa 950 chilowattora per chilowatt di picco.

Secondo passo, la taglia: 40 metri quadrati divisi per 2,2 danno 18 pannelli. Con 450 watt per pannello sono 8,1 kWp.

Terzo passo, la resa: 8,1 per 950 dà circa 7.700 chilowattora all'anno, nettamente più del consumo di 4.200.

Quarto passo, la valutazione: senza batteria di solito se ne consuma direttamente da un quarto a un terzo, cioè 1.900-2.600 chilowattora. Il resto va in rete. Se convenga coprire tutto il tetto dipende quindi dal rapporto tra prezzo dell'impianto, prezzo dell'elettricità e tariffa di immissione, e dal fatto che in futuro si aggiunga una pompa di calore o un'auto elettrica, che aumenterebbero l'autoconsumo.

10Cosa fa la resa in vent'anni

Tutte le cifre finora descrivono un solo anno. Ma un impianto fotovoltaico si costruisce per due o tre decenni, e in quel periodo la resa cambia in due modi.

Il primo è il degrado dei moduli. I moduli in silicio cristallino perdono circa l'uno-due per cento nel primo anno, un effetto una tantum alla prima esposizione alla luce, e poi circa lo 0,4-0,5 per cento all'anno. I produttori garantiscono di solito l'84-87 per cento della potenza nominale dopo 25 anni. In media sull'intera vita utile la resa è quindi circa il 92 per cento del valore iniziale. Per un calcolo di convenienza significa: chi proietta la resa del primo anno su 25 anni sovrastima il totale di circa l'otto per cento.

Il secondo cambiamento è il meteo. La resa specifica annua è una media; i singoli anni oscillano intorno a essa del cinque-dieci per cento in più o in meno. Un anno poco soleggiato come il 2010 è stato nettamente sotto la media, un anno record come il 2018 nettamente sopra. In vent'anni si compensa, ma nel primo anno dopo l'installazione può preoccupare se l'impianto manca la previsione.

C'è un terzo punto di rilevanza pratica spesso trascurato: l'inverter dura raramente quanto i moduli. Dopo dodici-quindici anni di solito va sostituito. Chi fa un calcolo di ammortamento su vent'anni dovrebbe prevedere questa sostituzione, che costa tra 800 e 2.000 euro a seconda della taglia dell'impianto.

In sintesi: usa la resa del primo anno per dimensionare l'impianto, ma circa il 92 per cento di essa per valutarne la convenienza sulla vita utile, e prevedi una sostituzione dell'inverter a metà strada.

11Errori frequenti

Considerare kWp e kWh la stessa cosa. La potenza indicata sul modulo non dice nulla su quanto a lungo splende il sole.

Calcolare con la superficie del tetto invece che con quella utilizzabile. Distanze, finestre e abbaini costano dal 15 al 30 per cento.

Proiettare la resa estiva. Giugno e dicembre differiscono di un fattore cinque.

Dimensionare l'impianto esattamente sul consumo annuo. Il consumo annuo non dice nulla sulla curva giornaliera, ed è solo questa che decide quanta elettricità si usa sul posto.

Confrontare le cifre assolute di calcolatori diversi. Basi dati e performance ratio diversi spiegano quasi ogni differenza.

Confondere il limite di immissione con un limite di produzione. È limitato solo ciò che va in rete; l'autoconsumo non ne è toccato.