Un impianto fotovoltaico trasforma direttamente l'energia solare in energia elettrica.
Esso è composto essenzialmente da:

• moduli o pannelli fotovoltaici;
• inverter, che trasforma la corrente continua generata dai moduli in corrente alternata;
• quadri elettrici e cavi di collegamento.

I moduli sono costituiti da celle in materiale semiconduttore, il più utilizzato dei quali è il silicio cristallino. Essi rappresentano la parte attiva del sistema perché convertono la radiazione solare in energia elettrica.

Alcuni materiali come il silicio possono produrre energia elettrica se irraggiati dalla luce solare. Una caratteristica fisica che ha consentito negli anni '50 la realizzazione della prima cella fotovoltaica della storia. Lo stesso nome "fotovoltaico" esprime in sè tutto il significato della scoperta, "foto" deriva da "luce", "voltaico" deriva da Alessandro Volta, inventore della batteria. Le celle fotovoltaiche collegate tra loro formano un "modulo", un insieme di moduli compone il pannello solare fotovoltaico da installare sui tetti, terreni o terrazzi, ovunque ci sia un irragiamento diretto dei raggi solari. I pannelli fotovoltaici stanno ottenendo rapidamente il favore di consumatori e famiglie. Il vantaggio è evidente, investendo in un impianto fotovoltaico casalingo si abbatte il costo dell'energia elettrica per almeno 25-30 anni. In Germania, e di recente anche in Italia con il Conto Energia, i proprietari dei pannelli solari fotovoltaici rivendono l'energia prodotta alle società elettriche ottenendo in cambio un reddito mensile aggiuntivo.

I vantaggi possono riassumersi in:

• assenza di qualsiasi tipo di emissione inquinante;
• risparmio di combustibili fossili;
• affidabilità degli impianti poiché non esistono parti in movimento;
• costi di esercizio e manutenzione ridotti al minimo;
• modularità del sistema (per aumentare la potenza dell'impianto è sufficiente aumentare il numero dei moduli).

Peraltro è da tener presente che l'impianto fotovoltaico è caratterizzato da un elevato costo iniziale (dovuto essenzialmente all'elevato costo dei moduli) e da una produzione discontinua a causa della variabilità della fonte energetica (il sole).

Entrambe le tipologie d'impianto utilizzano il sole come fonte energetica, catturandone la radiazione attraverso superfici captanti: mentre i moduli fotovoltaici trasformano direttamente la radiazione solare in energia elettrica, i pannelli solari termici utilizzano l'energia termica del sole per riscaldare l'acqua da utilizzare per uso igienico sanitario o per il riscaldamento degli ambienti.

I moduli fotovoltaici possono essere collocati su qualsiasi pertinenza di un immobile (tetto, facciata, terrazzo) o sul terreno. La decisione deve essere presa in base all'esistenza sul sito d'installazione dei seguenti requisiti:

• disponibilità di spazio necessario per installare i moduli;
• corretta esposizione ed inclinazione della superficie dei moduli.

Le condizioni ottimali in l'Italia sono:

• esposizione SUD (accettabile anche SUD-EST, SUD-OVEST, con ridotta perdita di produzione);
• inclinazione dei moduli compresa fra 25°(latitudini più meridionali) e 35°(latitudini più settentrionali);
• assenza di ostacoli in grado di creare ombreggiamento.

Facendo riferimento soprattutto alle piccole applicazioni (tetti fotovoltaici) e a moduli di silicio cristallino, un valore indicativo di occupazione di superficie è di circa 8 -10 mq per kW di potenza nominale installata.

La produzione elettrica annua di un impianto fotovoltaico dipende da diversi fattori:

• radiazione solare incidente sul sito d'installazione;
• orientamento ed inclinazione della superficie dei moduli;
• assenza/presenza di ombreggiamenti;
• prestazioni tecniche dei componenti dell'impianto (moduli, inverter ed altre apparecchiature).

Prendendo come riferimento un impianto da 1 kW di potenza nominale, con orientamento ed inclinazione ottimali ed assenza di ombreggiamento, non dotato di dispositivo di "inseguimento" del sole, in Italia è possibile stimare le seguenti producibilità annue massime:

• regioni settentrionali 1.100 kWh/anno
• orientamento ed inclinazione della superficie dei moduli;
• regioni centrali 1.400 kWh/anno
• regioni meridionali 1.600 kWh/anno.

È opportuno sottolineare che il consumo annuo elettrico medio di una famiglia italiana è pari a circa 3.000 kWh.

Lo schema di connessione dell'impianto alla rete è definito dal gestore di rete a cui l'impianto deve essere connesso.
È necessario pertanto fare riferimento alle norme tecniche rese disponibili dal gestore di rete locale (ad es. per la rete di ENEL Distribuzione le DK 5940 per gli impianti da connettere alla rete in BT, le DK 5740 e DK 5600 per gli impianti in MT).
Inoltre è possibile consultare la norma CEI 11-20 per la connessione in rete degli impianti di produzione collegati alle reti BT e MT.

Valori orientativi di costo dell'impianto vanno da 7.000 €/kWp per gli impianti di piccola taglia a poco meno di 5.000 €/kWp per impianti di grosse dimensioni.
Il costo annuo di manutenzione è abbastanza contenuto: normalmente è stimato in circa l'1-1.5% del costo dell'impianto.

Nelle analisi tecniche ed economiche si usa fare riferimento ad una vita utile complessiva di 20-25 anni. In particolare, i moduli, che rappresentano i componenti economicamente più rilevanti, hanno in generale una durata di vita garantita dai produttori oltre i 20 anni.

Molti si domanderanno: "installare i pannelli solari fotovoltaici conviene oppure no?"
Questa è la tipica e lecita domanda che ogni persona interessata al fotovoltaico si pone. Rispondiamo subito alla domanda in questo modo: "dipende dal quadro normativo". In breve, l'introduzione del conto energia consente di ammortizzare gli investimenti in pochi anni, si rinuncia a qualsiasi contributo iniziale all'acquisto ma si rivende l'energia elettrica prodotta a una tariffa incentivata. La recente approvazione del Conto Energia ha reso conveniente realizzare un impianto fotovoltaico.
Tralasciando l'aspetto normativo esistono diversi fattori fisici e geografici tali da determinare variazioni nei rendimenti dei pannelli solari fotovoltaici, ad esempio la latitudine. L'irraggiamento solare non è uguale ovunque.
un impianto fotovoltaico di circa 8 m² installato su un'abitazione della provincia di Milano produce ogni anno 1.167 kWh ogni anno. Gli stessi 8 metri quadrati producono 1.477 kWh a Roma e 1.669 a Trapani.
Detto questo cerchiamo adesso di spiegare come si arriva a questi risultati (fonte Ministero dell'Ambiente). Nella zona di Milano l'insolazione media annuale è di 1.372.4 kWh/m² anno. Considerando un abbattimento del 12,5% causato dall'efficienza dei moduli FV e una perdita del 85% dovuta al trasferimento dell'energia per l'uso domestico (cd BOS) si ottiene che per ogni metro quadro di pannelli solari fotovoltaici produce 146 kWh ogni anno.
Pertanto 8 m² di pannelli fotovoltaici sul proprio tetto producono approssimativamente 1.167 kWh ogni anno. Il proprietario dell'immobile dotato di pannelli fotovoltaici avrà un chiaro risparmio nel consumo domestico di energia elettrica.
Lo stesso metodo di calcolo può essere ripetuto per Roma e di Trapani. Nella zona di Roma l'insolazione annuale naturale media è pari a 1.737 kWh/m², nella zona di Trapani 1.963 kWh/m².
L'esposizione al sole della superficie destinata a ospitare i pannelli FV è un altro aspetto fondamentale. Per ottenere il massimo rendimenti i pannelli solari devono essere sottoposti a un irraggiamento diretto dai raggi solari. La robustezza e l'inclinazione del tetto sono un altro aspetto critico da considerare. Un tetto poco robusto o troppo inclinato potrebbe rendere impraticabile o troppo costosa l'installazione del sistema fotovoltaico.

Nelle giornate nuvolose e durante le ore notturne l'abitazione dotata di impianti fotovoltaici in rete non resterà mai al buio. L'uso dei pannelli fotovoltaici "in rete" non sostituisce il consumo della normale rete elettrica che continuerete normalmente a utilizzare.

Il soggetto responsabile che intende realizzare l'impianto fotovoltaico inoltra al gestore di rete locale richiesta di connessione alla rete (a seconda dell'ubicazione degli impianti Enel Distribuzione, ACEA, AEM, AEM Torino, ecc.).
Per quanto riguarda gli impianti da collegare alla rete di Enel Distribuzione, le informazioni per la domanda di connessione e scambio possono essere reperite al seguente indirizzo web:
http://www.enel.it/sportello_online/elettricita/sicurezzarisparmio/efficienza/fotovoltaico/connessione/

Sono soggetti alla Denuncia di Officina Elettrica e a licenza di esercizio UTF gli impianti fotovoltaici di potenza superiore a 20 kW (legge 133/99).
Non risulta invece necessario presentare all'UTF la denuncia dell'apertura dell'officina elettrica se l'impianto immette tutta l'energia prodotta nella rete (circolare 17/D del 28 maggio 2007 dell'Agenzia delle Dogane: disposizioni applicative del Dlgs 2 febbraio 2007, n. 26).