Impianto fotovoltaico e mini eolico: quando si combinano

L’idea nasce guardando il grafico della produzione fotovoltaica: una gobba enorme fra maggio e agosto, e un dicembre che vale un quinto di luglio. Il vento, in Italia, fa il percorso opposto. Metterli insieme sembra la soluzione ovvia, e vale la pena capire perché in pratica quasi nessuno lo faccia.

La complementarità stagionale, la ragione buona dell’idea

Un impianto fotovoltaico ha una curva annuale molto marcata. Il ragionamento sulla produzione mensile di un kit da balcone è sviluppato nell’articolo su quanto produce un impianto da balcone, e il risultato è che dicembre e gennaio valgono una frazione dei mesi centrali.

Il vento in Italia si comporta in modo diverso. Le perturbazioni atlantiche e i regimi di brezza più intensi si concentrano nei mesi freddi, quindi il profilo annuale della risorsa eolica ha il massimo dove il fotovoltaico ha il minimo. Su un impianto che punta all’autonomia questa complementarità vale molto, perché riduce la taglia dell’accumulo necessario per attraversare l’inverno.

È la ragione per cui gli impianti ibridi solare-eolico hanno perfettamente senso in certi contesti: rifugi di montagna, isole minori, stazioni di monitoraggio, aziende agricole isolate in siti ventosi. In tutti questi casi il vento c’è davvero, e la turbina viene collocata dove il flusso è pulito.

Il problema comincia quando la stessa idea scende in città, su un balcone al terzo piano.

Il cubo della velocità

La potenza estraibile da una massa d’aria in movimento segue una formula con un termine che decide tutto.

P = ½ · ρ · A · v³ · Cp

Dove ρ è la densità dell’aria (1,225 kg/m³ in condizioni standard), A l’area spazzata dal rotore, v la velocità del vento e Cp il coefficiente di potenza della macchina. Il limite teorico di Cp è il limite di Betz, pari a 16/27, cioè circa il 59,3 per cento: nessuna turbina può estrarre più di quella frazione dell’energia cinetica del flusso, perché l’aria deve pur uscire da dietro il rotore. Le macchine di piccola taglia si collocano nella pratica fra 0,2 e 0,35.

Il termine che comanda è v³. Un vento che passa da 4 a 8 m/s non raddoppia la potenza, la moltiplica per otto. Al contrario, un sito che invece dei 6 m/s sperati ne offre 3 non dimezza la resa, la riduce a un ottavo.

Applicando la formula al caso concreto di un balcone si arriva al numero che chiude la questione.

I valori valgono per una macchina con area spazzata di 0,79 m², cioè il diametro massimo di un metro che la norma consente in attività libera su un edificio esistente, con coefficiente di potenza 0,25. Il confronto che serve è con un modulo fotovoltaico da balcone: un pannello da 440 Wp raggiunge la propria potenza di picco a ogni mezzogiorno sereno di stagione buona, mentre i 208 W della turbina richiedono un vento a 43 km/h che in un anno urbano soffia per poche ore.

Cosa dicono le misure sul campo

La teoria è severa e i dati sperimentali lo sono altrettanto.

La campagna di riferimento resta il Warwick Wind Trials, condotto nel Regno Unito nel 2007-2008: 26 turbine montate su edifici, prodotte da cinque costruttori, per un totale di 168.950 ore di funzionamento monitorate. I siti andavano da quelli teoricamente pessimi, edifici bassi in contesto urbano, a quelli teoricamente eccellenti, palazzi di 45 metri isolati su colline esposte.

I risultati pubblicati parlano da soli. Il fattore di capacità medio è risultato dello 0,85 per cento, contro il 10-30 per cento tipico di una turbina di grande taglia. La produzione media si è fermata a 214 Wh al giorno, pari a circa 78 kWh l’anno per sito. Sui siti urbani e suburbani la generazione annua è rimasta sotto i 75 kWh per metro quadro di area spazzata, e nella maggior parte dei casi sotto i 25.

C’è una correzione doverosa, e va nella direzione di rendere il quadro meno cupo: le macchine collocate nei siti più ventosi sono state tenute spente per gran parte della sperimentazione dopo le lamentele dei residenti sul rumore. Rifacendo la media al netto di quei periodi il fattore di capacità sale al 4,15 per cento. Resta un valore che, applicato a una macchina domestica, produce numeri modesti.

Il vento in città non è il vento dell’atlante

Il salto fra le mappe e il balcone ha una spiegazione fisica precisa, e vale la pena conoscerla prima di guardare qualunque atlante.

L’Atlante Eolico dell’Italia realizzato da RSE pubblica le mappe della velocità media annua del vento e della producibilità specifica alle quote di 25, 50, 75 e 100 metri dal suolo, con risoluzione di 1x1 km, calibrate su oltre 200 stazioni meteorologiche. È uno strumento eccellente e gratuito, con un’avvertenza: quelle quote e quella risoluzione descrivono il vento sopra il tessuto urbano, mentre un balcone sta dentro.

Fra gli edifici agiscono due fenomeni. Il primo è il rallentamento: la rugosità del terreno costruito frena il flusso, e il profilo di velocità cresce con la quota in modo tanto più lento quanto più il contesto è denso. Il secondo è la turbolenza: il vento che aggira spigoli e cornicioni arriva a raffiche, cambiando direzione in continuazione. Una turbina in un flusso turbolento produce meno di quanto la velocità media suggerirebbe, perché insegue continuamente il vento invece di lavorare a regime, e in più subisce carichi alternati che ne accorciano la vita.

Il criterio di massima citato in letteratura è che sotto i 4,5 m/s di velocità media annua un sito non è in generale considerato remunerativo, mentre un buon sito si colloca fra 5 e 6 m/s e produce 1.000-1.800 kWh l’anno per ogni kW di potenza nominale installata. Chi vuole verificare seriamente il proprio caso deve misurare in loco, e il Testo Unico prevede proprio in attività libera le torri anemometriche per la misurazione temporanea del vento fino a 36 mesi.

Asse verticale o asse orizzontale

Sul mercato le due famiglie coesistono e rispondono a logiche opposte.

Le macchine ad asse orizzontale sono le classiche tre pale con la coda direzionale. Hanno il coefficiente di potenza più alto e sono la scelta di tutta l’industria eolica, con il vincolo di doversi orientare rispetto al vento. Nella taglia domestica i prezzi citati si collocano fra 1.000 e 2.000 euro per potenze nominali dell’ordine di 1-3 kW, valori che presuppongono però un palo e uno spazio libero attorno.

Le macchine ad asse verticale accettano il vento da qualunque direzione senza orientarsi, il che in un flusso turbolento fra edifici è un vantaggio concreto. Sono in genere più silenziose e visivamente meno invadenti. Pagano tutto questo in rendimento aerodinamico, e sul mercato si trovano a partire da poche centinaia di euro con potenze di picco molto contenute, nell’ordine del mezzo kilowatt dichiarato.

Un’avvertenza sulle potenze dichiarate vale per entrambe le famiglie: il dato di targa corrisponde alla velocità nominale, che sta tipicamente fra 12 e 14 m/s. Leggere “600 W” su una scheda non significa che quella sia la potenza che si vedrà in un giorno normale, e la tabella qui sopra spiega perché.

Rumore e vibrazioni, il vincolo che decide in condominio

Sul piano dei permessi la strada è più semplice di quanto molti immaginino, come si vede nel prossimo paragrafo. Sul piano dei rapporti di vicinato è il contrario.

Una turbina ha parti in movimento a pochi metri dalle finestre. Il rumore aerodinamico delle pale è continuo e cambia con il vento, quindi il cervello lo registra più di un rumore costante. La vibrazione trasmessa alla struttura è la parte peggiore: un sostegno fissato alla ringhiera o al parapetto trasferisce le oscillazioni alla muratura, che le propaga negli appartamenti confinanti. È esattamente ciò che ha portato allo spegnimento delle turbine più produttive nel test di Warwick.

Sul piano condominiale il quadro resta quello dell’articolo 1122-bis del Codice civile, che riconosce al singolo condomino il diritto di installare impianti da fonti rinnovabili al servizio del proprio appartamento e riserva all’assemblea il potere di prescrivere modalità alternative o cautele a tutela di stabilità, sicurezza e decoro architettonico. Il quadro completo sta nell’articolo sul fotovoltaico da balcone in condominio. Con una turbina, a differenza che con un modulo, il tema della stabilità e quello delle immissioni sonore diventano argomenti solidi in mano a chi contesta.

La normativa italiana per una turbina su un edificio

Il Testo Unico Rinnovabili, D.Lgs. 190/2024, ha riordinato i regimi amministrativi in tre livelli: attività libera, procedura abilitativa semplificata e autorizzazione unica.

L’Allegato A, che elenca gli interventi in attività libera, contiene la voce che interessa chi guarda al proprio edificio: i generatori eolici installati su costruzioni esistenti con altezza complessiva non superiore a 1,5 metri e diametro non superiore a 1 metro. Sono le dimensioni che definiscono, di fatto, la categoria delle turbine da tetto o da balcone. Lo stesso allegato colloca in attività libera gli impianti fino a 20 kW fuori dalle zone A e B del D.M. 1444/1968, e quelli fino a 20 kW con altezza non superiore a 5 metri indipendentemente dalla localizzazione.

Restano alcuni adempimenti anche in attività libera:

• Modello Unico Parte III da trasmettere al SUER entro cinque giorni dall’entrata in esercizio, secondo il D.M. 223/2026
• Autorizzazione paesaggistica dove l’intervento ricade su aree vincolate, con termine di 30 giorni dal ricevimento della domanda
• Esclusione del regime libero su beni culturali tutelati, aree naturali protette e siti della rete Natura 2000

Chi vive in un centro storico, che è quasi sempre zona A e spesso area vincolata, si trova quindi fuori dal percorso semplice. Vale la pena verificare la situazione del proprio edificio prima di guardare i cataloghi.

Come si collegherebbero i due impianti

Sul piano elettrico le due fonti non si sommano in modo diretto, e il motivo è tecnico.

Un modulo fotovoltaico produce corrente continua a tensione relativamente stabile, che l’inseguitore MPPT del microinverter gestisce senza difficoltà. Una turbina produce invece corrente alternata a frequenza variabile, proporzionale alla velocità di rotazione, e ha bisogno a monte di un raddrizzatore, di una logica di frenatura elettrica per le raffiche e di una protezione contro la sovravelocità. Un microinverter fotovoltaico non ha nulla di tutto questo.

Le strade praticabili sono due. La prima è un inverter ibrido progettato per entrambe le fonti, con ingressi separati e le protezioni della parte eolica integrate. La seconda sono due impianti distinti che si incontrano soltanto sul quadro di casa.

In entrambi i casi, sul regime semplificato italiano resta il tetto complessivo. La soglia degli 800 W riguarda la potenza dell’inverter, e va rispettata dalla somma delle fonti che confluiscono nel punto di connessione: il ragionamento è nell’articolo sul limite degli 800 W. Una turbina che aggiunge potenza di conversione oltre quella soglia porta l’impianto fuori dalla procedura semplificata.

Il verdetto

L’accoppiamento fra fotovoltaico e mini eolico è una buona idea in un sito ventoso e una cattiva idea su un balcone di città, e la differenza sta tutta nella terza potenza della velocità del vento. Con il diametro massimo che la norma consente su un edificio esistente, un metro, la macchina produce una manciata di watt alle velocità che un contesto urbano offre davvero, e le misure sul campo hanno confermato fattori di capacità inferiori all’uno per cento.

Chi ha una casa isolata in un sito con almeno 5 m/s di media annua, spazio per un palo lontano dalle abitazioni e la possibilità di misurare prima di comprare, ha davanti una tecnologia matura che completa bene il fotovoltaico nei mesi freddi.

Per tutti gli altri, i soldi destinati alla turbina rendono molto di più investiti in un modulo aggiuntivo o in un accumulo. È una conclusione poco romantica, e ha il vantaggio di essere verificabile con una calcolatrice prima di spendere.