A novembre la domanda arriva puntuale in ogni forum: quanto resta della produzione quando le giornate si accorciano. La risposta che circola, «d’inverno il fotovoltaico non rende», nasce sugli impianti da tetto e su un balcone vale poco. Qui ci sono i numeri mese per mese del calcolatore PVGIS della Commissione europea, per tre città e per i due modi di montare i moduli, e da quei numeri esce un risultato che sorprende quasi tutti.
Quanto produce un kit da balcone nei tre mesi invernali
Partiamo dal numero che serve davvero, cioè quanti kilowattora escono da un impianto tipico fra dicembre e febbraio. I valori vengono da PVGIS 5.2, il database del Centro comune di ricerca della Commissione europea, calcolati su 880 Wp di moduli in silicio cristallino con perdite di sistema al 14 per cento, orientamento a sud e montaggio libero su entrambi i lati.
| Mese | Milano vert. | Milano 30° | Roma vert. | Roma 30° | Palermo vert. | Palermo 30° |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Dicembre | 59,5 kWh | 50,3 kWh | 80,6 kWh | 70,3 kWh | 76,9 kWh | 72,6 kWh |
| Gennaio | 67,7 kWh | 59,5 kWh | 81,5 kWh | 74,2 kWh | 78,2 kWh | 76,6 kWh |
| Febbraio | 69,3 kWh | 69,9 kWh | 80,3 kWh | 84,4 kWh | 71,3 kWh | 80,8 kWh |
| Trimestre | 196,5 kWh | 179,7 kWh | 242,4 kWh | 228,9 kWh | 226,4 kWh | 230,0 kWh |
| Quota sull’anno | 24,1 % | 15,3 % | 27,6 % | 17,6 % | 27,4 % | 17,2 % |
L’ultima riga è quella che riassume tutto. Tre mesi su dodici sono il 25 per cento dell’anno: un impianto verticale produce in inverno esattamente la sua quota, mentre un impianto inclinato a 30 gradi ne produce poco più della metà. Chi ha appeso i moduli alla ringhiera ha già un impianto tarato sull’inverno, senza averlo scelto.
In termini giornalieri il quadro è questo: a dicembre un kit verticale rende in media 1,92 kWh al giorno a Milano, 2,60 a Roma e 2,48 a Palermo. Sono i valori medi del mese, che comprendono le giornate limpide e quelle di pioggia. Il totale annuo di questi stessi impianti sta nella guida su quanto produce un fotovoltaico da balcone.
Sulla ringhiera dicembre batte giugno
Questo è il risultato che ribalta l’intuizione, e regge il controllo in tutte e tre le città.
| Confronto sul verticale | Milano | Roma | Palermo |
|---|---|---|---|
| Dicembre | 59,5 kWh | 80,6 kWh | 76,9 kWh |
| Giugno | 56,4 kWh | 51,4 kWh | 44,4 kWh |
| Dicembre rispetto a giugno | +5 % | +57 % | +73 % |
| Mese peggiore dell’anno | novembre (55,8) | giugno (51,4) | giugno (44,4) |
A Roma e a Palermo il mese meno produttivo dell’anno per un modulo verticale è giugno, con largo margine. A Milano il primato spetta a novembre, e dicembre resta comunque sopra giugno. Il confronto vale su un modulo inclinato a 30 gradi? No, e in modo netto: lì dicembre rende il 35 per cento di luglio a Milano e il 48 per cento a Roma e Palermo.
La curva annuale di un impianto verticale è quindi piatta e leggermente rovesciata rispetto a quella di un tetto, con il massimo in ottobre e i minimi in piena estate. Il profilo mese per mese di un impianto sulla ringhiera è disegnato nella guida al pannello solare da ringhiera.
Perché il sole basso premia la piastra verticale
La spiegazione sta in un solo numero, l’angolo con cui il raggio arriva sulla superficie. Una piastra raccoglie la luce diretta in proporzione al coseno dell’angolo fra il raggio e la perpendicolare al vetro: frontale significa tutto, di sbieco significa poco.
L’altezza del sole a mezzogiorno al solstizio si calcola con una formula elementare, 90° meno la latitudine meno 23,44° d’inverno e più 23,44° d’estate. Applicata alle tre città dà questo quadro:
| Milano (45,5° N) | Roma (41,9° N) | Palermo (38,1° N) | |
|---|---|---|---|
| Sole a mezzogiorno, 21 dicembre | 21,1° | 24,7° | 28,4° |
| Sole a mezzogiorno, 21 giugno | 68,0° | 71,5° | 75,3° |
| Luce raccolta dal verticale, inverno | 93 % | 91 % | 88 % |
| Luce raccolta dal verticale, estate | 38 % | 32 % | 25 % |
| Luce raccolta da 30°, inverno | 78 % | 82 % | 85 % |
| Luce raccolta da 30°, estate | 99 % | 98 % | 96 % |
Il ribaltamento è completo. In inverno la verticale raccoglie più luce diretta della superficie inclinata a 30 gradi, in tutte e tre le città. D’estate il rapporto si inverte in modo ancora più marcato, e questo spiega perché sull’anno intero l’inclinazione resta comunque la scelta più produttiva, con 1.171-1.335 kWh contro 815-879. L’angolo ottimale città per città, con la curva completa dei guadagni, sta nella guida all’inclinazione dei pannelli solari.
Va aggiunto un elemento che i conti sul coseno non contengono. Un modulo appeso alla ringhiera ha tre superfici che gli mandano luce: il cielo davanti, il pavimento del balcone sotto e, se il modulo è bifacciale, il riflesso che arriva sul retro. Con il sole basso e il vetro quasi perpendicolare al raggio, anche la quota di luce riflessa dalla pavimentazione chiara entra nel bilancio con un angolo favorevole.
Il freddo aiuta, la nuvola no
Le due variabili meteo dell’inverno agiscono in direzioni opposte, e conviene separarle.
La temperatura lavora a favore. La potenza di una cella al silicio scende quando la cella si scalda, secondo il coefficiente di temperatura dichiarato nella scheda tecnica. I valori reali dei moduli in commercio vanno da -0,29 punti percentuali per grado sulle celle di tipo N di ultima generazione a -0,44 sui moduli PERC più economici, come il modulo enjoy solar da 210 W che dichiara proprio questo valore. Una cella che a luglio arriva a 60 gradi lavora venti punti percentuali sotto il suo valore di targa; la stessa cella a 10 gradi di gennaio sta sopra la targa. Come si leggono questi coefficienti sta nella guida alla scheda tecnica dei pannelli solari.
La copertura del cielo lavora contro, e in pianura padana lo fa in modo sistematico. È la ragione per cui Milano perde il confronto con Roma proprio nei mesi in cui la geometria le darebbe quasi ragione: a novembre e dicembre la nebbia e lo strato basso di nubi tagliano la componente diretta della radiazione, quella che il coseno premia. Il modulo continua a lavorare sulla luce diffusa, che arriva da tutta la volta celeste e non ha una direzione privilegiata, però il livello scende.
Entrambi gli effetti sono già dentro i kilowattora delle tabelle. PVGIS lavora su serie storiche di radiazione misurate da satellite fra il 2005 e il 2020 e su una simulazione termica del modulo, quindi i 59,5 kWh di dicembre a Milano sono un valore medio che comprende le giornate di nebbia e il guadagno del freddo.
Le ore di luce, la variabile che nessuno può correggere
C’è un limite che nessun montaggio sposta, ed è la durata del giorno. Al solstizio d’inverno il sole resta sopra l’orizzonte per queste ore:
| 21 dicembre | 21 giugno | Rapporto | |
|---|---|---|---|
| Milano | circa 8 h 31 min | circa 15 h 29 min | 55 % |
| Roma | circa 8 h 57 min | circa 15 h 03 min | 59 % |
| Palermo | circa 9 h 21 min | circa 14 h 39 min | 64 % |
Il calcolo usa la declinazione solare al solstizio e la latitudine, senza le correzioni per la rifrazione atmosferica e per il diametro del disco solare, che nella realtà allungano il giorno di qualche minuto. Il rapporto resta valido: una giornata di dicembre dura fra il 55 e il 64 per cento di una giornata di giugno.
Questo è il vero prezzo dell’inverno, e va letto insieme al capitolo precedente. Il modulo verticale recupera sulla geometria tutto quello che perde sulle ore, e il pareggio con l’estate nasce da questa compensazione. Il modulo inclinato paga invece entrambe le voci, ore corte e angolo peggiore, e il suo dicembre finisce a un terzo del suo luglio.
L’ombra d’inverno è il vero nemico
I numeri di questa guida valgono per un balcone che vede il sole. A dicembre quel presupposto cade più spesso di quanto si pensi, e la causa è sempre la stessa: il sole basso allunga le ombre in modo sproporzionato.
La lunghezza dell’ombra proiettata da un ostacolo si ottiene dividendo la sua altezza per la tangente dell’altezza solare. A mezzogiorno del 21 dicembre il risultato è questo:
| Sole a mezzogiorno | Ombra di un palazzo di 15 m | |
|---|---|---|
| Milano | 21,1° | 39 m |
| Roma | 24,7° | 33 m |
| Palermo | 28,4° | 28 m |
Un edificio di cinque piani dall’altra parte della strada, che a giugno non tocca il tuo balcone, a dicembre lo copre per intero anche a trenta metri di distanza. E l’ombra invernale ha una seconda caratteristica sgradevole: arriva nelle ore centrali, quelle in cui il modulo dovrebbe produrre il massimo.
Vale la pena fare la verifica in modo concreto, guardando il balcone verso mezzogiorno in una giornata serena di dicembre e annotando da che ora a che ora il vetro riceve sole diretto. Se la finestra utile scende sotto le tre o quattro ore, i valori delle tabelle vanno ridotti in proporzione. Su come un’ombra parziale si propaga dentro il modulo, e perché il danno supera sempre la superficie coperta, c’è la guida dedicata al pannello fotovoltaico in ombra.
Neve, grandine e ghiaccio su un modulo da balcone
L’inverno porta tre sollecitazioni fisiche, e la posizione verticale ne neutralizza due.
La neve ha bisogno di una superficie su cui fermarsi. Su un vetro verticale non si accumula, e questo toglie di mezzo il problema che ferma per giorni gli impianti inclinati. Su un modulo a 30 gradi su terrazzo o su supporto a pavimento, invece, bastano pochi centimetri per azzerare la produzione: il vetro temperato è liscio e il calore residuo della cella di solito fa scivolare via lo strato in poche ore, però nel frattempo l’impianto è fermo.
Il ghiaccio conta soprattutto per i fissaggi. L’acqua che entra in un giunto e gela aumenta di volume, e su una staffa il punto sensibile è il foro del morsetto. I sistemi seri prevedono viteria inox e interposizione in gomma, e il tema completo sta nella guida alle staffe per fotovoltaico da balcone.
La grandine invernale è rara in Italia, e resta comunque la prova a cui il modulo è qualificato per progetto: i moduli con vetro temperato superano il test con sfere di ghiaccio da 25 mm a 23 m/s previsto dalla IEC 61215. I laminati flessibili, che al posto del vetro hanno una pellicola, non offrono la stessa barriera meccanica, e il confronto fra le due famiglie sta nella guida al pannello solare flessibile.
Quanto copre del consumo di casa
Tradurre i kilowattora in bolletta richiede due passaggi, e in inverno il secondo è generoso.
Il consumo di riferimento ARERA per una famiglia italiana è di 2.700 kWh l’anno, cioè circa 225 kWh al mese. A Roma un kit verticale da 880 Wp produce a dicembre 80,6 kWh, quindi copre 36 kilowattora ogni cento consumati. A Milano il rapporto scende a 26 su cento.
Il secondo passaggio riguarda la quota che resta davvero in casa. Un impianto da balcone eroga al massimo 800 W, e in inverno quella potenza sta quasi sempre sotto il consumo istantaneo di un’abitazione riscaldata e illuminata: frigorifero, pompa di circolazione della caldaia, luci accese dalle diciassette, forno, lavatrice. L’autoconsumo invernale viaggia vicino al 100 per cento, contro il 60-80 per cento della media annua. In pratica ogni kilowattora prodotto a dicembre è un kilowattora che non compri.
A 0,25 euro al kilowattora, i 80,6 kWh di dicembre a Roma valgono circa 20 euro nel mese, e il trimestre invernale intero circa 60 euro. Come si calcolano tasso di autoconsumo e grado di autosufficienza, e quali abitudini li spostano, sta nella guida all’autoconsumo fotovoltaico.
Una conseguenza pratica riguarda l’accumulo. Con 2,6 kWh prodotti in una giornata media di dicembre contro i 7,4 kWh consumati, il surplus da immagazzinare quasi non esiste, e una batteria in quei mesi resta in gran parte ferma. Il suo contributo comincia quando le giornate si allungano, e il conto completo sta nella guida al fotovoltaico da balcone con accumulo.
Cosa conviene fare prima dell’inverno
Cinque interventi hanno un effetto misurabile, e nessuno costa più di un pomeriggio.
- Rifai la mappa delle ombre in dicembre. È la verifica che vale più di tutte le altre messe insieme, perché un’ombra nelle ore centrali toglie percentuali a due cifre.
- Pulisci il vetro a fine autunno. Il modulo verticale raccoglie meno sporco di uno inclinato, in compenso lo trattiene: polvere, salsedine e residui delle piante si fissano e in inverno la pioggia non li dilava, perché arriva quasi parallela al vetro. Il metodo e i prodotti da evitare stanno nella guida alla pulizia dei pannelli solari.
- Controlla i fissaggi prima delle raffiche. Le tempeste invernali sono il momento in cui un morsetto allentato fa danni, e una verifica della coppia di serraggio chiude la questione.
- Sposta i consumi programmabili nelle ore centrali. Lavastoviglie e lavatrice avviate fra le undici e le quattordici intercettano la finestra utile di dicembre, che è corta. Quali apparecchi coprire lo trovi nella guida su cosa alimentare con un pannello da balcone.
- Se il supporto è regolabile, irripidisci l’angolo. Alle latitudini italiane l’inclinazione che massimizza i mesi freddi sta intorno ai 55-60 gradi. Conta però il modo in cui si esegue la manovra: un modulo di formato pieno pesa 22 kg e in quota, con vento, una regolazione fatta da soli è un rischio che non vale qualche kilowattora.
Il verdetto
In inverno un impianto fotovoltaico da balcone produce molto più di quanto dica la sua fama, a patto che i moduli siano verticali. Il trimestre dicembre-febbraio vale 196 kWh a Milano, 242 a Roma e 226 a Palermo su un kit da 880 Wp, cioè il 24-28 per cento della produzione annua, esattamente la quota che tre mesi su dodici meritano. A Roma e a Palermo dicembre produce più di giugno, e il mese peggiore dell’anno per un modulo verticale cade in piena estate.
Il merito è geometrico: con il sole a 21-28 gradi sopra l’orizzonte, il vetro verticale sta quasi perpendicolare al raggio e ne raccoglie l’88-93 per cento, contro il 25-38 per cento di luglio. Il freddo aggiunge qualche punto percentuale di rendimento, le giornate corte ne tolgono, e i due effetti si compensano quasi del tutto.
Quello che può davvero rovinare l’inverno di un impianto è l’ombra: a mezzogiorno del 21 dicembre un palazzo di cinque piani ne proietta una lunga trenta o quaranta metri, e arriva proprio nelle ore in cui il modulo dovrebbe lavorare al massimo. La verifica va fatta in dicembre, con gli occhi, prima di cercare colpe nei componenti. Se stai ancora scegliendo come montare i moduli, il confronto completo fra verticale e inclinato sta nella guida al pannello solare da ringhiera.
Domande frequenti
Quanto produce un impianto fotovoltaico in inverno?
Dipende quasi tutto da come sono montati i moduli. Un kit da 880 Wp appeso verticalmente alla ringhiera verso sud produce nel trimestre dicembre-gennaio-febbraio circa 197 kWh a Milano, 242 kWh a Roma e 226 kWh a Palermo secondo PVGIS 5.2. Gli stessi moduli inclinati a 30 gradi si fermano a 180, 229 e 230 kWh, pur producendo molto di più sull'anno. Sul verticale l'inverno vale il 24-28 per cento della produzione annua, sull'inclinato il 15-18.
Quanto produce un pannello solare a dicembre?
Un kit da 880 Wp verticale rende 59,5 kWh a Milano, 80,6 kWh a Roma e 76,9 kWh a Palermo nel mese di dicembre, cioè fra 1,9 e 2,6 kWh al giorno di media. Con moduli inclinati a 30 gradi gli stessi kilowattora scendono a 50,3, 70,3 e 72,6. I dati vengono dal calcolatore PVGIS della Commissione europea con perdite di sistema al 14 per cento.
È vero che d'inverno un pannello verticale produce più che d'estate?
A Roma e a Palermo sì, e il margine è ampio. Un kit verticale a Roma rende 80,6 kWh a dicembre contro 51,4 kWh a giugno, cioè il 57 per cento in più; a Palermo il divario sale al 73 per cento. A Milano i due mesi quasi si pareggiano, con 59,5 kWh a dicembre contro 56,4 a giugno. La ragione è geometrica: al solstizio d'inverno il sole di mezzogiorno sta fra i 21 e i 28 gradi sopra l'orizzonte e colpisce una piastra verticale quasi di fronte.
Perché il fotovoltaico rende meno d'inverno?
Per tre cause che si sommano su un impianto inclinato o da tetto. Il giorno dura meno, circa 8 ore e mezza il 21 dicembre a Milano contro le 15 e mezza del 21 giugno. Il sole resta basso, quindi la luce attraversa uno spessore maggiore di atmosfera e arriva più debole. E il cielo è coperto più spesso, soprattutto in pianura padana. Su una piastra verticale la seconda causa si ribalta e diventa un vantaggio, perché il sole basso arriva quasi perpendicolare alla superficie.
Il freddo fa male ai pannelli solari?
Il freddo migliora il rendimento. La potenza di una cella al silicio cala quando la temperatura sale, con un coefficiente fra -0,29 e -0,44 punti percentuali per grado a seconda della tecnologia. Una giornata serena di gennaio con il modulo a 10 gradi fa lavorare la cella meglio della stessa giornata a 45 gradi di luglio. I valori PVGIS citati in questa guida tengono già conto dell'effetto.
La neve blocca un pannello da balcone?
Su un modulo verticale appeso alla ringhiera quasi mai, perché non esiste una superficie su cui la neve possa fermarsi. Il problema riguarda i moduli inclinati a 30 gradi su terrazzo o su supporto a pavimento, dove uno strato di pochi centimetri azzera la produzione finché non scivola via. Il vetro liscio e il calore residuo della cella di solito risolvono in poche ore quando torna il sole.
Quanto copre del consumo di casa la produzione invernale?
A Roma un kit verticale da 880 Wp produce a dicembre 80,6 kWh, contro i 225 kWh al mese di una famiglia con il consumo di riferimento ARERA di 2.700 kWh l'anno. Sono circa 36 kilowattora ogni cento consumati. In inverno però quasi tutta la produzione resta in casa, perché 800 W restano sotto il consumo istantaneo quasi sempre, quindi il valore in bolletta è alto: a 0,25 euro al kilowattora, circa 20 euro nel mese.
L'ombra d'inverno pesa più che d'estate?
Molto di più, e il motivo è la lunghezza delle ombre. Con il sole a 24,7 gradi a Roma il 21 dicembre, un palazzo alto 15 metri proietta a mezzogiorno un'ombra di 33 metri, che a Milano diventano 39. Un balcone che d'estate riceve sole dalle otto alle diciotto può restare in ombra tutto il giorno a dicembre, e in quel caso i numeri di questa guida non valgono per quell'indirizzo.
Conviene cambiare l'inclinazione dei pannelli per l'inverno?
Sulla ringhiera la domanda non si pone, perché l'angolo lo impone il parapetto. Su un supporto regolabile a terrazzo l'angolo che massimizza l'inverno è ripido, intorno ai 55-60 gradi alle latitudini italiane, e chi regola due volte l'anno guadagna qualche punto percentuale sull'anno. Il guadagno va pesato contro il rischio di manovrare un modulo da 22 kg in quota con il vento.
Serve una batteria per sfruttare la produzione invernale?
In inverno la batteria rende meno che nelle altre stagioni, perché la produzione giornaliera è bassa e viene consumata quasi per intero mentre arriva. A Roma un kit verticale produce 2,6 kWh in una giornata media di dicembre, e una famiglia ne consuma circa 7,4: il surplus da immagazzinare è raro. L'accumulo dà il suo contributo da marzo in avanti, quando le giornate si allungano e la produzione supera il consumo del momento.