Fotovoltaico

I sistemi fotovoltaici
MENU	Introduzione L’energia solare è una preziosa risorsa energetica, dalla quale dipendono tutti i processi vitali sul nostro pianeta; essa è pulita (non genera scorie) e rinnovabile, perché può essere praticamente considerata "inesauribile", come, per esempio, l'energia idroelettrica, eolica, geotermica ecc. Dal sole si possono ottenere con i pannelli solari termici acqua calda per il riscaldamento degli edifici e per uso sanitario; con i pannelli fotovoltaici, energia elettrica. I pannelli termici utilizzano il calore del sole per riscaldare l’acqua da impiegare nel sistema di riscaldamento o per uso domestico. I pannelli fotovoltaici trasformano la radiazione solare dierettamente in energia elettrica, che può essere utilizzata immediatamente, oppure immagazzinata per un uso successivo, oppure ancora può essere immessa nella rete elettrica. Il principio fisico di questa conversione di energia è il cosiddetto effetto fotovoltaico, basato sulle proprietà di alcuni materiali semiconduttori, dei quali il più utilizzato è il silicio, elemento molto diffuso in natura. Produrre energia elettrica con i sistemi solari fotovoltaici consente di evitare l’immissione in atmosfera di molti elementi inquinanti, tra i quali l’anidride carbonica, il principale gas responsabile dell’effetto serra. Ogni kWh prodotto con fonte fotovoltaica consente di evitare l'immissione in atmosfera di 0,3 – 0,5 kg di anidride carbonica.
Introduzione
Schema a blocchi
Celle solari
Irraggiamento solare
Tipologie di impianti
sitografia
glossario fotovoltaico
kit cambiamenti climatici
simulazioni online

Lo schema a blocchi di un sistema di conversione dell'energia solare in energia elettrica può essere il seguente:

La tensione elettrica generata dal pannello fotovoltaico può essere impiegata direttamente nel momento in cui viene prodotta, oppure accumulata per un uso successivo. Poiché l'energia elettrica generata dal pannello fotovoltaico è disponibile sotto forma di corrente continua, se si richiede di alimentare un carico in corrente alternata è necessario procedere alla conversione corrente continua/corrente alternata.

Celle solari

Il dispositivo elementare capace di operare una conversione dell'energia solare si definisce cella solare o cella fotovoltaica ed è in grado di generare una potenza di circa 1,5 Watt. Il componente commercialmente disponibile è invece il modulo composto da più celle collegate fra loro ed incapsulate per essere isolate. Più moduli fotovoltaici, collegati in serie per aumentare la tensione ed in parallelo per aumentare la corrente disponibile, formano i pannelli di un impianto, la cui potenza, per un pannello di un metro quadrato in silicio policristallino o monocristallino, è circa 130 – 140 W di picco.

Prende il nome di potenza di picco o potenza di punta la potenza in uscita in condizioni standard (25°C e potenza della radiazione solare pari a 1000 W/m²) (Wp): tale valore è sempre utilizzato come riferimento per stabilire la potenza degli impianti da installare.

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Irraggiamento solare

La corretta esposizione all’irraggiamento solare dei moduli fotovoltaici rappresenta un fattore chiave al fine di ottenere le prestazioni ottimali dell’impianto in termini di producibilità di energia elettrica. Ad esempio in Italia l’esposizione ottimale è verso Sud con una inclinazione di circa 30-35°gradi.


Potenziale irraggiamento mondiale da http://www.meteonorm.com/media /maps_online/world_global_8100.png	Potenziale europeo di irraggiamento da: http://www.solaris-ac.it/index_file /Mappe%20irrag.solare.html	Potenziale italiano di irraggiamento da: www.greensolarpower.it

Nella mappa relativa al territorio italiano, viene mostrata la producibilità di un impianto fotovoltaico da 1kWp, ottimamente orientato ed inclinato, installato su una struttura fissa (orientativamente passando da Nord al Sud dell’Italia la produzione specifica è variabile da 1000 a 1400 kWh per ogni kWp installato). Inoltre ogni kWp installato richiede uno spazio netto di circa 8 –10 m² .

Tipologie di impianti

Come già detto, i sistemi fotovoltaici prevedono due diversi tipi di impianti:

impianti con accumulo (Stand Alone), impiegati per un uso diretto oppure per le utenze isolate, laddove la rete elettrica non è presente
impianti senza accumulo (Grid Connected), che vengono integrati con la rete elettrica.

Questi ultimi vengono installati in edifici dove la fornitura di energia elettrica è già presente; essi, di giorno, producono energia eletrica ed inseriscono in rete, ad una tariffa vantaggiosa per l'utente, l'eccesso energetico prodotto.

Al contrario, di notte, quando i sistemi fotovoltaici non possono produrre energia, è l'ente distributore a fornire l'eventuale energia richiesta dall'utente. Questo scambio richiede l'istallazione di un particolare tipo di contatore eletrico capace di misurare gli scambi di energia nei due possibili sensi. In particolare, in Italia, il GSE (Gestore dei servizi elettrici) propone per gli impianti integrati con la rete elettrica il Conto energia. Si tratta della possibilità per i privati di usufruire di incentivi economici sia per la realizzazione di un impianto fotovoltaico connesso alla rete elettrica nazionale sia per la vendita dell'energia prodotta.

I sistemi Stand-Alone, invece, alimentano carichi isolati dalla rete elettrica generale e sono totalmente indipendenti. Essi necessitano, oltre che dei pannelli fotovoltaici, anche di accumulatori (batterie) per immagazzinare l'energia prodotta nei momenti in cui essa supera quella assorbita e per restituirla, invece, quando la produzione di energia è inferiore al consumo.

Se l'energia elettrica prodotta dai pannelli fottovoltaici deve alimentare carichi elettrici che funzionanno in corrente alternata, è necessario disporre di un sistema per la conversione da corrente continua in alternata, giacché l'energia immagazzinata nelle batterie non può essere che in corrente continua. Questi sistemi si basano su di un componente elettronico detto inverter.

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