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Solare fotovoltaico

La tecnologia fotovoltaica consente la conversione diretta dell’energia della radiazione solare in energia elettrica. Il principio di funzionamento di un impianto fotovoltaico si basa su un fenomeno fisico (effetto fotovoltaico) che ha luogo in alcuni materiali semi – conduttori opportunamente trattati (quali ad esempio il silicio), e che consente di generare elettricità se questi sono colpiti da radiazioni luminose.

Esistono diverse tipologie di impianti fotovoltaici che, a prescindere dalla variabile dimensionale, si distinguono in due sistemi:

  1. Sistemi isolati (stand alone): sono impianti non collegati alla rete elettrica che risultano tecnicamente ed economicamente vantaggiosi nei casi in cui la rete elettrica sia assente o difficilmente raggiungibile. Si tratta di singole utenze (es. rifugi, pozzi, sistemi di segnalazione stradale e navale) o di piccole reti isolate per l’alimentazione di villaggi di limitata estensione. Tali sistemi necessitano di un sistema di accumulo a batterie che garantisce l’erogazione di corrente nelle ore di minore illuminazione o di buio.
  2. Sistemi connessi alla rete (grid connected): sono impianti collegati alla rete elettrica nazionale che non necessitano di batterie per l’accumulo dell’energia perché nelle ore in cui il generatore fotovoltaico non è in grado di produrre l’energia necessaria a coprire la domanda di elettricità, la rete fornisce l’energia richiesta. Al contrario nei periodi in cui l’energia prodotta dal sistema fotovoltaico eccede le richieste dell’utenza, l’elettricità in esubero viene invece immessa in rete.

Il componente elementare di un sistema fotovoltaico è la cella costituita da una sottile fetta (di spessore pari a circa 0,3 mm) di materiale semiconduttore, di forma circolare o quadrata. Il silicio è l’elemento maggiormente utilizzato nel panorama mondiale del solare fotovoltaico commercializzato. Le tecnologie di realizzazione più comuni sono:

  •  silicio cristallino;
  • silicio policristallino;
  • film sottile: celle in silicio amorfo, tellurio di cadmio, diseleniuro di rame e indio, arseniuro di gallio.

Attualmente circa il 90% della produzione mondiale è costituita da moduli in silicio cristallino. I materiali vengono anche classificati in base alla loro efficienza. Di seguito si riporta, per le soluzioni tecnologiche attualmente più diffuse, una tabella riepilogativa sulle caratteristiche dei moduli in funzione del tipo di materiale e sulla superficie necessaria per l’installazione di 1 kWp (chilowatt di picco).

Caratteristiche delle tipologie di celle più diffuse sul mercato italiano (fonte www.tecnologiepulite.it)

Tipologie di moduli Caratteristiche Superficie necessaria per 1 kWp
Celle a silicio monocristallino

modulo
ANd9GcSpw1Cx_Pl3K-M08JtMi8q_pKCQd8eCCbDvAk4SG66iiTR4K5wX&t=1

cella
 Descrizione: Cella fotovoltaica monocristallina

  1. alto rendimento (14 -17%)
  2. durata elevata e mantenimento delle caratteristiche nel tempo (circa 20 anni)
  3. perdita dell’efficienza nel tempo del 10%

7-9 m²

Celle a silicio policristallino

modulo
modulo fotovoltaico policristallino Solarday SpA

cella
Descrizione: cella fotovoltaica policristallina

  1. medio rendimento (12 -14%)
  2. durata elevata e mantenimento delle caratteristiche nel tempo (circa 20 anni)
  3. perdita dell’efficienza nel tempo del 15%

9-11 m²

Film sottili (silicio amorfo)

modulo
PANNELLI FOTOVOLTAICI - SILICIO AMORFO PF/40/A

cella
Descrizione: Tipi di celle fotovoltaiche: silicio amorfo, monocristallino, policristallino

  1. ridotta efficienza (massimo 8%)
  2. scarsa stabilità negli anni
  3. alta integrazione architettonica
  4. buon rendimento per irraggiamento diffuso

16-25 m²

 

Più celle solari collegate tra loro e racchiuse in una struttura detta sandwich costituiscono il modulo fotovoltaico. In linea di massima un modulo fotovoltaico è costituito da un vetro trasparente temperato sul lato anteriore ovvero quello esposto alla radiazione solare, un foglio di sigillante EVA (acetato vinil-etilenico) che permette l’isolamento dielettrico delle celle e posteriormente un foglio di tedlar o una lastra di vetro.

Più moduli fotovoltaici collegati in serie e in parallelo formano le sezioni di in impianto la cui potenza può varia da qualche kWp (piccolo applicazioni domestiche) a migliaia di kWp (centrali di produzione di energia elettrica).

A valle dei moduli fotovoltaici è posizionato l’inverter che è un dispositivo elettronico che trasforma la corrente continua in uscita dal campo fotovoltaico in corrente alternata monofase (230 V) o trifase (400 V) e ne adatta la tensione elettrica al livello di tensione della rete (230/400 V). Sul mercato esistono diverse tipologie di inverter, distinte per classi di potenza, e che consentono di estendere le funzioni base d un inverter generico con funzioni sofisticate mediante l’ausilio di sistemi di controllo software ed hardware che consentono di estrarre dai moduli fotovoltaici la massima potenza in qualsiasi condizione metereologica.

(Ultimo aggiornamento: martedì 4 dicembre 2012).
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