Il principio di funzionamento: la cella fotovoltaica
Le celle fotovoltaiche consentono di trasformare direttamente il sole in energia elettrica, sfruttando il cosiddetto “EFFETTO FOTOVOLTAICO” basato sulla proprietà di alcuni materiali conduttori (tra i quali il silicio, molto diffuso in natura) che,opportunamente trattati, generano direttamente energia elettrica quando vengono colpiti dalla radiazione solare.
La trasformazione della radiazione solare in energia elettrica non comporta uno stadio di passaggio con sviluppo di calore, (come negli impianti solari termici), ma converte direttamente il sole in energia elettrica.
Una cella fotovoltaica esposta alla radiazione solare si comporta come un generatore di corrente con una curva caratteristica tensione/corrente che dipende fondamentalmente dall’intensità della radiazione solare, dalla temperatura e dalla superficie.
La singola cella solare, con dimensioni pari a 10 x 10 cm., costituisce il dispositivo elementare alla base di ogni sistema fotovoltaico. Un modulo fotovoltaico è costituito da un insieme di celle solari collegate fra di loro in modo da fornire una potenza elettrica, per ogni modulo, mediamente compresa tra i 150 ed i 230 W
(riferendoci ovviamente ai moduli fotovoltaici impiegati per impianti di nostro interesse).
Per aumentare la potenza elettrica è necessario collegare più moduli; (più comunemente chiamati pannelli fotovoltaici), analogamente, più pannelli collegati fra loro formano una stringa.
I moduli fotovoltaici convertono l’energia luminosa in energia elettrica a corrente continua in “tempo reale”, cioè la produzione di energia elettrica è contemporanea alla captazione della luce solare.
L’impianto fotovoltaico è costituito,oltre ai pannelli fotovoltaici, anche da altri componenti elettrici ed elettronici,con il compito di rendere l’energia prodotta idonea alla nostra rete distributiva.
L’irraggiamento solare
E’ la trasmissione di calore associata alla propagazione della radiazione elettromagnetica ed è l'unica modalità di trasferimento di calore possibile nel vuoto.
Nell'irraggiamento, il calore è trasportato dalle onde elettromagnetiche che tutti i corpi (solidi, liquidi o gassosi) emettono ed assorbono come risultato di cambiamenti nella configurazione elettronica degli atomi di cui sono composti.
La radiazione termica è localizzata principalmente nelle lunghezze d'onda dell'infrarosso.
Nonostante ciò, se un corpo viene riscaldato a temperatura sufficiente, esso emette una frazione significativa di energia anche alle lunghezze d'onda dello spettro visibile (sole, filamento delle lampadine).
Tipologie di impianto
L’impianto fotovoltaico è l’insieme di componenti meccanici, elettrici ed elettronici che captano l’energia solare e la trasformano in energia elettrica fino a renderla disponibile all’utilizzazione da parte dell’utenza.
Le tipologie impiantistiche sono essenzialmente due:
Impianti connessi alla rete elettrica di distribuzione
In questi impianti l’energia viene convertita direttamente in corrente elettrica alternata adatta alle normali apparecchiature di uso comune in qualsiasi abitazione,una volta trasformata,viene immessa nella rete elettrica con la quale l’utilizzatore intrattiene il rapporto di interscambio.
Nella struttura dove verrà installato l’impianto fotovoltaico, verranno installati anche due contatori:
il primo verrà utilizzato per contabilizzare l’energia prodotta dal sistema stesso e quindi immessa nella rete;
il secondo contatore, avrà invece il compito di contabilizzare l’energia che l’utente consuma e che quindi preleva dalla rete.
Qualora l’energia consumata fosse di quantità inferiore di quella prodotta dall’impianto fotovoltaico, l’eccedenza, sotto forma di “credito energetico”, resterà a disposizione dell’utente stesso per i prossimi tre anni, esso potrà attingerVi ogni qual volta i suoi consumi superino la produzione.
Nel caso in cui l’utilizzatore consumi più energia di quella prodotta dal sistema fotovoltaico, quest’ultimo riconoscerà solamente il costo sulla differenza tra energia prodotta ed energia consumata.
Impianti isolati (stand-alone) fine a se stessi
In questi impianti l’energia prodotta andrà ad alimentare “direttamente” l’impianto elettrico del sito di dove viene installato.
L’energia prodotta ma non consumata all’istante, verrà accumulata nelle batterie che la renderanno disponibile nei periodi in cui il sistema fotovoltaico non sarà in grado di produrla (per esempio di notte o nelle giornate particolarmente coperte).
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