Come funziona un impianto fotovoltaico

Come funziona un impianto fotovoltaico? E come riesce a produrre elettricità con la sola energia del sole? Tutti sanno che il fotovoltaico è una fonte rinnovabile che permette di ridurre le emissioni inquinanti in atmosfera. Molti sanno ormai che, come fonte di energia pulita, sarà il futuro di un nuovo modello energetico, che scalzerà le fonti fossili come il carbone o il petrolio. Non tutte le persone però, sanno come funziona un impianto fotovoltaico realmente.

In questo articolo vediamo come funziona un impianto fotovoltaico,come riesce a produrre energia utilizzando come fonte l’energia del sole. Vediamo inoltre quali sono le componenti principali.

Come funzionano gli impianti fotovoltaici

I pannelli fotovoltaici, costituiti dall’unione di più celle fotovoltaiche, convertono l’energia dei fotoni in elettricità.

Quando i raggi del Sole colpiscono la superficie della cella fotovoltaica, l’energia dei fotoni viene trasferita agli elettroni presenti sulla cella in silicio. Questi elettroni iniziano a fluire nel circuito producendo corrente elettrica. Un pannello solare produce energia in Corrente Continua.

Sarà poi compito dell’inverter convertirla in Corrente Alternata, per trasportarla ed utilizzarla nelle nostre reti di distribuzione. Gli edifici domestici e industriali, infatti, sono predisposti per il trasporto e l’utilizzo di corrente alternata.

Componenti principali di un impianto fotovoltaico

I componenti di base per il funzionamento dell’impianto fotovoltaico sono:

• i moduli fotovoltaici, composti da celle fotovoltaiche che trasformano la luce del sole in elettricità
• uno o più inverter, apparecchi che convertono la corrente continua in corrente alternata. I moderni inverter integrano sistemi elettronici di gestione “intelligente” dell’energia e di ottimizzazione della conversione. Possono inoltre integrare dei sistemi di stoccaggio temporaneo dell’elettricità: batterie AGM, batterie al Litio o di altro tipo.

L’efficienza di conversione di ogni impianto fotovoltaico non è del 100%. Cioè: i pannelli, le celle solari, che vengono colpiti dai raggi del sole, non trasformano tutta l’energia ricevuta in elettricità. Riescono a convertirne solo una parte: questa è l’efficienza di conversione. I migliori moduli hanno un’efficienza di conversione intorno al 20-22%. Ciò significa che solo un quinto dell’energia solare che colpisce il pannelli viene effettivamente convertita in elettricità.

Effettivo rendimento di un impianto fotovoltaico

Oltre a questo fattore “fisiologico”, molti altri determinano l’effettivo rendimento di ogni impianto. Si tratta sia di “perdite” dovute a fattori ambientali, sia di inefficienze dovute a varie dispersioni elettriche. Tra le cause da elencare che riducono l’efficienza di conversione, abbiamo:

• la temperatura a cui operano i pannelli
• la sporcizia che si accumula sulle celle fotovoltaiche
• gli ombreggiamenti, come nuvole, o alberi in certi orari
• anzianità delle celle
• efficienza dell’inverter
• cablaggi
• la mancata corrispondenza tra pannelli pur dello stesso modello

Le celle fotovoltaiche costituiscono gli elementi base del modulo. Ogni cella è formata da una piccola lastra di silicio che una volta ricevute le radiazioni solari è capace di generare una differenza di potenziale tra la superficie superiore e quella inferiore.

Si genera così una corrente continua. Le celle fotovoltaiche sono protette da vetri resistenti e trasparenti che hanno la capacità di orientarsi grazie alle strutture di sostegno. L’inverter è il meccanismo elettronico necessario per la trasformazione dell’energia elettrica da corrente continua a corrente alternata. In termini concreti è grazie a quest’apparecchio se si riesce ad ottenere il massimo della potenza indipendentemente dalle condizioni meteorologiche.

Maggiori saranno le celle e maggiore sarà la potenza espressa in “watt di picco” (wp), cioè la quantità di energia prodotta nell’unità di tempo in condizioni standard di temperatura e radiazioni solari, ovvero quelle riscontrabili a mezzogiorno in una giornata fredda ma soleggiata.

I moduli possono essere installati sul tetto, sulla facciata di un edificio o anche a terra. In ogni caso sarà sempre il progettista che valuterà la fattibilità tecnica dell’impianto dopo aver effettuato un sopralluogo sul sito, in cui si valuteranno non solo gli spazi disponibili, ma anche l’inclinazione e l’orientamento.

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