Come funziona un impianto fotovoltaico

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Che gli impianti fotovoltaici siano una fonte di energia pulita e rispettosa dell’ambiente, è ormai risaputo.

Oltre a non inquinare, questo tipo di energia fa parte delle energie rinnovabili, cioè che non vanno in esaurimento come molte altre fonti sfruttate in passato, tra cui petrolio e carbone.

Le politiche ambientali a livello europeo vanno proprio nella direzione di favorire sempre più lo sfruttamento di questo tipo di energie a discapito di altre più inquinanti e dannose per l’ambiente.
Quello che non tutti sanno è come funzionano i pannelli fotovoltaici.

Che cosa sono i pannelli fotovoltaici

I pannelli fotovoltaici sono dei sistemi formati da un insieme di celle fotovoltaiche.

Le celle solari, o fotovoltaiche, catturano i raggi solari e li convertono in energia.
Le celle funzionano come un diodo di grande dimensione. Esse sono costituite da una lamina sottile di un materiale semiconduttore, generalmente silicio. In realtà il silicio allo stato puro non ha elettroni di conduzione, quindi è un pessimo conduttore. Perché possa trasportare energia vengono inseriti nella struttura cristallina atomi come quelli di boro e fosforo che attivano il campo elettrico e lo rendono in grado di produrre così energia elettrica.

Le varie lamelle di silicio vengono messe in modo lineare, formando una specie di griglia che viene posizionata nella parte superiore del pannello. Al di sopra viene posato un sottile foglio di vetro che ha la funzione di proteggere le celle. Inoltre, viene collegato a una base di cemento che funziona come conduttore di calore e che riduce il surriscaldamento del pannello.

Le celle fotovoltaiche possono avere rendimento e caratteristiche diverse in base a tre variabili:

    • Intensità della radiazione solare, ovvero la quantità di irraggiamento;
    • Superficie della cella fotovoltaica;
    • Efficienza della cellula fotovoltaica.

Il rendimento dipende anche dal tipo di semiconduttore utilizzato: a parità di superficie il silicio multicristallino arriva a produrre una percentuale di energia doppia rispetto al silicio amorfo.

Cosa succede quando i raggi del sole colpiscono un pannello solare

I raggi del sole colpiscono la superficie dei pannelli solari: si tratta di fotoni che attivano il cosiddetto effetto fotovoltaico. In pratica gli elettroni che si trovano sulla lastra di silicio vengono attivati dai fotoni e iniziano a produrre energia elettrica.

Fino a questo momento si tratta di corrente continua (detta anche direct current), che non può ancora essere utilizzata né trasportata in un

impianto elettrico.
È necessario, a questo fine, convertirla in corrente alternata e per questo compito è necessario utilizzare un inverter.

Le parti che compongono un impianto fotovoltaico

Un impianto fotovoltaico è costituito essenzialmente da due componenti:

      • Celle fotovoltaiche, che formano i pannelli fotovoltaici e che, come abbiamo visto, hanno la funzione di catturare i fotoni e trasformarli in energia elettrica;
      • Inverter: si tratta invece di apparecchiature che trasformano la corrente continua in corrente alternata. Gli impianti di nuova generazione sono costruiti con inverter che hanno anche la funzione di ottimizzare la trasformazione e di integrare sistemi di accumulo.

Come rendere efficiente un impianto fotovoltaico

Perché un impianto fotovoltaico funzioni al meglio delle proprie possibilità è necessario tenere conto di alcuni fattori.
1. Esposizione, pulizia e angolo d’irraggiamento: nel momento in cui viene installato un nuovo impianto così come in seguito quando viene fatta la pulizia e la manutenzione, bisogna tenere conto che i pannelli devono poter prendere il sole più a lungo possibile. Quindi sono da evitare zone ombreggiate, così come bisogna rimuovere eventuali corpi estranei che possono schermare il pannello: terra, sabbia, foglie, etc. Anche l’angolo di irraggiamento è importante per ottenere una resa migliore.

2. Manutenzione dei cavi e cablaggi: con il passare del tempo possono usurarsi e creare dispersioni elettriche. Vanno esaminati con attenzione durante le manutenzioni.

3. Surriscaldamento delle celle: ha un impatto negativo sulla produzione di energia elettrica e sul rendimento dell’intero impianto.

4. Anzianità delle celle: man mano che passa il tempo, le celle diminuiscono di efficienza dovuto a un degrado fisiologico dei componenti. Si calcola che un pannello fotovoltaico possa avere una vita media attorno ai 20-25 anni, ma nel corso del tempo può perdere fino al 10-15% di efficienza.

Per questi motivi, è necessario non solo analizzare la situazione prima di installare l’impianto e farsi consigliare da un esperto, ma avere cura dell’impianto stesso e non tralasciare le manutenzioni periodiche.

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