I pannelli solari Fotovoltaici
Un impianto fotovoltaico trasforma direttamente, attraverso una serie di dispositivi, la luce(foto) solare in energia elettrica(voltaico). L’elemento base di un impianto fotovoltaico è il modulo fotovoltaico, a sua volta composto di celle fotovoltaiche fatte di silicio (policristallino, monoscristallino o amorfo). Collegando tra loro le celle in serie ed in parallelo si ottengono moduli della potenza desiderata. La produzione di questi pannelli richiede un’alta tecnologia che li rende difficilemente costruibili.
I pannelli fotovoltaici possono essere installati in modo da fornire elettricità in luoghi dove non arriva la corrente elettrica, oppure possono immettere l’energia prodotta nella rete elettrica esistente. Il primo tipo di impianto viene denominato “ad isola” il secondo invece “connesso alla rete”. Gli impianti ad isola tendono a garantire l’autosufficienza energetica del luogo dove vengono installati, e quindi comprendono: delle batterie d’accumulo, una centralina di controllo della carica delle batterie e del consumo di energia elettrica. Inoltre può essere necessario installare un dispositivo denominato inverter, che serve a trasformare l’energia elettrica continua in energia elettrica alternata, così come richiesto dai normali elettrodomestici. L’installazione di inquinanti batterie al piombo riduce, naturalmente, l’ecologicità dell’impianto.
L’impianto fotovoltaico interconnesso alla rete elettrica, fornisce l’energia prodotta direttamente alla rete elettrica attraverso un inverter, e quindi non necessita di altre apparecchiature aggiuntuive.
Come si usano
Quanta energia producono ?
Tenendo conto che a Milano c’è un’insolazione media di circa 1262 kWh per m2 all’anno e che un fotovoltaico(di tipo policristallino, il più diffuso), ha un’efficienza media del 11%, otteniamo che ogni m2 di fotovoltaico installato produce ogni anno circa 140 kWh. Ogni m2 di fotovoltaico costa, in termini di energia consumata durante la produzione, circa 300 kWh ai quali vanno aggiunti altri 450-900 kWh per gli accessori(batterie, inverter ecc.).
Località
Insolazione media
Milano
1262
Roma
1622
Trapani
1863
Insolazione media annua in Italia espressa in kWh/m2
Le celle solari sono costruite usando dei materiali semiconduttori come il silicio. Una proprietà dei semiconduttori, gli permette di essere trattati in modo da diventare elettricamente positivi(ricchi di elettroni) oppure negativi (poveri di elettroni). Una cella solare è costruita da uno strato positivo e da uno strato negativo attaccati insieme da una giunzione che crea un campo elettrico tra i due strati. Quando le particelle di luce solare(fotoni), sono assorbite dal semiconduttore, quest’ultimo trasferisce la loro energia agli elettroni, i quali si muovono attraverso il semiconduttore stesso, creando una piccola corrente elettrica e una piccola differenza di potenziale(voltaggio) tra i due strati. Facendo scorrere gli elettroni al di fuori della cella attraverso un circuito elettrico otteniamo della corrente elettrica utilizzabile.
Come può fare il sole ad accendere una lampadina ?