FOTOVOLTAICO
1 GENERALITA’
Il sole risplende su di noi da circa 4,6 miliardi di anni. Esso invia sulla superficie terrestre in un’ ora tanta energia quanta necessaria all’intero genere umano in un anno. Se il genere umano fosse in grado di usare anche solo un centesimo di questo enorme potenziale, il problema energetico terrestre sarebbe risolto in modo definitivo.
2 SISTEMI FOTOVOLTAICI
2.1 LE CELLE
Per sistema fotovoltaico si intende un sistema che converte direttamente la luce del sole in energia elettrica. Le celle solari collegate tra loro in moduli, svolgono questo processo. La luce del sole entra nelle celle solari e provoca una reazione fisica, il cui risultato è la produzione di corrente continua.
Il dispositivo base in grado di convertire i fotoni presenti nella radiazione luminosa in energia elettrica è la “Cella Fotovoltaica” costituita da silicio.
Le celle sono formate da due strati : uno positivo, uno negativo. Esse vengono prodotte dalla lavorazione del silicio dal quale si ottengono :
-celle in silicio policristallino, caratterizzate dal colore blu cangiante
-celle in silicio monocristallino, caratterizzate dal colore più scuro
-celle in silicio in film sottile (amorfo), caratterizzate dal colore marrone cuoio
Durante l’esposizione della cella alla luce solare i fotoni presenti nella radiazione luminosa separano gli elettroni dagli atomi di silicio. Gli elettroni sono carichi negativamente e lasciano al loro posto delle lacune che sono cariche positivamente. Il campo elettrico spinge gli elettroni verso lo strato negativo e le lacune verso lo stato positivo. Nel punto di giunzione si forma il campo elettrico. Se i due strati sono collegato ad un utilizzatore si avrà un flusso di corrente elettrica continua.
2.2 IL PANNELLO FOTOVOLTAICO
Più celle assemblate e collegate tra di loro in unica struttura formano il pannello fotovoltaico. Le interconnessioni saldate alla superficie di ogni cella sono essenziali per collegare le celle tra di loro.
Le celle vengono protette da due strati di EVA (Etilene Vinyl Acetate). La protezione EVA serve anche a ritardare il fenomeno di ingiallimento dovuto ai raggi UV. La superficie anteriore viene protetta con una lastra di vetro temperato con elevate caratteristiche ottiche quali :
· trattenere la luce e ridurre l’effetto di riflessione
· proteggere dagli agenti atmosferici
La superficie posteriore viene protetta con uno strato di plastificato per rendere il modulo impermeabile all’ossigeno ed all’acqua.
Il processo di laminazione permette di ottenere un corpo unico e sigillato. La scelta dei materiali è fondamentale per garantire le caratteristiche del modulo per lungo tempo.
Una cornice di alluminio tiene ben saldi tutti gli elementi del modulo. Lo scopo della cornice oltre a rendere robusto il modulo permette il collegamento rapido della parte elettrica con altri moduli attraverso dei fori.
Una scatola di connessione saldata e sigillata nella parte posteriore del modulo permette il collegamento rapido della parte elettrica con altri moduli.
2.3 IL GENERATORE FOTOVOLTAICO
I singoli moduli fotovoltaici forniscono valori di tensione e di corrente limitati in rapporto alla necessità richiesta dalle utenze. Essi vengono quindi assemblati in modo opportuno a costituire un’unica struttura.
Collegando in serie i moduli si forma una stringa.
Ciascuna stringa è caratterizzata dai seguenti valori :
· Totale corrente = Corrente di max potenza del modulo meno performante (Ipm)
· Totale tensione = Somma delle tensioni dei singoli moduli (Vpm)
Ciascuna stringa è provvista di un diodo di blocco allo scopo di evitare la circolazione di correnti parassite tra una stringa e l’altra e di idonei scaricatori di sovratensione per la protezione dalle scariche atmosferiche. Collegando in parallelo più stringhe di moduli si ottiene il generatore fotovoltaico
Ciascun generatore fotovoltaici è caratterizzato dai seguenti valori :
· Corrente totale = Somma delle correnti delle singole stringhe (Ipm)
· Tensione totale = Totale della tensione di una singola serie (Vpm)
2.4 L’ INVERTER
Per rendere compatibile l’energia generata dai moduli fotovoltaici con le apparecchiature normalmente utilizzate nelle abitazioni e nell’industria, occorre trasformare la corrente da continua in alternata, alla frequenza e tensione di funzionamento delle nostre reti elettriche. Questa trasformazione si ottiene interponendo tra il generatore fotovoltaico e la rete un Inverter.
L' inverter è un convertitore statico di corrente da continua (prodotta dai moduli) ad alternata adatta per l’alimentazione delle normali utenze un bassa tensione o per immetterla nella rete elettrica. Esistono vari tipi di inverter la cui scelta rispetto al generatore fotovoltaico deve tener conto delle potenze e delle tensioni in gioco ed inoltre delle caratteristiche di temperatura e delle utenze da alimentare. L’inverter, oltre a trasformare la corrente da continua ad alternata provvede a :
· Adattare la tensione del generatore a quella di rete
· Controllare e gestire l’intero sistema
· Proteggere contro guasti, sovratensioni e sovraccarichi
Gli Inverter Grid-Connected (quelli cioè adatti a collegare i generatori fotovoltaici alle reti elettriche) devono essere inoltre conformi :
· alle norme del gestore di rete
· alle norme che si riferiscono all’allacciamento degli impianti fotovoltaici alla rete elettrica
L’ Inverter è una unità molto importante per l’efficienza, la produttività e l’affidabilità di un impianto fotovoltaico.
Inoltre è l’unico componente che necessita di manutenzione
2.5 CARATTERISTICHE DEI SISTEMI FOTOVOLTAICI
Un impianto fotovoltaico è un investimento a lungo termine ; significa poter acquistare in anticipo l’energia elettrica che si consumerà nei prossimi decenni, con il vantaggio di avere un costo fisso, indipendentemente da crisi economiche o internazionali. E’ un investimento garantito per molti anni.
Il costo dell’energia elettrica prodotta con gli attuali sistemi è destinato ad aumentare inevitabilmente nel tempo.
Un impianto fotovoltaico ha un valore ambientale molto superiore ai numeri che possono risultare dalle varie analisi. Il basso impatto ambientale contribuisce a migliorare la qualità della vita. Lo sviluppo di soluzioni energetiche innovative contribuisce a creare nuovi posti di lavoro e nuovi investimenti sul territorio.
Si riportano di seguito alcune delle peculiarità importanti dei sistemi fotovoltaici :
· sono modulari e si possono dimensionare in base alle reali possibilità e necessità
· hanno una elevata durata di vota : oltre 25 anni con una diminuzione del rendimento complessivo massimo del 20%
· funzionano automaticamente senza alcun intervento
· non richiedono l’utilizzo di carburanti e/o combustibili
· richiedono una manutenzione ridottissima e solo su alcuni componenti
· sono molto affidabili
· consentono lo sfruttamento di superfici non utilizzabili per altri scopi
· non contengono parti in movimento e ciò ne aumenta notevolmente l’affidabilità
· danno valore aggiunto all’immobile sul quale sono installati
· producono energia nel punto esatto nel quale la medesima può essere consumata
· contribuiscono a ridurre l’inquinamento ambientale
· ogni KWh prodotto da un sistema fotovoltaico evita di emettere nell’atmosfera 530 grammi di anidride carbonica
CELLA
PANNELLO
IINVERTER
