Conoscere le basi degli impianti fotovoltaici

Alcuni giorni or sono mi trovavo ai piani alti del più alto palazzo della mia città e con uno sguardo dalla finestra ho notato, con dispiacere, l’ assenza quasi totale di pannelli fotovoltaici dai tetti di palazzi e case di abitazione.
Pensando che nella periferia agricola campi produttivi sono stati trasformati in enormi centrali fotovoltaiche, il mio sconcerto è ulteriormente aumentato.
Sicuramente l’ incertezza economica del momento e le sovvenzioni governative altrettanto incerte, collaborano per disincentivare i privati dall’installare i pannelli fotovoltaici.
Ma tralasciamo ragioni e motivi e attraverso semplici passi cercherò di descrivere a coloro che ne sanno poco o nulla di come funzionano gli impianti fotovoltaici e le varie tipologie di impianti e pannelli.

Tipi di impianti fotovoltaici

Impianti fotovoltaici a isola:
Gli impianti fotovoltaici a isola sono caratterizzati dall’assenza dell’allacciamento alla rete di distribuzione dell’elettricità. In questo caso l’impianto fotovoltaico provvede direttamente alla produzione e all’erogazione dell’elettricità necessaria per l’intero fabbisogno energetico. Questa tipologia di impianti è anche conosciuta con il termine di impianti Stand Alone. Gli impianti fotovoltaici a isola hanno un’ampia applicazione e diffusione nel settore della segnaletica stradale e visiva, nelle baite e rifugi montani e nelle isole. Il pannello fotovoltaico cattura l’energia solare nelle ore diurne ed alimenta una batteria di accumulatori. Nelle ore notturne l’energia accumulata viene rilasciata per alimentare la lampada e il sistema elettronico di controllo. I componenti di un impianto fotovoltaico a isola sono i seguenti:
– Campo fotovoltaico
E’ il sistema dedicato alla raccolta dell’energia solare. In genere i moduli fotovoltaici orientati in direzione del sole.
– Regolatore di carica
E’ il sistema in base al quale l’energia prodotta viene poi gestita e stabilizzata. Normalmente l’energia elettrica ha una tensione stabilizzata di 12 o 24 Volts.
Il regolatore di carica provvede a distaccare il campo fotovoltaico dalla batteria nel caso in cui quest’ultima sia carica e nei casi di bassa tensione (es. fascia oraria serali) o di ritorni di tensione dalla batteria al pannello.
–Batteria di accumulo
E’ il sistema dedicato ad accumulare l’energia, prodotta dai moduli fotovoltaici e stabilizzata dal
regolatore di carica, per consentire un uso differito nel tempo. Di fatto un sistema chimico di
stoccaggio dell’energia.
– Inverter
Con il termine Inverter si definisce il sistema di conversione della corrente continua in corrente
alternata. La corrente in uscita dal Inverter ha normalmente una tensione standard pari a 110 o 220 volt per consentire l’alimentazione.
Impianti fotovoltaici connessi a rete
Gli impianti solari connessi a rete basati sulla tecnologia fotovoltaica consentono di produrre
energia elettrica dai pannelli solari immettendola nella rete elettrica nazionale. Questi impianti
fotovoltaici, conosciuti anche con il termine di impianti “grid connect”, sono situati laddove già esiste un’utenza della rete nazionale in AC.
L’elettricità consumata è conteggiata a debito, al contrario quella prodotta dai pannelli solari fotovoltaici è conteggiata a credito.
Prima d’essere immessa nella rete elettrica l’energia prodotta dai pannelli è opportunamente convertita in corrente alternata.
I principali componenti di un impianto fotovoltaico connesso alla rete sono:
– Campo fotovoltaico:
Il campo fotovoltaico è il sistema mediante il quale l’energia solare viene raccolta e trasformata in
elettricità. La tecnologia più diffusa si basa sui pannelli solari fotovoltaici (ossia composti da moduli
fotovoltaici).
– Inverter:
Il sistema inverter ha la funzione di stabilizzare l’energia elettrica e di convertirla in corrente
alternata.
– Sistema elettrico:
L’impianto elettrico in un sistema fotovoltaico è composto da cavi, quadro elettrico e sistema di controllo. Deve essere adeguato alla potenza e alle condizioni di ambiente esterne.
L’energia prodotta dai pannelli solari è misurata mediante uno speciale contatore a credito.
Questo servizio, detto di net metering, è fornito dagli stessi gestori di rete. Il contatore a credito è
un sistema integrato con il contatore a debito, al fine di valutare se l’energia prodotta dai pannelli
solari è auto consumata dall’utente oppure immessa in rete.
In Italia il sistema è regolamentato dalla normativa del cosiddetto Conto Energia.

Tipi di pannelli fotovoltaici:
Esistono essenzialmente due tipi principali di pannelli solari fotovoltaici: i modelli in silicio amorfo e quelli in mono o multi cristallino. Se avete intenzione di dotare la vostra abitazione di pannelli solari, conoscere le caratteristiche principali di questi modelli è essenziale per scegliere quelli più adatti a soddisfare le vostre esigenze energetiche.
Il primo tipo, rappresentato da pannelli solari in silicio amorfo, rappresenta il modello più economico, ma anche quello in grado di assicurare una resa inferiore rispetto ai modelli in mono e multi cristallino. I pannelli fotovoltaici in silicio amorfo hanno quindi la necessità di essere posizionati su superfici di maggiori dimensioni. Per quanto riguarda la struttura, questo tipo di pannello è costituito da una lastra di vetro di colore blu-grigio e dello spessore di pochi millimetri.
La lastra viene inserita all’interno di una cornice realizzata in alluminio, che le conferisce stabilità.
La parte trasparente verrà esposta al sole e consentirà di ottenere un rendimento del 6-10% dopo i primi mesi di assestamento. Durante i primi mesi il rendimento risulterà un po’ inferiore; tenderà poi a salire e a stabilizzarsi su questi valori.
Nelle aree poco soleggiate i pannelli in silicio amorfo sono quelli preferiti, dal momento che in queste zone riescono ad assicurare un rendimento perfino superiore rispetto a quelli in mono e multi cristallino.
La realizzazione di questi pannelli è sicuramente meno dispendiosa dal punto di
vista energetico se consideriamo la loro resa, pertanto sono anche i preferiti di chi crede nello sviluppo sostenibile.
In particolare, durante la sua vita il pannello solare in silicio amorfo restituirà un’energia pari a dodici volte quella utilizzata per produrlo.
Il secondo tipo principale di pannelli solari oltre ai pannelli in silicio amorfo, è rappresentato dai pannelli fotovoltaici in silicio mono e multi cristallino. Dal punto di vista estetico, le differenze non sono particolarmente evidenti.
Anche i pannelli in mono o multi cristallino, infatti, sono costituiti da lastre di vetro inserite all’interno di una cornice di alluminio, che assicura una buona resistenza
agli agenti atmosferici.
Tuttavia, il rendimento è notevolmente diverso: i modelli di pannelli solari fotovoltaici offrono una resa compresa tra il 12% e il 17% in più rispetto a quelli realizzati in silicio amorfo, a parità di spazio.
Tuttavia, il costo è sicuramente più elevato, e dunque anche il costo per singolo watt risulta superiore.
I pannelli in mono cristallino vengono realizzati a partire dal silicio, che viene tagliato in modo da far allineare le particelle nella maniera migliore possibile, assicurando una conducibilità ottimale.
Nel caso dei pannelli in multi cristallino non viene utilizzato il silicio puro ma i suoi scarti, che vengono mescolati con una soluzione cristallina.
Oltre al prezzo per il consumatore, un problema importante è rappresentato dall’energia necessaria alla produzione di questo tipo di pannelli. Da questo punto di vista, i modelli in mono e multi cristallino vengono ammortizzati molto più lentamente rispetto ai modelli in silicio amorfo.
Si tratta di pannelli da utilizzare solo in zone che siano esposte al sole per gran parte dell’anno, poiché non offrono un buon rendimento in caso di cielo nuvoloso. Si tratta di una buona scelta per chi desidera il miglior rapporto possibile tra energia prodotta e superficie impegnata.
I pannelli in mono e multi cristallino, inoltre, offrono un rendimento stabile nel tempo e hanno una durata di circa 25 anni.

CABESTANO