Pannelli solari fotovoltaici
I pannelli solari fotovoltaici utilizzano l'irraggiamento solare per produrre energia elettrica. I pannelli possono essere ad inseguimento solare o ad orientamento fisso, in quest'ultimo caso integrati nella struttura dell'edificio. Il programma europeo di incentivazione della produzione di elettricità, consente di immettere nella rete elettrica nazionale la e gestirla come scambio sul posto. Lo scambio sul posto, regolato dalla Delibera 570/2012/R/efr, è una particolare modalità di valorizzazione dell’energia elettrica che consente, al Produttore, di realizzare una specifica forma di autoconsumo immettendo in rete l’energia elettrica prodotta ma non direttamente autoconsumata, per poi prelevarla in un momento differente da quello in cui avviene la produzione.
Composizione di un pannello fotovoltaico
Un pannello fotovoltaico è un dispositivo optoelettronico, composto da celle fotovoltaiche, in grado di convertire l'energia solare incidente in energia elettrica mediante effetto fotovoltaico, tipicamente impiegato come generatore di corrente in un impianto fotovoltaico. Oggi l’assemblaggio industriale di più celle ha portato alla costruzione di Moduli ad alta efficienza. Può essere esteticamente simile al pannello solare termico, ma, pur avendo entrambi l'energia solare (radiazione solare) come fonte di energia primaria, hanno scopi e funzionamento differenti.
Dei molti materiali impiegabili per la costruzione dei moduli fotovoltaici, il silicio è in assoluto il più utilizzato. Il silicio viene ottenuto in wafer che vengono in seguito uniti tra loro a formare un modulo fotovoltaico. I moduli in silicio mono o poli-cristallini rappresentano la maggior parte del mercato; sono tecnologie costruttivamente simili e prevedono che ogni cella fotovoltaica sia cablata in superficie con una griglia di materiale conduttore che ne canalizzi gli elettroni. Ogni cella viene connessa alle altre mediante nastrini metallici, in modo da formare opportuni circuiti in serie e in parallelo.
Cella fotovoltaica
La cella fotovoltaica, o cella solare, è l'elemento base nella costruzione di un modulo fotovoltaico. Essa è un dispositivo elettrico che converte l'energia della luce direttamente in elettricità tramite l'effetto fotovoltaico. La maggior parte di celle fotovoltaiche sono costruite con silicio.
Silicio
Elemento chimico (numero atomico 14, peso atomico 28,09, simbolo Si ), non metallo che si presenta sotto forma di polvere bruna, molto abbondante in natura (secondo solo all'ossigeno nella crosta terrestre) sotto forma di silice o di silicati; è impiegato per la preparazione di materiali ceramici refrattari e resistenti a sbalzi termici, per la preparazione di leghe speciali, siliconi, e, per le sue qualità di semiconduttore, nella fabbricazione dei raddrizzatori, dei transistor e dei microcircuiti; è presente anche nell'organismo umano, soprattutto nei tessuti connettivi, con funzioni strutturali.
Le tipologie costruttive delle celle fotovoltaiche più comuni sono:
Silicio monocristallino: presentano efficienza dell'ordine del 18-21%. Sono tendenzialmente costose e, dato che i wafer vengono tagliati da lingotti cilindrici, è difficile ricoprire con essi superfici estese senza sprecare materiale o spazio. La necessità di silicio molto puro attraverso procedure di purificazione dell'ossido di silicio (SiO2, silice) presente in natura eleva il costo della cella fotovoltaica.
Silicio policristallino: celle più economiche, ma meno efficienti (15-17%), il cui vantaggio risiede nella facilità con cui è possibile tagliarle in forme adatte ad essere unite in moduli.
Silicio amorfo depositato da fase vapore: sono molto più economiche da produrre ma hanno un'efficienza bassa (8%), (motivo per cui nel 2016 la quasi totalità dei pannelli per uso domestico è ancora di mono o poli cristallino).
Impianti fotovoltaici
Un pannello fotovoltaico è un dispositivo optoelettronico, composto da celle fotovoltaiche, in grado di convertire l'energia solare incidente in energia elettrica mediante effetto fotovoltaico, tipicamente impiegato come generatore di corrente in un impianto fotovoltaico. Oggi l’assemblaggio industriale di più celle ha portato alla costruzione di Moduli ad alta efficienza. Può essere esteticamente simile al pannello solare termico, ma, pur avendo entrambi l'energia solare (radiazione solare) come fonte di energia primaria, hanno scopi e funzionamento differenti.
Dei molti materiali impiegabili per la costruzione dei moduli fotovoltaici, il silicio è in assoluto il più utilizzato. Il silicio viene ottenuto in wafer che vengono in seguito uniti tra loro a formare un modulo fotovoltaico. I moduli in silicio mono o poli-cristallini rappresentano la maggior parte del mercato; sono tecnologie costruttivamente simili e prevedono che ogni cella fotovoltaica sia cablata in superficie con una griglia di materiale conduttore che ne canalizzi gli elettroni. Ogni cella viene connessa alle altre mediante nastrini metallici, in modo da formare opportuni circuiti in serie e in parallelo.
Un impianto fotovoltaico è un impianto elettrico costituito essenzialmente dall'assemblaggio di più moduli fotovoltaici che sfruttano l'energia solare incidente per produrre energia elettrica mediante effetto fotovoltaico, della necessaria componente elettrica (cavi) ed elettronica (inverter) ed eventualmente di sistemi meccanici-automatici ad inseguimento solare.
Impianti fotovoltaici connessi in rete (grid-connected)
Questa famiglia identifica quelle utenze elettriche già servite dalla rete nazionale in AC, ma che immettono in rete tutta o parte della produzione elettrica risultante dal loro impianto fotovoltaico, opportunamente convertita in corrente alternata e sincronizzata a quella della rete, contribuendo alla cosiddetta generazione distribuita.
I principali componenti di un impianto fotovoltaico connesso alla rete sono:
- campo fotovoltaico, deputato a raccogliere energia mediante moduli fotovoltaici disposti opportunamente a favore del sole;
- cavi di connessione, componente spesso sottovalutata, devono presentare un'adeguata resistenza ai raggi UV ed alle temperature.
- quadro di campo, quadro in corrente continua costituito da eventuali diodi di blocco a protezione dalle possibili correnti inverse sulle stringhe, scaricatori per le sovratensioni e interruttori magnetotermici e/o fusibili per proteggere i cavi da eventuali sovraccarichi.
- inverter, deputato a stabilizzare l'energia raccolta, a convertirla in corrente alternata e ad iniettarla in rete;
- quadro di interfaccia, installato a valle dell'inverter ed equipaggiato di componenti necessari all'interfacciamento con la rete elettrica secondo le norme tecniche in vigore. (la norma di riferimento è la CEI 0-21 per la BT
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