Eletekno.it

 


COME FUNZIONA IL FOTOVOLTAICO

 

 

 

Il termine "fotovoltaico" è sinonimo di trasformazione diretta della luce solare in energia elettrica. Gli impianti fotovoltaici offrono una delle forme di produzione di energia elettrica maggiormente in sintonia con l'ambiente. Guardandosi attorno, capita sempre più spesso di vedere dei pannelli sui tetti degli edifici, sulle abitazioni e sui terreni.

 

La tecnologia fotovoltaica è davvero semplice
Le celle solari producono corrente a partire dalla luce del Sole; il loro componente principale è un semiconduttore, generalmente il silicio. Si definisce semiconduttore un materiale che non è assimilabile né agli isolanti, né ai conduttori, le cui proprietà elettriche possono essere condizionate dall'apporto di additivi (drogaggio). La cella solare è composta da due strati adiacenti di materiale semiconduttore. Gli strati sono dotati di contatti metallici separati e vengono drogati in modo tale da generare uno strato denominato "n" (n = negativo), con un eccesso di elettroni, e uno strato subordinato "p" (p = positivo), con una carenza di elettroni. Pertanto, a causa della disparità di elettroni, dall'area "n" all'area "p" si ha un passaggio di elettroni tale da formare un campo elettrico all'interno della struttura del semiconduttore, la cosiddetta "zona di carica spaziale".

 

 

L'effetto fotovoltaico
In una cella solare, lo strato "n" superiore è così sottile che i fotoni della luce solare incidente sono in grado di attraversarlo e di cedere la loro energia ad un elettrone nella zona di carica spaziale. L'elettrone così eccitato è in grado di spostarsi: segue il campo elettrico interno e fuoriesce dalla zona di carica spaziale, dirigendosi verso i contatti metallici dello strato "p". Collegando un'utenza, il circuito elettrico si chiude: gli elettroni si spostano attraverso l'utenza verso il contatto posteriore della cella solare e infine ritornano nella zona di carica spaziale. Questo è l'effetto denominato "fotovoltaico" (composto dalla parola greca "phos" per luce e dal nome del fisico Alessandro Volta). La corrente continua prodotta dalle celle solari deve essere trasformata da un inverter in corrente alternata, compatibile con la rete elettrica.

 

Dalla cella al modulo
Con un irraggiamento solare di circa 1.000 Watt per metro quadrato, per una cella di 10 x 10 cm si ha una potenza radiante di circa 10 Watt. In queste condizioni, una cella è in grado di rilasciare, a seconda del materiale di cui è fatta, una potenza elettrica di circa 1 - 1,5 Watt. Solitamente, per aumentare la potenza, si associano più celle, che vengono collegate a un modulo solare. L'associazione di più moduli viene denominata generatore solare. Maggiori informazioni sul fotovoltaico sono disponibili navigando all’interno del menu in alto a destra.

 


ITALIA, IL PAESE DEL SOLE

 

 

Non lasciarti influenzare da impressioni errate: il Sole è una fonte di energia affidabile, sicura ed abbondante. L’energia fotovoltaica si può sfruttare non soltanto nelle zone più calde e soleggiate, ma anche in Paesi con estati piovose e inverni lunghi.


Facciamo un esempio: in un anno, in Europa centrale, l'energia irraggiata ammonta, a seconda della località, a 850 - 1.200 kilowattora per metro quadrato (kWh/m2). Quindi, un qualsiasi proprietario di terreno potrebbe disporre di immense quantità di energia, se si considera che 1.000 kWh/m2 corrispondono all'energia di 100 litri di gasolio, sotto forma di energia solare gratuita. Un potenziale enorme per lo sfruttamento del Sole.


Sole a sufficienza per entrate redditizie 
L’impiantistica fotovoltaica consente di sfruttare l'energia solare di ogni giorno (il cosiddetto "irraggiamento globale"). Dall’energia solare raccolta possono essere ricavati sia calore, sia energia elettrica. A tale proposito, decisiva è la quantità di energia che raggiunge la Terra nonostante l'assorbimento, la riflessione e la dispersione della luce del Sole nell'atmosfera.
Anche le stagioni, l'altitudine e l'angolo di incidenza dei raggi condizionano la quantità di energia utilizzabile. In Italia l’irraggiamento diffuso, e pertanto indiretto, causato dalle formazioni nuvolose, è relativamente elevato. Tuttavia, anche la luce diffusa può essere utilizzata per la produzione di energia elettrica, mediante un impianto fotovoltaico ben studiato e installato da specialisti del settore.

 


I moduli: minore è la temperatura, migliore è la resa 
Molti non sanno che, generalmente, gli impianti fotovoltaici funzionano in maniera ottimale a 25°C.
Ad esempio, all'Equatore la percentuale di raggi solari diretti è maggiore rispetto a quella delle nostre pianure; tuttavia le elevate temperature esterne riducono la resa degli impianti, a causa del riscaldamento dei moduli. Con le attuali celle di silicio, la riduzione in termini di resa è dello 0,4% per °C. Pertanto le temperature più basse, proprie delle regioni con un irraggiamento globale minore, compensano sensibilmente l'irraggiamento più debole.