Energia prodotta dalla luce, è questo il significato letterale, foto, dal greco “phos” ovvero luce e “volt”, che deriva dal nome di Alessandro Volta, scienziato inventore del primo generatore elettrico, la pila.

Ma cos’è l’energia fotovoltaica? È innanzitutto una forma di energia rinnovabile, permette infatti attraverso l’irradiazione solare di trasformare direttamente, instantaneamente e senza l’uso di combustibili, l’energia solare in energia elettrica. Il solare fotovoltaico non è da confondere con il solare termico, che al contrario, ha bisogno di più passaggi, quindi un processo più complesso, prima di diventare energia elettrica.

 

Come funziona un impianto fotovoltaico?

L’effetto fotovoltaico avviene per via di un semiconduttore, in pratica la cellula fotovoltaica riceve l’irradiazione solare e la trasforma in energia elettrica attraverso un materiale la cui capacità è condurre elettricità, detta anche conduttività.

Nei pannelli fotovoltaici il materiale semiconduttore utilizzato è il silicio e l’esposizione alla luce lo rende un conduttore di energia elettrica. Tutto questo processo si chiama effetto fotoelettrico inverso di giunzione. Questo è ciò che avviene in un impianto fotovoltaico, ma scopriamo da cosa è costituito quest’ultimo e che tipologie possiamo trovare. Esso è composto da pannelli fotovoltaici he a loro volta sono costituiti da moduli di cui l’elemento base è la cella. Quindi al contrario di quel che si pensa comunemente, il modulo non è sinonimo di pannello. La potenza di picco (Wp) è l’energia prodotta dal singolo modulo, ogni modulo è composto da 36 celle che producono una potenza di 50 Watt.

Gli impianti fotovoltaici sono suddivisi in due grandi categorie:

-Impianti fotovoltaici a isola (stand alone o off grid)

-Impianti fotovoltaici connessi alla rete elettrica (grid connected)

 

Impianti stand alone

I componenti principali di questi tipi di impianti sono:

      • pannelli fotovoltaici
      • domotica gestionale o centralina di regolazione (serve per disconnettere i moduli quando le batterie hanno la carica piena)
      • inverter (per convertire la corrente continua generata dal modulo in corrente alternata)
      • utilizzatori di corrente continua o alternata
      • batteria di accumulo (conserva la carica elettrica fornita dai moduli quando c’è sufficiente irradiazione solare)

Gli impianti stand alone o a isola non sono connessi ad alcuna rete di distribuzione, sono dotati di batterie che accumulano l’energia elettrica in un accumulatore di energia, che sarà utilizzata poi nei momenti in cui non si avrà l’irradiazione solare o nei casi in cui la luce del sole sarà bassa.
Vengono appunto utilizzati in località isolate, ad esempio baite in alta montagna, o per ripetitori telefonici, ripetitori radio e lampioni.

 

Impianti grid connected

I componenti principali di questi tipi di impianti sono:

      • Pannelli fotovoltaici
      • Inverter, dispositivo per convertire la corrente continua ad alternata, in questo caso, necessario per poter scambiare con la rete nazionale l’energia prodotta
      • cavi di connessione con un adeguata resistenza ai raggi uv e alle temperature
      • doppio contatore per gestire sia la corrente in entrata, sia la corrente in uscita

Questi impianti sono connessi elettricamente alla rete elettrica nazionale e con essa hanno uno scambio energetico. Possono essere destinati a produrre energia e alla vendita della stessa, nel caso delle centrali fotovoltaiche, o per uso domestico e aziendale, quindi volti a produrre energia per i propri fabbisogni avendo come obiettivo primario il risparmio energetico.

 

Progettazione, installazione e manutenzione

 

Progettazione

Uno dei maggiori vantaggi di questi pannelli è la loro modularità che consente di combinare le celle in serie in base alle esigenze dell’utente e alle caratteristiche della superficie dove si andrà a posizionare l’impianto e in base a quest’ultima le valutazioni importanti da fare sono sostanzialmente due: il periodo di utilizzo e i consumi energetici attinenti al luogo da approvvigionare.
Nel caso in cui si voglia utilizzare l’impianto costantemente, si dovranno considerare le curve della luce solare tenendo conto dei periodi dove le condizioni saranno meno favorevoli.
Per il fabbisogno energetico necessario invece, è molto importante, quantificare l’irradiazione solare, l’energia necessaria e il rendimento medio dell’impianto in modo da sapere quanti moduli fotovoltaici ci serviranno e di conseguenza il numero di batterie utili.

 

Installazione

Le installazioni dei pannelli fotovoltaici sono di tre tipologie: retrofit, integrata, a inseguimento.

Installazione retrofit: sono quelle installazioni su edifici già esistenti, quindi non progettati in origine appositamente per l’uso di pannelli fotovoltaici. Sono attualmente quelle più diffuse soprattutto per uso domestico, dove i moduli vengono applicati tramite supporti appositi.
Installazione integrata: sono quelle installazioni presenti sin dalla progettazione di un edificio, dove appunto è prevista l’integrazione dei pannelli fotovoltaici, spesso prendendo il posto dei rivestimenti delle facciate o delle schermature solari che di solito vengono applicate ad esempio ai lucernai o alle pensiline. Il vantaggio di queste installazioni è che è possibile avere un ottimo rendimento in quanto essendo state progettate e studiate, avranno un inclinazione ed esposizione adeguata.
Installazione a inseguimento (a girasole): sono moduli fotovoltaici montati su strutture orientate sempre verso il sole, grazie ad appositi sensori e a una centralina che aziona il loro movimento.

 

Manutenzione

Uno dei principali vantaggi di questi sistemi, è sicuramente la durata e l’affidabilità (25-30 anni). Per la manutenzione è necessario fare dei controlli periodici con cadenza annuale che comprendano anche la pulizia degli stessi.