serie di pannelli solari fotovoltaici

Solare fotovoltaico: produrre energia elettrica dal sole

Il pannello solare fotovoltaico, distinguendosi da quello solare termico , è un impianto solare attivo in grado di trasformare direttamente l’energia solare in energia elettrica, senza adoperare alcun tipo di combustibile. Esso sfrutta un principio di trasformazione dell’energia esistente in natura, grazie al quale alcuni materiali naturali semiconduttori generano elettricità a partire dalla radiazione solare.

Come funziona

Il solare fotovoltaico è composto da un generatore fotovoltaico, da un sistema di condizionamento e controllo della potenza, da un eventuale accumulatore di energia, dalla batteria e dalla struttura di sostegno.

Il Generatore fotovoltaico

E’ costituito da un insieme di moduli fotovoltaici (pannelli fatti a loro volta da tante celle) collegati in modo da ottenere i valori di potenza e tensione desiderati. Dal punto di vista elettrico non ci sono praticamente limiti alla produzione di potenza da sistemi fotovoltaici, perché il collegamento in parallelo di più stringhe di pannelli consente di ottenere potenze elettriche di qualunque valore (determinano quindi il campo fotovoltaico deputato raccogliere l’energia del sole).

Il generatore fotovoltaico, grazie alla fotocellula, sfrutta le proprietà di alcuni materiali conduttori (in genere, il silicio) che, quando vengono colpiti dai raggi del sole, generano delle cariche elettriche, che vengono poi incanalate per mezzo di specifici elettrodi collegati adeguatamente.

Bisogna considerare, però, che il generatore fotovoltaico funziona solo in presenza di luce solare, perciò la discontinuità della radiazione fa sì che la quantità di energia elettrica prodotta da un impianto fotovoltaico non sia costante durante le ore del giorno. Per renderli autonomi, dunque, è necessario collegarli alla rete elettrica nazionale, oppure utilizzare sistemi di accumulo dell’energia elettrica (che la rendano disponibile nelle ore di soleggiamento insufficiente).

Il Sistema di condizionamento e controllo di potenza

E’ costituito da un inverter, che trasforma la corrente continua prodotta dai moduli in corrente alternata, da un trasformatore e da un sistema di rifasamento e filtraggio (all’interno dell’inverter stesso), che garantisce la qualità della potenza in uscita.

schema di impianto fotovoltaico
Schema di impianto fotovoltaico

Quali tipologie esistono?

Le principali tipologie di impianti fotovoltaici variano da pochi watt a diverse decine, a seconda delle misure e delle tecnologie adottate. Gli impianti vengono suddivisi tra sistemi isolati e sistemi collegati alla rete elettrica.

Sistemi fotovoltaici isolati (stand-alone)

I fotovoltaici stand-alone sono sistemi che generano energia continua e non sono collegati alla rete elettrica. Essi sono composti da pannelli fotovoltaici, dal regolatore di ricarica e da batterie che garantiscono l’erogazione di corrente anche durante la sera e di notte. Infine, essi sono molto vantaggiosi dal punto di vista tecnico ed economico nei casi in cui la rete elettrica è assente o difficilmente raggiungibile, per questo motivo di solito si applicano nei luoghi isolati, come nel caso delle case di montagna o di campagna.

Sistemi fotovoltaici collegati alla rete elettrica (grid-connected)

Questi impianti operano integrandosi con la rete elettrica nazionale e che possono riversare in rete la loro produzione elettrica, convertita in corrente alternata e sincronizzata alla rete stessa; vengono installati sulle abitazioni o su altri supporti collegati alla rete elettrica di distribuzione in bassa tensione; versano elettricità in rete di giorno e vicino a dove verrà consumata.

Dove e come installarlo

Per decidere la posizione migliore della superficie del pannello è necessario studiare l’irraggiamento e l’insolazione del luogo, così da poterlo inclinare ed orientare nella giusta direzione e ottenere la massima produzione di energia.

In Italia, un’ottima postazione è sulla copertura di un edificio con esposizione a sud (oppure sud-est o sud-ovest), con un angolo di inclinazione di 20-30° rispetto al piano orizzontale. Un’alternativa con ottimi risultati è la disposizione in facciata; l’importante è evitare zone d’ombra.

L’impianto fotovoltaico va realizzato da specialisti, capaci di progettarne le dimensioni e garantire le prestazioni, compresa la resistenza delle strutture di supporto (che deve durare almeno quanto l’impianto stesso, cioè 25-30 anni).

Consigli sulla manutenzione

E’ importante verificare ogni anno (tramite un’ispezione visiva) l’integrità del vetro che incapsula le celle fotovoltaiche che costituiscono il pannello, ma quest’ultimo (che è la parte attiva dell’impianto nel convergere la radiazione solare in energia elettrica) è composto da materiali inattaccabili dagli agenti atmosferici: la manutenzione, insomma, è simile a quella di un impianto elettrico.

Per la parte elettrica, quindi, va effettuata una verifica annuale dell’isolamento dell’impianto verso terra, della continuità elettrica dei circuiti di stringa e del corretto funzionamento dell’inverter.

Quanta energia produce?

La quantità media di energia prodotta da un impianto fotovoltaico varia nel corso dell’anno e dipende da molti fattori: latitudine e altitudine, orientamento e inclinazione della superficie dei pannelli, clima, ombreggiatura, ecc..

Indicativamente, alle latitudini dell’Italia centro-meridionale, un metro quadro di pannelli può produrre in media 0,3-0.4 kWh al giorno durante l’inverno e 0,6-0,8 nel periodo estivo.

Costi e incentivi

Il consumo elettrico medio annuo di una famiglia di 4 persone è di circa 2.500 kWh: di fronte a tale richiesta di energia si potrebbe utilizzare un impianto fotovoltaico. Tenendo conto che in Italia centrale 1 m² di questi pannelli produce mediamente 160 kWh all’anno, si installa un impianto della superficie di 16 m², ovvero pari a 32 pannelli (ogni pannello occupa 0,5 m²). Ai prezzi attuali, questo sistema verrebbe a costare attorno ai 10.000 euro.

Se il prezzo dell’installazione ricade tutta sull’utente, è chiaro che il kWh da fotovoltaico è troppo caro, però diventa economicamente conveniente se ci sono incentivi finanziari da parte dello Stato, come quelli erogati con il Conto Energia (prevede un rimborso per ogni kilowattora prodotto a seconda del tipo di impianto).

Il Conto Energia è un piano importante, dato che l’energia fotovoltaica è al momento più costosa di quella prodotta dalle fonti fossili. Le agevolazioni permettono di ridurre i costi di acquisto dei pannelli e avere una convenienza economica durante la vita dell’impianto.

Dall’agosto 2012 è partito il cosiddetto Quinto Conto Energia, un piano che definisce le modalità degli incentivi e che terminerà una volta raggiunta la soglia di 6 miliardi e 700 milioni di Euro stanziati. Al termine di questo Conto è utile verificare quali siano le agevolazioni in vigore al momento dell’installazione.

Si possono trovare tutte le informazioni aggiornate alle ultime disposizioni di legge sul sito del GSE (www.gse.it), il Gestore dei Servizi Elettrici demandato dal Governo a gestire le politiche di incentivo alle energie rinnovabili.

 

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