Il Fotovoltaico

Il fotovoltaico consiste nella trasformazione diretta della luce del sole in elettricità attraverso una reazione fisica.

Albert Einstein non ha ricevuto il premio Nobel nel 1921 per la teoria della relatività, come spesso si pensa, ma per il suo lavoro sull'effetto fotoelettrico. Un colpo di genio che, col nome di “fotovoltaico” (FV), ha compiuto notevoli progressi diventando la forma di produzione energetica più rispettosa dell’ambiente.   Negli ultimi anni il fotovoltaico è stato utilizzato con sempre maggiore frequenza. Il continuo aumento dei consumi e dei costi dell'energia, i cambiamenti climatici ed il progressivo esaurimento delle risorse energetiche fossili hanno reso sempre più evidente la necessità di ricorrere a soluzioni energetiche sostenibili, a basso impatto ambientale e sostanzialmente inesauribili.  Tra queste, il sole può offrire energia pulita per i prossimi 5 miliardi di anni e sarebbe sufficiente da solo a soddisfare il fabbisogno energetico dell'intera popolazione mondiale.

Un impianto fotovoltaico cattura l'energia solare e la trasforma in energia elettrica in corrente alternata.

La tecnologia fotovoltaica sfrutta il cosiddetto “effetto fotovoltaico” che è basato sulle proprietà di alcuni materiali semiconduttori in grado di generare elettricità quando vengono colpiti da radiazione solare.  Questo processo di elettrificazione viene realizzato dalle celle solari, che in genere sono collegate in serie e formano dei moduli fotovoltaici. Quasi il 95% delle celle solari è costituito da silicio semiconduttore, che rappresenta il secondo elemento più diffuso nella crosta terrestre ed è disponibile in enormi quantità.

 


 

Una cella solare è costituita da due strati: uno strato caricato negativamente e uno caricato positivamente.   Quando la luce del sole colpisce la cella solare, scatena una reazione fisica che genera corrente continua. Grazie a un dispositivo chiamato “inverter” la corrente continua è trasformata in corrente alternata, ossia la tipologia che consumiamo abitualmente nelle nostre case.  L'energia prodotta può essere accumulata e conservata in batterie (impianto in isola) oppure immessa nella rete elettrica pubblica (impianto in rete) per poi essere prelevata al momento del consumo.

L'impianto fotovoltaico ha un basso impatto ambientale e consente di auto-produrre energia senza alcuna emissione di gas nocivi per l'atmosfera terrestre. Può essere installato ovunque, senza problemi particolari: tetti residenziali, pensiline, terrazze, coperture di capannoni industriali o attività commerciali (hotel, centri commerciali), giardini o terreni, parcheggi e altro. Gli unici fattori da tenere in considerazione sono la disponibilità di superfici su cui installare i pannelli senza ostacoli all'esposizione del sole; le dimensioni e l'orientamento di tali superfici e lo spazio per installare inverter e cavi.

Una volta installato, l'impianto è praticamente autosufficiente; i moduli fotovoltaici hanno una vita che va oltre 40 , ma è plausibile che dopo 25/30 anni ci siano riduzioni di efficienza a causa dell' obsolescenza della tecnologia.

 
 

 

COMPONENTI DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO

L'impianto fotovoltaico in rete è formato da:

Moduli fotovoltaici
Sono a base di materiali semiconduttori, come il silicio o altri composti chimici, che generano l'effetto fotovoltaico (conversione della radiazione solare in energia elettrica in corrente continua).

Struttura di montaggio
che serve a sostenere e a fissare i moduli alla superficie di appoggio (tetto inclinato o piano, terreno, pensilina).

Inverter
che converte la corrente continua prodotta dai moduli in corrente alternata a 230V da immettere nella rete elettrica pubblica.

Cavi solari
che collegano i moduli all'inverter e quest'ultimo alla rete elettrica.

Sezionatore
che consente di staccare l'inverter dal generatore fotovoltaico in caso di guasti o anomalie o per eseguire lavori di manutenzione. Contiene scaricatori che permettono di salvaguardare l'impianto da possibili scariche atmosferiche o sovratensioni.

Contatore
che misura l'energia fotovoltaica prodotta dall'impianto e immessa nella rete elettrica pubblica in modo da calcolare gli incentivi in Conto Energia

 


 

Domande e Risposte su impianti fotovoltaici ed energie rinnovabili

Che differenza c'è fra pannelli solari termici e pannelli fotovoltaici?

Entrambe le tipologie d’impianto utilizzano il sole come fonte energetica, catturandone la radiazione attraverso superfici captanti. Mentre i moduli fotovoltaici trasformano direttamente la radiazione solare in energia elettrica, i pannelli solari termici utilizzano l’energia termica del sole per riscaldare l’acqua da utilizzare per uso igienico sanitario o per il riscaldamento degli ambienti.

Quali sono i vantaggi della tecnologia fotovoltaica?

I vantaggi possono riassumersi in:

- assenza di qualsiasi tipo di emissione inquinante;
- risparmio di combustibili fossili;
- affidabilità degli impianti poiché non esistono parti in movimento;
- costi di esercizio e manutenzione ridotti al minimo;
- modularità del sistema (per aumentare la potenza dell'impianto è sufficiente aumentare il
numero di moduli).

Cosa si intende per potenza nominale dell'impianto fotovoltaico?

La potenza nominale (o massima, o di picco, o di targa) dell'impianto fotovoltaico è la potenza elettrica dell'impianto determinata dalla somma delle singole potenze nominali (o massime, o di picco, o di targa) di ciascun modulo fotovoltaico facente parte del medesimo impianto, misurate alle condizioni standard (temperatura pari a 25 °C e radiazione pari a 1000 W/mq).

 


 

Dove può essere più conveniente installare un impianto fotovoltaico?

I moduli fotovoltaici possono essere collocati su qualsiasi pertinenza di un immobile (tetto, facciata, terrazzo, ecc…) o sul terreno. La decisione deve essere presa in base all’esistenza sul sito d’installazione dei seguenti requisiti:

- disponibilità di spazio necessario per installare i moduli;
- corretta esposizione ed inclinazione della superficie dei moduli.

Le condizioni ottimali in l’Italia sono:

- esposizione SUD (accettabile anche SUD-EST, SUD-OVEST, con ridotta perdita di produzione);
- inclinazione dei moduli compresa fra 25°(latitudini più meridionali) e 35°(latitudini più settentrionali);
- assenza di ostacoli in grado di creare ombreggiamento.

Quanto spazio occupa un impianto fotovoltaico?

Facendo riferimento alle piccole applicazioni (tetti fotovoltaici) e a moduli di silicio cristallino, un valore indicativo di occupazione di superficie è di circa 8-10 mq. per kW di potenza nominale installata.

 


 

Quanta elettricità produce in un impianto fotovoltaico?

La produzione elettrica annua di un impianto fotovoltaico dipende da diversi fattori:

- radiazione solare incidente sul sito d’installazione;
- orientamento ed inclinazione della superficie dei moduli;
- assenza/presenza di ombreggiamenti;
- prestazioni tecniche dei componenti dell’impianto (moduli, inverter ed altre apparecchiature).

Prendendo come riferimento un impianto da 1 kW di potenza nominale, con orientamento ed inclinazione ottimali ed assenza di ombreggiamento, non dotato di dispositivo di inseguimento” del sole, in Italia è possibile stimare le seguenti producibilità annue massime:

- regioni settentrionali 1.000 – 1.100 kWh/anno
- regioni centrali 1.200 – 1.300 kWh/anno
- regioni meridionali 1.400 – 1.500 kWh/anno

E’ opportuno sottolineare che il consumo annuo elettrico medio di una famiglia italiana è pari a circa 3.000 kWh.

 


 

L’impianto fotovoltaico funziona anche se e’ nuvoloso?

Si . L’impianto fotovoltaico funziona al meglio in presenza di irraggiamento solare diretto (cielo sereno, moduli orientati a sud, temperatura di 25 °C ), ma un minimo di energia elettrica e’ prodotta anche in caso di cielo parzialmente nuvoloso.

L’installazione di un impianto fotovoltaico richiede modifiche al mio impianto elettrico esistente?

No, non si deve modificare l'impianto esistente. L’impianto fotovoltaico ha una sua linea autonoma che deve essere collegata al quadro elettrico generale, e due contatori installati dal gestore elettrico: uno in entrata, per registrare i l’energia elettrica prelevata dalla rete nazionale, e uno in uscita, per registrare l'energia elettrica immessa in rete dall'impianto fotovoltaico (oppure un contatore bidirezionale che conteggia sia l’energia elettrica in entrata che quella in uscita).

Quanto tempo può durare un impianto fotovoltaico?

Nelle analisi tecniche ed economiche si usa fare riferimento ad una vita utile complessiva di 30-35 anni. In particolare, i moduli, che rappresentano i componenti economicamente più rilevanti, hanno in generale una durata di vita garantita dai produttori oltre i 25 anni.