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Nozioni di base - Impianti fotovoltaici

 

La tecnologia fotovoltaica consente la conversione diretta dell'energia solare in energia elettrica.
La conversione avviene per mezzo di celle fotovoltaiche che devono essere collegate elettricamente tra loro per formare i moduli che dovranno essere orientati quanto più possibile perpendicolarmente alla radiazione solare.

La cella fotovoltaica consente di trasformare direttamente la radiazione solare in energia elettrica, sfruttando il cosiddetto "effetto fotovoltaico" che si basa sulla proprietà di alcuni materiali conduttori opportunamente trattati (tra i quali il silicio, elemento molto diffuso in natura) di generare direttamente energia elettrica quando vengono colpiti dalla radiazione solare. Una cella fotovoltaica esposta alla radiazione solare si comporta quindi come un generatore di corrente.

Il funzionamento di una cella è estremamente semplice: la luce irradia la cella e produce una tensione elettrica nei cristalli di silicio che può  essere prelevata dalla superficie attraverso degli elettrodi. Una cella standard (10x10cm), in caso di pieno irradiamento solare, fornisce una tensione di ca. 0,5V e una corrente di ca. 3 A, vale a dire una potenza di ca. 1,5W. Per aumentare la potenza complessiva le singole celle vengono assemblate per formare i cosiddetti moduli fotovoltaici.

 

A seconda del processo di produzione, si distinguono i seguenti tipi di celle:

 

  1. CELLE MONOCRISTALLINE: vengono prodotte tagliando una barra monocristallina. Il vantaggio principale é un alto rendimento (fino al 16%). Questo tipo di celle é però molto costoso a causa del complicato processo di produzione. Sono caratterizzate usualmente da un’omogenea colorazione blu.
  2. CELLE POLI(MULTI)CRISTALLINE: vengono colate in blocchi e poi tagliate a dischetti. Il rendimento é minore (10÷12%), ma minore è anche il prezzo. Questo tipo di celle é riconoscibile da un disegno ben distinguibile (a causa dei vari cristalli contenutivi).
  3. CELLE AMORFE: vengono prodotte mediante deposizione catodica di atomi di silicio su una piastra di vetro. Questo tipo di cella ha il rendimento minore (ca. 4÷8%), ma si adatta anche al caso di irraggiamento diffuso (cielo coperto, ecc.). Le celle cosí prodotte sono riconoscibili da un caratteristico colore scuro, inoltre sono realizzabili in qualsiasi forma geometrica (forme circolari, ottagonali, irregolari, e persino convesse).

 

Molte celle assemblate e collegate tra di loro in una unica struttura formano il modulo fotovoltaico (o pannello). L’insieme di moduli, connessi elettricamente tra loro, forma il campo fotovoltaico che, insieme ad altri componenti meccanici, elettrici ed elettronici, consente di realizzare un impianto fotovoltaico. Il sistema fotovoltaico nel suo insieme, capta e trasforma la radiazione solare incidente e la rende disponibile per l'utenza sotto forma di energia elettrica.

 

Esistono essenzialmente due tipologie di impianti:

 

Impianti connessi alla rete elettrica (grid connect)
Impianti non connessi alla rete elettrica (a isola)