CHE COS’E’ IL FOTOVOLTAICO
La tecnologia fotovoltaica (FV) consente di trasformare direttamente la luce solare in energia elettrica. Essa sfrutta il cosiddetto effetto fotovoltaico che è basato sulle proprietà di alcuni materiali semiconduttori (fra cui il silicio, elemento molto diffuso in natura) che, opportunamente trattati, sono in grado di generare elettricità se colpiti dalla radiazione solare, senza quindi l’uso di alcun combustibile. Il dispositivo più elementare capace di operare una tale conversione è la cella fotovoltaica che è in grado di erogare tipicamente 1/1,5W di potenza quando è investita da una radiazione di 1000 W/mq. (condizioni standard di irraggiamento). Più celle assemblate e collegate in serie tra loro in un’unica struttura formano il modulo fotovoltaico. La tensione ai morsetti di un modulo fotovoltaico è determinata dal numero di celle collegate in serie (dalla somma delle tensioni delle singole celle) mentre la corrente è determinata dalla corrente che eroga la singola cella. La potenza dei moduli sarà determinata dalla Tensione x Corrente (Volts x Ampere = Watt). Un insieme di moduli, connessi elettricamente tra loro, costituisce il campo FV che, insieme ad altri componenti meccanici, elettrici ed elettronici, consente di realizzare un sistema FV.
TIPOLOGIE DI IMPIANTI FOTOVOLTAICI
Sistemi “Grid Connected” ( Tetti Fotovoltaici )
Il sistema collegato in parallelo alla rete o “Grid Connected” viene dimensionato in base all’effettivo fabbisogno energetico annuale dell’utenza; esso cioè sarà in grado di produrre nell’arco di un anno tanta energia quanta ne consuma l’utenza.
Questi impianti cedono o all’utenza o alla rete pubblica tutta l’energia che producono, aumentando notevolmente il rendimento ottenendo un effettivo risparmio energetico, nonché un investimento facilmente ammortizzabile nel tempo. Questi impianti sono completamente automatici e privi di manutenzione periodica, non necessitano di alcuna preparazione specifica.
Sono sistemi permanentemente collegati alla rete elettrica, nelle ore in cui il generatore fotovoltaico non è in grado di produrre l’energia necessaria a coprire la domanda di elettricità è la rete a fornire l’energia richiesta. Viceversa, se il sistema fotovoltaico produce più energia di quanta sia effettivamente richiesta dal carico, il surplus viene trasferito alla rete e contabilizzato.
Questi sistemi ovviamente non hanno bisogno di batterie perché è la rete stessa che sopperisce alla fornitura di energia elettrica nei momenti di scarsa o mancanza di insolazione!
Sono i nuovi sistemi utilizzati per incrementare l’autoconsumo dell’energia elettrica prodotta dall’impianto fotovoltaico con l’utilizzo di sistemi di accumulo con batterie classiche (piombo/acido) o al litio, le quali accumulano durante il giorno l’energia in surplus prodotta dall’impianto per restituirla alle utenze di notte quando l’impianto non produce.
Con questi sistemi, se ben dimensionati e gestiti è possibile ridurre il prelievo di energia dalla rete in quantità prossima al 100% del fabbisogno. La maggior parte degli Inverters utilizzati per questa tipologia di impianto, inoltre, hanno anche funzione di UPS, per cui sopperiscono anche alla mancanza di energia dalla rete dovuta a Black out per periodi dipendenti dalla capacità di accumulo delle batterie utilizzate.
Sistemi Fotovoltaici “Stand Alone” (non collegati alla rete elettrica)
Il generatore fotovoltaico genera energia elettrica soltanto nelle ore diurne, pertanto nell’impianto “Stand Alone” per poter utilizzare l’energia in modo indipendente essa deve essere accumulata in una batteria. In questo caso il generatore deve essere sovradimensionato per poter fornire energia anche in caso di cattivo tempo o nei periodi invernali. Il sistema “stand alone” viene dimensionato in base al fabbisogno energetico giornaliero dell’utenza, considerando però la produzione di energia nel mese invernale con insolazione più bassa. Questo comporta che in inverno il sistema sarà appena sufficiente per fornire energia all’utenza, mentre d’estate con insolazione di circa tre volte più alta che d’inverno, si ha un grosso esubero di energia che non viene utilizzata. Questo è dovuto in gran parte alle caratteristiche chimico-fisiche delle batterie le quali una volta che hanno raggiunto la massima carica non possono essere caricate ulteriormente.
Il sistema “stand alone” permette di elettrificare utenze rurali non raggiungibili dalla normale rete elettrica però comporta una manutenzione costante nel tempo, il rabbocco periodico dell’elettrolita, la sostituzione delle batterie ogni 8 – 10 anni (nel caso si batterie stazionarie) e la necessità di una gestione consapevole e tecnicamente preparata.
Gli elementi che compongono un sistema autonomo (con accumulo) sono i pannelli fotovoltaici, il regolatore di carica ed un sistema di batterie. Le batterie accumulano l’energia durante il giorno, garantiscono l’erogazione di corrente nelle ore di minor insolazione o di notte. Nel caso l’utenza sia a 220 V sarà necessario anche un convertitore c.c/c.a.
Questa tipologia di impianti risultano tecnicamente ed economicamente vantaggiosi nei casi in cui la rete elettrica sia inesistente o difficilmente raggiungibile
Le principali applicazioni sono:
– Alimentazione case isolate.
– Alimentazione ripetitori radiotelevisivi.
– Illuminazione strade extraurbane, Incroci, Segnaletica stradale, Giardini, ecc.
– Carica batterie per camper, Sistemi antifurto, Apparecchiature elettriche ed elettroniche, ecc.
