Qui di seguito daremo una breve descrizione della tecnologia fotovoltaica lasciando gli aspetti più tecnici ad altre parti del presente sito.

L'energia fotovoltaica è data dall'effetto fotovoltaico, e consiste nella trasformazione della luce in energia elettrica. Sintetizzando al massimo l'energia si ottiene quando i fotoni della luce solare, colpendo una cella FV, eccita gli elettroni più esterni (di valenza) degli atomi di un semiconduttore, gli elettroni sono raccolti dal reticolo metallico serigrafato sulla superficie visibile della cella il quale serve a "convogliare" un flusso di elettroni ottenendo una corrente continua di energia elettrica.

 

 

Esso è noto fin dal secolo scorso, quando si scoprì che era possibile trasformare direttamente l'energia solare in energia elettrica tramite una cella elettrolitica senza passare per processi termodinamici. La prima applicazione commerciale si ebbe nel 1954 negli Stati Uniti, ad opera dei laboratori Bell, dove si realizzò la prima cella fotovoltaica utilizzando il silicio monocristallino.

La conversione energetica avviene in un dispositivo, la cella fotovoltaica, costituito da un materiale semiconduttore opportunamente trattato, all'interno del quale si crea un campo elettrico, che orienta le cariche elettriche generate dalla interazione della radiazione solare (fotoni) con la struttura elettronica del materiale semiconduttore, dando origine ad un flusso di corrente elettrica.

Fonte: Rinnovabili.it

Le celle vengono assemblate insieme fra uno strato superiore di vetro ed uno strato inferiore di materiale plastico, e racchiuse da una cornice di alluminio, in modo da costruire un'unica struttura che prende il nome di "modulo fotovoltaico", tradizionalmente costituito da 36 - 72 unità collegate in serie e in parallelo, per una potenza di uscita che va dai 50 ai 150 Wp.

A seconda della tensione richiesta dalle utenze elettriche, più moduli possono essere connessi, in serie o in parallelo, in modo da costituire una stringa; a loro volta più stringhe, collegate in parallelo, vanno a costituire il generatore fotovoltaico.

 

Le celle esistono in varie forme ma quelle con forma circolare sono meno costose di quelle con forma quadrata o pseudo-quadrata, data la minor quantità di scarti prodotti in fase di lavorazione.

 

 

 

 

 

 

 

 

D'altra parte, i moduli con celle circolari hanno una resa inferiore poiché la forma circolare delle celle non consente un utilizzo ottimale della superficie utile. Costituiscono, invece, una valida alternativa quando il generatore fotovoltaico è integrato negli edifici come elemento strutturale semi-trasparente, che consenta il passaggio della luce all'interno dei vani abitativi.

Esistono due tipi di sistemi fotovoltaici: gli impianti senza accumulo e collegati alla rete elettrica (grid connected) e quelli con accumulo (stand alone), provvisti di accumulatori per "mettere in serbo", durante il giorno e specialmente nelle ore di sole, l'energia elettrica da utilizzare poi durante la notte e quando il sole è coperto.

Gli impianti stand alone sono impiegati in caso di utenze a bassissimi consumi energetici e per edifici ubicati in zone poco accessibili dalla rete elettrica e quindi difficilmente collegabili.

Si utilizzano, una batteria per accumulare l'energia elettrica e garantire la continuità dell'erogazione anche nei periodi in cui il generatore non produce corrente, e un regolatore di carica, la cui installazione preserva le batterie da eccessi di carica ed impedisce la scarica eccessiva.

Fonte: Rinnovabili.it

Gli impianti con accumulo sono impiegati nelle "utenze isolate", cioè là dove gli utilizzatori non sono collegati alla rete, e quindi, se la loro fonte di elettricità fosse quella solare, ne rimarrebbero senza proprio la notte, quando la luce è indispensabile.

Nei sistemi grid connect la rete fornisce l'energia sufficiente a coprire la richiesta quando non viene prodotta dal generatore fotovoltaico ( periodi di scarsa o nulla insolazione) e riceve il surplus di elettricità che il sistema genera nelle ore di massima incidenza solare.
I grid connect sono impiegati nelle centrali fotovoltaiche e negli impianti inseriti negli edifici.

Gli impianti senza accumulo sono normalmente utilizzati per fornire energia a una rete elettrica già alimentata da generatori convenzionali e servono ad immettervi altra energia.

 

Stand alone (isolati)

I sistemi fotovoltaici isolati costituiscono una valida soluzione ogni qualvolta, per motivi logistici, economici o paesaggistici, non sia vantaggioso (o addirittura non sia praticabile) il collegamento dell'utenza alla rete elettrica tradizionale

I generatori fotovoltaici vengono utilizzati in modalità stand-alone per produrre energia elettrica nei seguenti casi:

• in sistemi mobili come auto elettriche, caravan, etc.;
• in rifugi di montagna e villaggi rurali;
• per apparecchi telefonici di soccorso, boe, lampioni stradali etc.;

 

 

 

Grid-connected (connessi alla rete)

Attualmente la grande versatilità di un generatore fotovoltaico rende possibili molteplici soluzioni in termini di installazione: è possibile, infatti, integrare i moduli fotovoltaici negli edifici in sostituzione degli elementi architettonici tradizionali quali il tetto, le facciate, le vetrate, le verande, gli elementi frangisole e via dicendo. Inoltre, i moduli possono essere inseriti come elementi strutturali in elementi di arredo urbano come le pensiline alle fermate degli autobus, le coperture di parcheggi o le barriere anti-rumore.

Se una superficie captante insegue il sole lungo il suo percorso virtuale rispetto ad un osservatore fisso, l'energia catturata può aumentare anche in modo significativo.

I risultati migliori si hanno nei mesi estivi quando l'irraggiamento è massimo, e la percentuale di radiazione diretta è alta: in questo caso, infatti, i sistemi ad inseguimento consentono di raggiungere incrementi di efficienza anche dell'ordine del 50%.

I sistemi ad inseguimento possono essere ad un asse o a due assi. I sistemi ad inseguimento a due assi consentono di posizionare i moduli costantemente nella direzione dei raggi solari, mentre quelli ad un solo asse consentono la rotazione da est ad ovest (percorso giornaliero del sole) o da nord a sud (percorso annuale del sole).