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impianto fotovoltaico

 

Un impianto fotovoltaico è essenzialmente composto da:

1. generatore
2. sistema di condizionamento e controllo della potenza
3. eventuale accumulatore di energia (batteria o altro sistema di accumulo)
4. struttura di sostegno

 

1. Il generatore fotovoltaico

Il componente base dell'impianto fotovoltaico è la cella fotovoltaica. La cella fotovoltaica è costituita da una sottile fetta di un materiale semiconduttore, quasi sempre silicio. Il silicio è l'elemento più diffuso in natura dopo l'ossigeno. Lo spessore della cella fotovoltaica è di circa 0,3mm. La cella fotovoltaica può essere rotonda o quadrata e può avere una superficie compresa tra i 100 e i 225cmq.

Quando la cella è esposta al sole, per effetto fotovoltaico, si generano delle cariche elettriche. Se le due facce della cella sono collegate ad un utilizzatore, si avrà un flusso di elettroni sotto forma di corrente elettrica continua.

Il silicio, impiegato nella costruzione delle celle è lo stesso utilizzato dall'industria elettronica, che richiede materiali molto puri e quindi costosi. Ci sono due tipi di silicio: policristallino e monocristallino. Il silicio policristallino è il meno costoso, ma ha rendimenti leggermente inferiori. Il silicio monocristallino è il più costoso, ma ha rendimenti leggermente superiori.

Una cella fotovoltaica di dimensioni standard di 10x10 cm. La cella fotovoltaica si comporta come una minuscola batteria. Una cella fotovoltaica nelle condizioni di soleggiamento tipiche dell'Italia (1kW/mq), alla temperatura di 25°C fornisce una corrente di 3A, con una tensione di 0,5V e una potenza pari a 1,5-1,7Watt di picco. L'energia elettrica prodotta sarà, proporzionale all'energia solare incidente, che varia nel corso della giornata, al variare della stagioni, e al variare delle condizioni atmosferiche.

In commercio troviamo moduli fotovoltaici con diverse dimensioni e caratteristiche. I moduli fotovoltaici sono costituiti da un insieme di celle. I più diffusi sono costituiti da 36 celle disposte su 4 file parallele collegate in serie, con superfici che variano da 0,5 a 1mq e permettono l'accoppiamento con gli accumulatori da 12Vcc nominali.

Più moduli collegati in serie formano un pannello. Il pannello è l'elemento ancorabile al suolo o sulla copertura o facciata un edificio, o di una struttura come una pensilina. Più pannelli collegati in serie costituiscono una stringa. Più stringhe, collegate generalmente in parallelo per fornire la potenza richiesta, costituiscono il generatore fotovoltaico.

Il collegamento in parallelo di più file di moduli, consente di ottenere potenze elettriche di qualunque valore, di conseguenza non ci sono praticamente limiti alla produzione di potenza da sistemi fotovoltaici.

Per trasformare la corrente continua prodotta in corrente alterna sono necessari ulteriori dispositivi di controllo della potenza.

2. Il sistema di condizionamento e controllo della potenza

Il sistema di condizionamento e controllo della potenza è costituito da un inverter, da un trasformatore e da un sistema di rifasamento e filtraggio.

L'inverter trasforma la corrente continua prodotta dai moduli in corrente alternata. Il trasformatore e il sistema di rifasamento e filtraggio garantisce la qualità della potenza in uscita. Trasformatore e sistema di filtraggio sono inseriti all'interno dell'inverter.

3. eventuale accumulatore di energia (batteria o altro sistema di accumulo)

Il generatore fotovoltaico funziona solo in presenza di luce solare. La quantità di energia elettrica prodotta da un sistema fotovoltaico non può essere costante. La quantità di energia varia con l'alternanza del giorno e della notte, con il ciclo delle stagioni, con le variazioni delle condizioni meteorologiche.

Se si vuole avere la completa autonomia, occorrerà utilizzare dei sistemi di accumulo dell'energia elettrica che la rendano disponibile quando il soleggiamento è insufficiente.

In alternativa è possibile collegare gli impianti alla rete elettrica di distribuzione nazionale.

4. struttura di sostegno

Esistono numerose tipologie di supporti all'ancoraggio dei pannelli fotovoltaici alle strutture (edifici, pensiline e altre strutture) o per la posa sul terreno. Le forme e l'impiego dipendono dalla fantasia del progettista e naturalmente vengono continuamente inventati nuove tipologie di struttura e integrazione dei pannelli fotovoltaici. I sostegni più comuni sono realizzati assemblando profili metallici in acciaio zincato o inox.

Leggi l'articolo dedicato alle strutture di sostegno per gli impianti fotovoltaici