La tecnologia dei pannelli fotovoltaici

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  • Per i proprietari di casa che hanno intenzione o pensano di farsi un impianto fotovoltaico a pannelli solari sul tetto, diamo alcuni consigli utili sull'impianto e sulla scelta dei moduli.

Per i proprietari di casa che hanno intenzione o pensano di farsi un impianto fotovoltaico a pannelli solari sul tetto, diamo alcuni consigli utili sulla scelta dei moduli.

I pannelli o moduli fotovoltaici sono formati da più celle fotovoltaiche che vengono utilizzate come generatori elettrici, sfruttando l'energia luminosa del sole là dove non è possibile portare la corrente elettrica con sistemi tradizionali o per risparmiare sulla bolletta elettrica.

Le celle fotovoltaiche possono essere costruite con silicio monocristallino a cristalli ordinati o con silicio policristallino con cristalli disomogenei. Esiste poi ancora il silicio amorfo, ma poco utilizzato.

Il silicio monocristallino deve essere purissimo ed ha costi elevati perché il suo processo di fabbricazione è più complesso. Per contenere i costi dei pannelli solari si usa quindi il il silicio policristallino che è meno puro, ma anche meno costoso che tuttavia può garantire una durata del pannello di 25 -30 anni.

Il tipo di pannello fotovoltaico più utilizzato è quello a "doppio vetro" costituito da due vetri trasparenti ad alta resistenza agli agenti atmosferici tenuti insieme da un incapsulamento al silicone plastico. In mezzo ai due vetri sono inserite le celle di silicio di varia forma, di solito circolare, con spessore di circa 0,3-0,5 mm, con diametro da 25 a 100 mm.

Le due facce della cella si silicio sono metallizzate per consentire il loro collegamento e il passaggio della corrente elettrica e la parte esposta al sole presenta il tipico aspetto a griglia per permettere il passaggio della luce.

La cella fotovoltaica funziona come un transistor, ma all'incontrario. La cella fotovoltaica è costituita da due strati sottili di semiconduttori di silicio uno strato di tipo "p" e uno di tipo "n". Nella zona di contatto tra i due semiconduttori si crea un campo elettrico dovuto alle diverse caratteristiche dei due materiali e quando la zona di contatto viene colpita da una radiazione solare, cioè da fotoni, viene eccitata, creando un movimento di elettroni che genera una differenza di potenziale tra i due strati p e n, diventando così una piccola pila, producendo corrente elettrica. Quella differenza di potenziale unita a tante altre celle collegate in serie forma la tensione elettrica del pannello che può arrivare a 3, 6, 12 volt, con un rendimento del 14-15 %.

Esempio di piccolo pannello solare utilizzato per azionare un motorino elettrico.

L'impianto fotovoltaico

L'impianto fotovoltaico elementare destinato ad alimentare una casa è costituito da un pannello fotovoltaico di una certa tensione, da un diodo raddrizzatore, da un accumulatore di energia, da un inverter.

Il diodo raddrizzatore serve a fare passare la corrente soltanto in un verso e non nell'altro. Infatti succede che nelle ore notturne il pannello solare cessa di funzionare come generatore di corrente, ma inizia a funzionare come un utilizzatore passivo, assorbendo corrente dall'accumulatore e, se non ci fosse il diodo a bloccare la corrente in senso opposto, l'accumulatore si scaricherebbe sul pannello solare.

L' inverter serve per trasformare la bassissima tensione in corrente continua dei 12 volt dell'accumulatore in bassa tensione alternata utilizzabile in casa, in genere 220 volt, 50 Hz.

I moduli fotovoltaici sono la parte più importante di un impianto a pannelli solari e anche i più costosi e vanno scelti con oculatezza.

Il parametro più caratteristico di un modulo è la potenza di picco o potenza nominale indicata come Pn oppure Wp che indica la potenza ottimale alla tensione di massimo rendimento, generata dal pannello quando viene irradiato con una energia luminosa standard di 1000Wh/m2 g alla temperatura di 25 °C ed è un valore che si misura in laboratorio. Il prezzo dei moduli standard al silicio si aggira intorno ai 5 -6 euro/Wp e sul mercato si trovano moduli con potenze da 100Wp a 300Wp.

Altro parametro di riferimento è la potenza minima Pmin o tolleranza t che il pannello è in grado di generare, perché i processi di fabbricazione non sono precisi e la potenza effettiva generata non è mai quella dichiarata, ma c'è un margine di tolleranza +/- t espresso in percentuale, rappresentato da questo parametro e che può oscillare intorno ad un +/- 5%. La potenza minima si ricava da t ed è: Pmin = Pmax - (t/100)*Pmax.

In genere si consiglia di scegliere pannelli con una tolleranza t più piccola possibile per essere più sicuri della bontà del prodotto e della potenza per cui si è pagato. Come metodi di confronto si consiglia di dividere il prezzo del modulo per il valore della potenza minima.

Garanzia e certificazioni sono altrettanti parametri importanti da tenere presenti quando si acquista un modulo fotovoltaico. Due sono le garanzie che l'azienda dovrebbe rilasciare: una di prodotto e una di prestazione. La prima riguarda i difetti di fabbricazione ed ha una durata tipica di 2 - 5 anni. La seconda riguarda i rendimenti del modulo nel tempo e garantisce il mantenimento della potenza iniziale. In genere si garantisce il 90% della potenza minima dopo 10 anni e l' 80% della potenza minima dopo 20 anni.

La certificazione è importante per poter accedere al Conto Energia dove viene esplicitamente richiesta la certificazione IEC 61215 o CEI EN 61215 che garantisce il superamento di prove severe da parte del prodotto, ma non sostituisce la garanzia del produttore che deve esserci sempre.

Altra certificzione importante, ma non obbligatoria è La TUV SKL II (classe II, safety class II) che fa riferimento alla protezione delle persone e garantisce la presenza di un isolamento di classe II.

Informazioni tratte da:

  • "Energia Solare FV" Artenergy Publishing S.r.l. www.zeroemission.eu
  • Energie alternative - energie rinnovabili. Impieghi su piccola scala - Collana a cura del CAST - Editrice il rostro


Video Google: Il "Conto Energia" per filo e per segno, da quotidianocasa.it, un video interessante sui pannelli solari fotovoltaici.

Link correlati:

  • TUV Rheinland Italia - ente certificatore abilitato a rilasciare certificati IEC 61215
  • PV-GAP (Global Approval Program for Photovoltaic)