ASEenergia | Applicazioni Elettro Solari

Il sistema fotovoltaico è un insieme di componenti meccanici, elettrici ed elettronici che concorrono a captare e trasformare l’energia solare disponibile, rendendola utilizzabile dall’utenza sotto forma di energia elettrica.

Tale produzione, essendo collegata alla luce solare, non è costante, ma é condizionata dall’alternanza giorno/notte, dai cicli delle stagioni, dalla variazione delle condizioni meteorologiche. Inoltre il generatore fotovoltaico fornisce corrente elettrica in continua. Spesso queste caratteristiche non si adattano alle necessità degli utenti che, in genere, hanno l’esigenza di disporre di corrente elettrica alternata, a valori costanti di tensione.

Negli impianti non collegati alla rete elettrica, per assicurare la disponibilità di energia elettrica anche quando manca l’insolazione, viene installato un parco di batterie di accumulo.
Un dispositivo statico (inverter), collegato alla batteria, converte la corrente continua (CC) in corrente alternata (CA 220V, 50Hz); minor perdite si ottengono utilizzando direttamente la corrente continua prodotta a bassa tensione (12 - 24 V).

I sistemi fotovoltaici per la produzione di energia elettrica possono essere suddivisi in due categorie principali: quelli isolati o stand alone e quelli connessi alla rete elettrica o grid connected.

I moduli fotovoltaici

Il modulo fotovoltaico è il componente elementare dei sistemi fotovoltaici ed è ottenuto dalla connessione elettrica di celle fotovoltaiche connesse in serie e assemblate fra uno strato superiore di vetro ed uno strato inferiore di materiale plastico (Tedlar). Gli elementi che stanno alla base del modulo fotovoltaico sono dunque le celle e il vetro.
Un insieme di moduli collegati elettricamente in serie in modo da fornire la potenza richiesta, costituiscono una stringa. Un gruppo di moduli montati su una stessa struttura di sostegno si definisce un pannello.

Più stringhe collegate in parallelo per fornire la potenza richiesta, costituiscono il generatore fotovoltaico. Così il sistema elettrico è in grado di fornire le caratteristiche di tensione e di potenza richieste per le diverse applicazioni.

Le celle

Le celle fotovoltaiche hanno solitamente una colorazione blu scuro, derivante da un rivestimento antiriflettente (ossido di titanio), molto importante per ottimizzare la captazione dell’irraggiamento solare. Colori differenti, ottenibili variando lo spessore del rivestimento antiriflettente, comportano sostanziali perdite di efficienza (ad esempio le celle grigie perdono tra il 30 e il 40 % del rendimento).

Le celle hanno dimensioni variabili tra 5 cm e 15 cm, con forme quasi sempre quadrate. Le celle sono assemblate con distanze variabili in base alla luminosità richiesta.

Il vetro

La misura massima attualmente realizzabile è pari a 2000 x 3210 mm. Lo spessore del vetro dipende dalla forma e dalle sollecitazioni previste; il vetro frontale è di norma extra-bianco con uno spessore ridotto (4 mm per moduli di misura ridotta) per ottimizzare l’assorbimento della radiazione luminosa; quello posteriore può avere diversi colori, tipi di laminazioni e di isolamenti.

L’orientamento

Il massimo irraggiamento solare è ottenibile, alla nostra latitudine e su base annua, orientando l’impianto fotovoltaico verso Sud e inclinandolo, rispetto all’orizzontale, di circa 30°. Spesso però s’interviene su edifici già esistenti che non presentano superfici utili correttamente orientate; impianti orientati verso Est o Ovest comportano riduzioni di circa il 10 %.
Se la superficie su cui si applica l’impianto fotovoltaico è verticale, le perdite sono pari al 30% con orientamento a Sud, per salire al 45% per impianti esposti a Est o Ovest.