Fotovoltaico e Impianto Solare Termico

Il 14% del fabbisogno energetico mondiale al giorno d’oggi è rappresentato dall’energia rinnovabile. La produzione di energia derivante dal Sole si divide in due diversi impianti; l’impianto Fotovoltaico e l’impianto Solare Termico.

Cos'è l'Energia?

E’ bene definire, prima di parlare di energia rinnovabile, cosa sia l’energia e come venga definita in ambito fisico. In generale, l’energia è una grandezza fisica che descrive la capacità di un sistema fisico o in particolare di un corpo di compiere un certo lavoro. Anche se quest’ultimo sia o possa essere svolto.

Come viene sfruttata l'energia solare?

Tutto ciò che è in grado di produrre energia viene chiamata ” fonte energetica”. Come primo esempio si potrebbe pensare al Sole, la più importante fonte di energia per la Terra. Infatti tutte le altre energie presenti sul pianeta terrestre derivano da essa.

L’energia solare potremmo quindi definirla, energia primaria. In effetti, le fonti energetiche vengono suddivise proprio in 2 classi : energie primarie ed energie secondarie.

L’energia luminosa proveniente dal Sole viene convertita attraverso il processo fotovoltaico generando energia elettrica o viene utilizzata nella tecnologia solare termico, la quale sfrutta l’energia solare sotto forma di radiazione infrarossa.

Impianto Fotovoltaico

Nell’ impianto fotovoltaico viene sfruttata la trasformazione della luce in energia elettrica. Questo avviene nelle celle fotovoltaiche, dotate di 2 condensatori. Questi ultimi  di Silicio nella maggioranza dei casi. In questo modo si riesce a produrre energia elettrica, distribuita poi in corrente continua.

Dal punto di vista elettrico la cella si comporta come un generatore di Norton. All’interno dell’impianto fotovoltaico, ogni singola cella ha generalmente una tensione d’uscita di circa 0,5 V. Gli Ampere erogati dipendono molto dall’irraggiamento a cui la cella è esposta.

fotovoltaico
cella fotovoltaica
struttura impianto fotovoltaico
struttura impianto fotovoltaico

Più celle fotovoltaiche collegate in serie e in parallelo formano un modulo . Più moduli collegati in serie  e in parallelo costituiscono un pannello fotovoltaico. Per ottenere le tensioni di lavoro e le potenze desiderate, più pannelli fotovoltaici possono essere connessi in serie o in parallelo dando luogo cosi ad un campo fotovoltaico. Le dimensioni di un impianto fotovoltaico vanno da un solo pannello a più campi fotovoltaici connessi tra loro.

Per connettersi alla corrente alternata della rete elettrica nazionale, è necessario un dispositivo che sia in grado di trasformare la corrente continua prodotta, in corrente alternata. Questo dispositivo prende il nome di Inverter.

  • Utilizzo

    L’impianto fotovoltaico è un tipo di impianto non programmabile poichè produce energia elettrica finchè le condizioni ottimali per la produzione della stessa sussistono.

  • Rendimento

    Il Rendimento o efficienza di conversione di un modulo fotovoltaico è il rapporto percentuale tra la potenza elettrica massima prodotta, espressa in kW di picco(kWp), e la potenza di irraggiamento incidente espressa in kW. Un’ altro importante fattore è i capacity factor espresso come rapporto percentuale tra l’energia prodotta in un certo periodo di tempo e l’energia che l’impianto produrrebbe lavorando per lo stesso periodo alla sua potenza nominale. In Italia il capacity factor degli impianti fotovoltaici medio stimato è del 15%.

  • Materiali

    Sono impegati, in ordine di rendimento decrescente :

  1. Silicio monocristallino (rendimento 20%)
  2. Silicio policristallino ( rendimento 15%)
  3. film sottile (rendimento 6-10%)

 

Gli impianti fotovoltaici possono essere di due tipi:

  • Impianto connesso alla rete elettrica: può immettere in rete erogando potenza in eccesso rispetto alle utenze che ci sono nello stesso impianto (interne), l’eccesso può essere immesso in rete. Se le utenze superano la produzione dell’mpianto fotovoltaico, l’energia viene prelevata dalla rete.
  • Impianto indipendente dalla rete : è chiamato anche impianto ad Isola. Dispone di una batteria di accumulo per far fronte alle ore in cui non viene prodotta sufficiente energia.

Impianto Solare Termico

Un terzo dell’ energia Solare che raggiunge la Terra è sotto forma di radiazione infrarossa, ciò quindi non permette ad un impianto fotovoltaico semplice di sfruttarla. Studiosi hanno ipotizzato in un futuro non lontano, di poter sfruttare quest’energia con pannelli fotovoltaici, ma attualmente la radiazione infrarossa è sfruttabile solo come energia termica. Questa tecnologia è chiamata solare termodinamico.

 

Come avviene il funzionamento

Nei collettori solari è fatto circolare un fluido termovettore che capta l’energia termica e la convoglia verso un generatore di vapore. Il vapore riscaldato alimenta un gruppo turbina-alimentatore, dopodiché è riconvertito in acqua da un condensatore di vapore e reimmesso in ciclo. Questo tipo di impianti, se ben programmati e in grado di accumulare una gran quantità di fluido termovettore caldo, possono essere utilizzati per la produzione di energia elettrica anche di notte.

impianto solare termico
impianto solare termico