Negli ultimi 10 anni la richiesta di Energia Rinnovabile è notevolmente aumentata, sono sempre più le persone che scelgono di installare nelle proprie abitazioni così come nei luoghi di lavoro, degli impianti a pannelli fotovoltaici.
V-TAC ha quindi scelto di inserirsi nel mercato dei pannelli fotovoltaici, concentrandosi principalmente su sistemi progettati per le famiglie.
Cos’è un pannello fotovoltaico e come funziona?
Un pannello fotovoltaico è uno speciale modulo che sfrutta l’energia solare per produrre energia elettrica. Si tratta di un pannello rettangolare composto da diversi moduli assemblati in serie o parallelo in base all’esigenza.
All’interno di ogni modulo si trovano delle celle fotovoltaiche in grado appunto di trasformare la luce solare in energia; ciò è possibile grazie al cosiddetto Effetto Fotovoltaico.
Nelle celle fotovoltaiche, quando un fotone con un determinato livello di energia viene assorbito all’interno di un materiale semiconduttore (di cui è composta la cella fotovoltaica), si crea una coppia di cariche elettriche di segno opposto: un elettrone (negativo) e una lacuna (positiva). Queste cariche di segno opposto possono quindi condurre elettricità. Però, per produrre una corrente elettrica, serve una differenza di potenziale. E questa differenza viene generata grazie alla presenza di piccole impurità (i “droganti”) nel materiale di cui sono composte le celle. Queste modificano le proprietà elettriche del materiale semiconduttore (es. silicio). Si creano quindi due strati: uno, a carica negativa, viene chiamato strato “n”, mentre l’altro, a carica positiva, “p”. La zona di contatto tra questi due tipi di strati si chiama “giunzione p-n”. In questa zona di separazione si ha la formazione di un forte campo elettrico. Le cariche positive e negative generate dal bombardamento dei fotoni costituenti la luce solare vengono separate dal campo elettrico. Queste cariche producono una circolazione di corrente quando il dispositivo viene connesso ad un carico. Ma non tutti i fotoni della luce solare sono uguali. Quelli utili per la produzione di energia elettrica tramite le celle fotovoltaiche sono quelli che possiedono una determinata quantità di energia (HV). Valore che dipende dal tipo di cella fotovoltaica utilizzata.
I pannelli fotovoltaici sono composti da diversi strati sottili di materiale:
- Cornice: fatta solitamente di alluminio, mantiene insieme i vari componenti dando robustezza alla struttura;
- Vetro: parte più esterna del pannello;
- EVA (Etilene Vinil Acetato): materiale plastico usato per assemblare e isolare dall’aria le componenti;
- Celle fotovoltaiche: composte in silicio, materiale semiconduttore, sono collegate elettricamente in serie grazie a un filamento a base argento, posizionato in modo che scorra per tutta la lunghezza della cella, dal punto più basso fino a quello più alto, per proseguire nella parte posteriore della cella fotovoltaica successiva. Grazie a questo filamento le varie celle sono collegate elettricamente in serie per tutto il pannello fotovoltaico;
- Backsheet: supporto isolante fatto di vetro temperato o Tedlar;
- Scatola di giunzione: svolge funzione di sicurezza, monitoraggio e ottimizzazione delle celle installate nel pannello.
Esistono 3 tipologie di pannelli fotovoltaici:
- Monocristallini: sono i pannelli fotovoltaici più diffusi in quanto risultano essere quelli con maggiore efficienza: il loro rendimento si aggira intorno al 15% - 22%. Ciò in quanto le celle di questi pannelli sono costituite da singoli cristalli di silicio orientati tutti nella stessa direzione, garantendo una maggiore produzione di energia in presenza di luce perpendicolare. Le celle solari di silicio monocristallino sono generalmente di colore scuro uniforme e sono composte da wafer di silicio sui quali vengono costruiti circuiti integrati;
- Policristallini: sono i pannelli fotovoltaici che occupano la seconda quota di mercato in quanto sono leggermente meno efficienti dei monocristallini: il loro rendimento si aggira tra il 13% - 16%. Ciò in quanto le celle di questi pannelli sono costituite da cristalli di silicio orientati in modo casuale, il che li rende meno efficienti se colpiti perpendicolarmente dai raggi del sole. Questa pecca rappresenta però la loro peculiarità: riescono a sfruttare meglio la luce solare durante l’arco della giornata. Le celle di silicio policristallino sono generalmente di colore blu intenso;
- Amorfi: sono i pannelli fotovoltaici con i più bassi rendimenti rispetto ai moduli in silicio cristallino: la loro efficienza si aggira fra 6% - 12%, rispetto ai precedenti, a parità di potenza, richiedono una maggiore estensione del campo fotovoltaico. Nonostante ciò, anche questi pannelli sono molto diffusi sul mercato grazie alla loro economicità (i costi di produzione sono inferiori ai precedenti) e una maggiore versatilità. I moduli in silicio amorfo non sono infatti composti da celle fotovoltaiche: sono formati da uno strato in vetro o materiale plastico su cui è applicato uniformemente uno strato di silicio dal piccolissimo spessore. Si presentano con colorazione scura e omogenea e sono presenti sul mercato sia nella tradizionale struttura sia in rotoli flessibili.
Inverter:
L’inverter è il cuore dell’impianto fotovoltaico: trasforma la corrente continua generata dai pannelli solari in comune corrente alternata, rendendola così adatta all’immissione nella rete pubblica.
Oltre a questa funzione, l’inverter controlla e monitora l’intero impianto fotovoltaico: garantisce che i moduli fotovoltaici funzionino sempre al massimo delle loro prestazioni ottimizzando la produzione di energia generata dai pannelli solari e monitora costantemente la rete pubblica per il rispetto di vari criteri di sicurezza.
Esistono 2 tipologie di inverter per fotovoltaico:
- Monofase: usati solitamente in campo civile per impianti di piccole dimensioni (potenza inferiore a 6kW), hanno 2 connettori, uno per la fase e uno per il neutro;
- Trifase: usati prevalentemente in campo industriale per impianti fotovoltaici di grandi dimensioni, sono composti da tre fasi e tre diverse correnti alternate.
Si distingue inoltre tra apparecchi:
- Con trasformatore: il trasformatore consente la separazione galvanica (prescritta in alcuni Paesi) e permette la messa a terra dei moduli fotovoltaici (necessaria per alcuni tipi di moduli).
- Senza trasformatore: si preferisce usare inverter senza trasformatore in quanto sono solitamente più piccoli e leggeri di quelli con trasformatore e hanno un maggior grado di rendimento. L’efficienza degli inverter senza trasformatore è dell’ordine del 98%.
Possiamo dividere gli inverter in altre 2 categorie:
- Inverter fotovoltaici per impianti connessi alla rete (grid-connected): trasformano l’energia solare generata dai pannelli fotovoltaici in energia elettrica, con la possibilità di riversare nella rete il surplus di energia ed ottenere un compenso economico grazie al servizio dello Scambio Sul Posto. Esistono 4 tipi di inverter elettrici connessi alla rete: “inverter di stringa”, “Inverter centralizzato”, “Micro inverter”, “Inverter ibridi”.
- Inverter fotovoltaici per impianti ad isola: sono quelli non connessi alla rete elettrica esterna e che richiedono una batteria dove poter immagazzinare tutta l’energia solare generata dai moduli fotovoltaici. In questo caso, l’inverter collegato a questo impianto estrae direttamente l’energia dalla batteria per poi convertire la corrente continua in corrente alternata tale da renderla utilizzabile a livello domestico.
Batterie per fotovoltaico:
Le batterie per il fotovoltaico, chiamate anche accumulatori, sono dei sistemi che permettono di immagazzinare l’energia fotovoltaica prodotta dall’impianto per poterla poi utilizzare nei momenti in cui l’impianto non produce energia, come ad esempio la sera o di notte.
Le principali tipologie di batterie sono:
- Batterie al piombo acido.
- Batterie al litio/ioni.
- Batterie ai polimeri di litio.
La maggior parte dei sistemi fotovoltaici utilizza batterie al piombo per l’accumulo dell’elettricità; in quanto risultano essere le più economiche sul mercato.
