Il funzionamento di un impianto fotovoltaico

Un impianto fotovoltaico funziona trasformando in energia elettrica i raggi solari ed è formato da pannelli in silicio sistemati in maniera regolare. La forma dei pannelli è piatta e rettangolare e sono composti da celle di silicio cristallino, un semi-conduttore non puro poiché in esso sono contenute piccole quantità di fosforo e boro che contribuiscono a produrre energia elettrica. I pannelli vengono montati con un’inclinazione in grado di ottimizzare la quantità di luce che li va a colpire.
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Nel momento in cui i raggi del sole colpiscono i pannelli attraversano uno strato di vetro anti-riflesso che serve a ridurre al minimo la dispersione di luce, dopodiché interagiscono con gli elettroni presenti nel silicio, in particolare con quelli che hanno legami di conduzione. Questi elettroni periferici tendono a scindersi dall’atomo e sono in grado così di produrre un flusso di corrente elettrica. Ciascun pannello è capace di generare un flusso di corrente. Ogni flusso viene quindi raccolto e poi indirizzato verso l’inverter. La corrente prodotta dai pannelli è continua, al contrario di quella della rete elettrica che è alternata (ed è quella che viene utilizzata normalmente in qualunque edificio); a trasformare la corrente da continua ad alternata provvede l’inverter, che apre e chiude un circuito ad una frequenza determinata.
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La corrente esce dall’inverter ad una tensione di all’incirca 230 volt e alternata sino a 1000 ampere. Prima di essere convogliata nella rete e poter finalmente essere impiegata per usi domestici la corrente elettrica deve subire un ulteriore passaggio: tramite il trasformatore, la corrente viene portata da 230 volt, bassa tensione, ad una tensione media, che corrisponde a circa 20 mila volt e viene così adattata per la trasmissione a lunga distanza. La quantità di energia che ciascun impianto produce viene misurata da contatori appositi, il cui funzionamento deve rispettare le disposizioni di legge. Di norma sono due i contatori installati: uno, montato dopo l’inverter, serve a monitorare tutta l’energia che viene prodotta dall’impianto fotovoltaico; il secondo, invece, sostituisce il contatore che di solito è collegato alla rete di distribuzione. Si tratta di un contatore bi-direzionale, ovvero in grado di controllare l’energia che dall’impianto viene immessa nelle rete elettrica e quella che l’utente preleva dalla rete elettrica stessa. Tramite questo contatore, l’impianto fotovoltaico e la rete di distribuzione lavorano in parallelo e la rete diventa una sorta di accumulatore per l’energia che viene prodotta dall’impianto.
Efficienza e rendimento di un impianto fotovoltaico possono essere influenzati da differenti fattori. Un piccolo esempio può aiutare a comprendere meglio: per incrementare l’efficienza di un impianto di qualche punto percentuale può rivelarsi utile migliorare la gestione dell’angolo di incidenza dei vari pannelli. L’efficienza di un modulo fotovoltaico di medie dimensioni si attesta intorno al 15%, ma esistono delle tecnologie avanzate che consentono di andare oltre tale valore. Alcuni particolari moduli montano sotto il pannello, e non sopra, i recettori per la corrente generata dallo stesso pannello e in tal modo aumenta la superficie di silicio esposta ai raggi del sole, incrementando così l’efficienza sino al 20%.

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