Il fotovoltaico è la scienza alla base della forma più popolare di sfruttamento dell’energia solare. È il processo di conversione della luce solare direttamente in elettricità. L’effetto fotovoltaico fu osservato per la prima volta nel 1839. Tuttavia, non fu fino al 1954 che gli scienziati furono in grado di scoprire esattamente come funziona.
Storicamente, i programmi spaziali erano i maggiori sostenitori della tecnologia fotovoltaica, poiché il sistema era la migliore fonte di energia per i loro satelliti. Da allora l’industria è cresciuta e probabilmente avete visto i sistemi fotovoltaici utilizzati per alimentare l’elettronica, le automobili, le case, gli edifici commerciali e per integrare le reti elettriche. A causa della maggiore efficienza, della riduzione dei costi e della maggiore preoccupazione ambientale, gli impianti fotovoltaici sono aumentati notevolmente negli ultimi anni e l’italia è al secondo posto in Europa, dietro la Germania, per potenza installata.
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Come funziona il processo fotovoltaico
Un sistema fotovoltaico utilizza moduli per catturare i fotoni della luce solare. Questi moduli hanno ciascuno molte celle solari costituite da strati di materiali diversi. Un rivestimento antiriflesso sulla parte superiore aiuta la cellula a catturare quanta più luce possibile. Sotto c’è un semiconduttore (di solito silicone) inserito tra un conduttore negativo in alto e un conduttore positivo in basso.
Una volta che i fotoni vengono catturati dalla cella solare, iniziano a rilasciare gli elettroni esterni degli atomi all’interno del semiconduttore. I conduttori negativo e positivo creano un percorso per gli elettroni e viene creata una corrente elettrica. Questa corrente elettrica viene inviata ai fili che catturano l’elettricità DC. Questi fili portano a un inverter solare, che poi lo trasforma nell’elettricità CA utilizzata nelle case. Più celle solari si installano, più elettricità viene prodotta.
Come viene installato un impianto
I pannelli solari sono costituiti da molte celle solari. Il numero e il tipo di celle solari utilizzate dipendono dalla tensione risultante richiesta dal pannello solare. Ad esempio, un comune pannello solare da 12 volt conterrà 36 celle. Questi pannelli vengono quindi installati in modi che catturano la maggior parte della luce solare.
L’installazione del pannello solare inizia con la scelta del tipo di pannello. I pannelli solari tradizionali sono i più efficienti; tuttavia, sono più grandi e più pesanti degli altri due tipi. I pannelli fotovoltaici a film sottile sono più leggeri ed economici di qualsiasi altro pannello solare, ma sono generalmente meno efficienti. Questi sono solitamente pannelli solari residenziali. Gli array fotovoltaici a concentrazione sono nuovi e utilizzano lenti e specchi per concentrare la luce solare sulle celle solari.
Dopo aver selezionato il tipo di pannello solare, il passaggio successivo è scegliere la posizione migliore. Gli installatori analizzeranno il percorso del sole su una particolare proprietà e prenderanno atto di qualsiasi ombra per scegliere la posizione più efficiente per i pannelli. È meglio quando i pannelli solari sono orientati verso sud e non sono affatto ombreggiati. In questo modo, i pannelli catturano la maggior parte della luce solare durante il giorno. Ovviamente i migliori periodi sono quelli estivi, qui si concentra gran parte della produzione annuale di elettricità.
Ci sono altri sistemi, ad esempio fotovoltaico a concentrazione, che permettono di massimizzare la produzione elettrica durante l’anno.
Qual è la differenza tra i sistemi fotovoltaici e solari termici
Gli impianti solari termici utilizzano l’energia solare per riscaldare un liquido (spesso acqua) o gas ad alte temperature. L’energia termica risultante viene quindi utilizzata per alimentare un generatore e creare elettricità oppure soltanto per riscaldare l’acqua per uso sanitario.
I sistemi fotovoltaici, d’altra parte, convertono la luce solare direttamente in elettricità. I sistemi solari termici sono utilizzati al meglio nei grandi impianti energetici, mentre i sistemi fotovoltaici sono di solito l’opzione migliore per case e aziende. Ecco alcuni pro e contro di ogni metodo.
Pro solari termici
Gli impianti solari termici sono più efficaci nel distribuire energia durante le ore o le stagioni non di punta grazie allo stoccaggio a lungo termine di elettricità.
L’energia solare termica è più efficiente nel sfruttare l’energia della luce solare.
I sistemi solari termici utilizzano meno spazio sul tetto.
Contro solari termici
Gli impianti solari termici sono più costosi da gestire e il calore eccessivo può causare problemi di sicurezza.
L’energia solare termica viene utilizzata in modo più efficiente per riscaldare cose, come gli scaldabagni, ed è meno efficiente come forma di elettricità.
I sistemi solari termici richiedono l’uso di un generatore per produrre elettricità.