L’ENERGIA ELETTRICA FOTOVOLTAICA

L’effetto fotovoltaico nasce dalla capacità di alcuni semiconduttori, come il silicio, di generare direttamente energia elettrica quando vengono esposti alla radiazione solare.

L’elemento base dell’impianto fotovoltaico è la cella fotovoltaica, una sottile fetta di silicio puro, quando questa è investita dalla radiazione solare, si comporta come una minuscola batteria, producendo(in condizioni di soleggiamento standard 1 kW/mq a 25°C) una corrente di 3 A, ed una tensione di 0,5 V quindi 1,5 Watt di potenza.

Le celle solari forniscono tensione e corrente limitati in rapporto a quelli richiesti dagli apparecchi utilizzatori, sono estremamente fragili, elettricamente non isolate e prive di un supporto meccanico, vengono quindi assemblate fra uno strato superiore di vetro ed uno inferiore di materiale plastico (Tedlar) e fuse insieme in un forno ad alta temperatura, successivamente vengono aggiunte le cornici, in alluminio, in modo da conferire una adeguata resistenza meccanica ed una adeguata protezione elettrica.

I pannelli così costruiti sono montati su una struttura meccanica fissa o mobile per indirizzarli verso il sole.

La quantità di energia prodotta da un generatore fotovoltaico varia in funzione del soleggiamento e della latitudine della località. Per ottenere il massimo rendimento, i pannelli vanno orientati verso Sud, con un angolo di inclinazione sull’orizzonte, in Italia, di 32 - 45 gradi.

La produzione di energia elettrica fotovoltaica, essendo collegata alla luce solare, non è costante, ma . condizionata dall’alternanza giorno/notte, dai cicli delle stagioni, dalle condizioni meteorologiche.

L’energia prodotta non è quasi mai direttamente utilizzabile in quanto corrente elettrica continua a tensione variabile, mentre le nostre apparecchiature necessitano di corrente elettrica alternata, a valori costanti di tensione e frequenza (230/400 V, 50 Hz) Il dispositivo che adatta la corrente si chiama inverter.

Gli attuali pannelli fotovoltaici sono costosi ed ingombranti ma hanno una affidabilità ed una durata nel tempo che poche macchine raggiungono, pannelli installati in Giappone ed USA negli anni ’70 sono tutt’ora in esercizio con rendimenti ancora accettabili la loro durata presumibile può quindi superare i 50 anni.

Sistemi connessi in rete (grid connected) e isolati (stand alone)

Gli impianti fotovoltaici connessi in rete sono quelli collegati alla rete elettrica nazionale.

La vigente legislazione permette ai possessori di sistemi fotovoltaici di collegarsi con la rete elettrica nazionale e scambiare Energia Elettrica con essa, si può cedere l’energia prodotta in eccesso di giorno e rifornirsi dalla rete di notte o comunque quando la quantità di energia prodotta dall’impianto fotovoltaico è insufficiente.

Questi impianti sono oggetto di appositi incentivi (DM 20/02/2007 Conto Energia) al fine di favorirne lo sviluppo e la diffusione..

Gli impianti isolati sono utilizzati per alimentare le utenze ubicate in aree difficilmente accessibili, in tali sistemi è necessario immagazzinare, in apposite batterie, l’energia elettrica per garantirne la continuità nei momenti di assenza di sole. Tali impianti non sono incentivati con il sistema del conto energia.

Quanta energia produce un sistema fotovoltaico

La quantità di energia elettrica prodotta da un impianto fotovoltaico dipende dall’efficienza dei moduli e dalla radiazione solare incidente, e dall’angolo di incidenza dei moduli rispetto ai raggi solari.

L’irraggiamento raccolto fuori dall’atmosfera su una superficie perpendicolare ai raggi solari è detta costante solare ed è pari a 1353 W/m2, variabile durante l’anno del ± 3% per l’ellitticità dell’orbita terrestre.

Il valore sulla superficie terrestre è di circa 1000 W/mq, a mezzogiorno e giornata estiva serena,

la presenza dell’atmosfera, infine, filtra e frammenta la radiazione al suolo riducendone la parte disponibile.

Vari studi danno i valori medi di produzione di un impianto fotovoltaico, quello più attendibile è quello realizzato dalla Commissione Europea denominato PVGIS ed accessibile liberamente tramite INTERNET.

Nella zona sud della provincia di Siracusa i valori medi di insolazione annua sono di

Ø 2400 Kwh/mq su superfice ortogonale al sole

a questi valori corrisponde una produzione di Energia elettrica per ogni Kw di picco dei pannelli fotovoltaici

Ø 1750 Kwh/Kwp per impianto ad inclinazione fissa 32°, e produzione netta di circa 1500 Kwh/Kwp

Ø 2400 Kwh/Kwp per impianto ad inseguimento solare e produzione netta di circa 2000 Kwh/Kwp

Nella zona di Bolzano i valori medi di insolazione annua sono di

Ø 1300 Kwh/mq su superfice ortogonale al sole

a questi valori corrisponde una produzione di Energia elettrica per ogni Kw di picco dei pannelli fotovoltaici

Ø 1100 Kwh/Kwp per impianto ad inclinazione fissa 32°, e produzione netta di circa 900 Kwh/Kwp

Ø 1300 Kwh/Kwp per impianto ad inseguimento solare e produzione netta di circa 1100 Kwh/Kwp

Tra le due zone la differenza di insolazione e quindi di produzione di un impianto fotovoltaico è superiore al 50 %.

Per una piccola abitazione può già essere sufficiente un impianto da 1,5 Kwp, per tale impianto servono 8-10 moduli che occupano circa 10-15 mq di superficie di tetto.